مشخصات فنی لوله فولادی ساختاری ASTM A500
نمای کلی
ASTM A500مشخصات استاندارد برایلولههای ساختاری فولاد کربنی بدون درز و جوش-سرددر اشکال گرد، مربع و مستطیل. به طور خاص برای آن طراحی شده استکاربردهای ساختاریبه جای سرویس فشار، آن را به استاندارد اولیه برای ستونها، تیرها، خرپاها و سایر عناصر ساختمانی{0}}تحمل کننده بار تبدیل میکند.
طبقه بندی درجه و اشکال
| درجه | اشکال موجود | قدرت تسلیم (دقیقه) | برنامه های کاربردی معمولی |
|---|---|---|---|
| درجه A | گرد، مربع، مستطیل | 39000 psi (269 مگاپاسکال) | بارهای سازه ای سبک تا متوسط |
| درجه B | گرد، مربع، مستطیل | 46000 psi (317 مگاپاسکال) | ساخت و ساز عمومی، بارهای متوسط |
| درجه C | گرد، مربع، مستطیل | 50000 psi (345 مگاپاسکال) | سازهای سنگین،-ساخت و سازهای بلند |
| درجه D | فقط مربع و مستطیل | 36000 psi (248 مگاپاسکال) | معماری، سازه سبک تر |
توجه: درجه D استحکام کمتری دارد اما نیاز سطحی بهتری برای کاربردهای معماری در معرض دید دارد.
خواص مکانیکی
الزامات کششی:
| درجه | مقاومت کششی (دقیقه) | قدرت تسلیم (دقیقه) | کشیدگی در 2 اینچ (دقیقه) |
|---|---|---|---|
| A | 45000 psi (310 مگاپاسکال) | 39000 psi (269 مگاپاسکال) | 25% |
| B | 58000 psi (400 MPa) | 46000 psi (317 مگاپاسکال) | 23% |
| C | 62000 psi (427 مگاپاسکال) | 50000 psi (345 مگاپاسکال) | 21% |
| D | 58000 psi (400 MPa) | 36000 psi (248 مگاپاسکال) | 23% |
الزامات اضافی:
برای اشکال کمتر یا مساوی 3 اینچ محیط:ازدیاد طول در طول سنج 1 اینچ اندازه گیری شد
تست نوار عرضیبرای مواد با ضخامت کمتر یا مساوی 0.180 اینچ مورد نیاز است
تستهای بخش کامل-برای مواد بیش از 0.180 اینچ ضخامت
ترکیب شیمیایی (حداکثر % مگر اینکه محدوده مشخص شده باشد)
| عنصر | درجه A | درجه B | درجه C | درجه D |
|---|---|---|---|---|
| کربن | 0.26 | 0.26 | 0.23 | 0.20 |
| منگنز | 1.35 | 1.35 | 1.35 | 1.35 |
| فسفر | 0.035 | 0.035 | 0.035 | 0.035 |
| گوگرد | 0.035 | 0.035 | 0.035 | 0.035 |
| مس (دقیقه) | 0.20* | 0.20* | 0.20* | 0.20* |
هنگامی که برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی اتمسفر مشخص شده است. حداقل مس زمانی اعمال می شود که مقاومت در برابر خوردگی مورد نیاز باشد.
فرآیندهای تولید
تولید ERW برای لوله های ساختاری:
آماده سازی کویلفولاد - نورد گرم-یا سرد-، اغلب با کیفیت سطح بهبود یافته
شکل گیری- شکل گیری سرد- از طریق غرفه های رول پیشرونده
جوشکاری با فرکانس بالا-- معمولاً 200-450 کیلوهرتز برای یکپارچگی سازه
درمان جوش- حذف فلاش، گاهی اوقات عملیات حرارتی برای کاهش استرس
سایز بندی- کالیبراسیون ابعاد نهایی
برش- برش اره به طول های دقیق
تست کردن- تأیید مکانیکی و ابعادی
ملاحظات ویژه برای اشکال سازه:
شعاع گوشه- برای ویژگیهای ساختاری ثابت کنترل میشود
صافی- برای بخش های مربع و مستطیل بسیار مهم است
صراط مستقیم- تحملهای سخت برای کاربردهای ساختمانی
اندازه و ابعاد استاندارد
لوله ساختاری گرد (اندازه های معمول):
| قطر بیرونی | محدوده ضخامت دیوار | برنامه های کاربردی رایج |
|---|---|---|
| 0.840" - 2.375" | 0.083" - 0.154" | نرده، سازه سبک |
| 2.875" - 6.625" | 0.125" - 0.280" | ستون ها، ساختاری متوسط |
| 8.625" - 16.000" | 0.188" - 0.500"+ | ستون های سنگین، شمع بندی |
HSS مربع و مستطیل (قطعات ساختاری توخالی):
| محدوده اندازه | ضخامت دیوار | نسبت ابعاد |
|---|---|---|
| 1"×1" تا 20"×20" | 0.065 اینچ تا 1.000 اینچ + | مربع: 1:1 |
| 2"×1" تا 20"×12" | 0.065 تا 0.750 اینچ + | مستطیل: حداکثر 5:1 |
توجه: HSS به بخش های ساختاری توخالی، اصطلاحات مدرن برای لوله های ساختاری اشاره دارد.
تحملهای ابعادی (به ازای ASTM A500)
| پارامتر | تحمل برای دور | تحمل برای مربع / مستطیل |
|---|---|---|
| ابعاد خارجی | ± 0.5٪ از OD یا ± 0.010 اینچ (بیشتر) | ± 0.010 اینچ در هر اینچ یا ± 0.5٪ (بیشتر) |
| ضخامت دیوار | ± 10٪ از اسمی | ± 10٪ از اسمی |
| شعاع گوشه | - | حداکثر ضخامت دیوار 2.0× |
| مربع بودن | - | حداکثر انحراف 1± درجه |
| صراط مستقیم | 0.10 درصد طول | 0.10 درصد طول |
| پیچ و تاب | - | حداکثر 1 درجه در هر 3 فوت |
| طول | +1/4" -0" برای طول های برش | +1/4" -0" برای طول های برش |
الزامات تست
| تست کنید | مورد نیاز | فرکانس | هدف |
|---|---|---|---|
| تست کشش | بر اساس ASTM A370 | 2 در هر گرما، در هر ضخامت دیوار | بررسی خواص مکانیکی |
| تست صاف کردن | بدون ترک خوردگی تا 2/3 ارتفاع اصلی صاف کنید | 2 در هر لات | تایید شکل پذیری |
| تست صاف کردن معکوس (فقط ERW) | جوش را برای بازرسی بصری باز می کند | 1 در هر لات | ارزیابی کیفیت جوش |
| تست سختی | اختیاری، بر اساس توافق | همانطور که مشخص شد | بررسی کیفیت اضافی |
| تست خم شدن | برای مواد با ضخامت کمتر یا مساوی 0.180 اینچ | 2 در هر لات | ارزیابی شکل پذیری |
| بازرسی ابعادی | تمام ابعاد بحرانی | مبنای نمونه | از مناسب بودن برای ساخت و ساز اطمینان حاصل کنید |
توجه: برخلاف لوله تحت فشار، ASTM A500 نیازی به آزمایش هیدرواستاتیک ندارد.
شرایط سطح و پایان
| وضعیت | توضیحات | کاربرد ساختاری |
|---|---|---|
| همانطور که-جوش داده شده است | مقیاس آسیاب موجود، جوش قابل مشاهده است | سازه های داخلی، برای رنگ آمیزی |
| ترشی و روغنی | پرداخت تمیز و روشن با لایه روغن | معماری در معرض، نقاشی فوری |
| گالوانیزه | روکش روی داغ-(به ازای ASTM A123) | حفاظت در برابر خوردگی برای سازه های در معرض |
| ساینده انفجار | سطح الگوی لنگر تمیز و تمیز | برای چسبندگی پوشش، سازه های در معرض |
| قبل-پرایم شده | خرید-پرایمر کاربردی | ساخت و ساز سریع- |
کاربردهای ساختاری اولیه
ساخت و ساز ساختمان:
ستون ها و پست ها- اعضای باربر عمودی-
تیرها و تیرها- بار افقی- حامل اعضا
اعضای خرپایی- مهاربندی مورب، آکوردها
سیستم های برلین و بند- پشتیبان سقف و دیوار
نرده و حفاظ- سیستم های ایمنی
زیرساخت:
اجزای پل- قوس، مهاربند، تکیه گاه ریلی
برج های انتقال- سازه های ابزار برق
علامت پشتیبانی می کند- سازه های علامت بزرگراه
قطب های نور- روشنایی خیابان و منطقه
صنعتی و تجاری:
سیستم های رک- پایه و تیرهای قفسه ذخیرهسازی
پشتیبانی از تجهیزات- پایههای ماشینآلات، سکوها
سازه های کشاورزی- گلخانهها، پناهگاههای تجهیزاتی
تفریحی- تجهیزات زمین بازی، امکانات ورزشی
ملاحظات و مزایا طراحی
مزایای ساختاری:
نسبت قدرت-به-بالا- استفاده کارآمد از مواد
مقاومت پیچشی- عالی برای ستون ها و اعضای پیچشی
ویژگی های یکنواخت- در همه جهات سازگار است
جذابیت زیبایی شناختی- خطوط تمیز برای قرار گرفتن در معرض معماری
سهولت اتصال- اتصالات پیچی یا جوشی ساده
حفاظت داخلی- بخش بسته از خوردگی محافظت می کند
مراجع طراحی:
راهنمای ساخت و ساز فولاد AISC- مرجع طراحی اولیه
مشخصات آمریکای شمالی AISI- طراحی فولادی-سرد
AWS D1.1- کد جوشکاری سازه
روش های اتصال
| روش | استفاده معمولی | ملاحظات |
|---|---|---|
| جوش مستقیم | اتصالات لحظه ای، قاب های سفت و سخت | برای مقاطع ضخیم تر، پیش گرم کردن، دسترسی به جوش |
| اتصالات صفحه گاست | خرپاها، مهاربندی | تطبیق ضخامت صفحه، الگوهای جوش |
| از طریق-بولتینگ | اتصالات ساده، مونتاژ میدانی | تحمل سوراخ، فاصله پیچ |
| صفحات انتهایی | پایه های ستون، اتصالات لحظه ای | صافی، کنترل اعوجاج جوش |
| لغزش{0}}پیچ و مهره بحرانی | کاربردهای لرزه ای، خستگی | آماده سازی سطح، کشش پیچ |
مقایسه با سایر استانداردهای سازه ای
| پارامتر | ASTM A500 | ASTM A53 | ASTM A1085 |
|---|---|---|---|
| استفاده اولیه | ساختاری | فشار/مکانیکی | ساختاری (بهبود یافته) |
| تحمل ها | تناسب ساختاری-بالا | سیستم لوله -برازش میکند | سفت تر از A500 |
| شعاع گوشه | کنترل شده است | قابل اجرا نیست | محدودتر |
| تمرکز تست | خواص مکانیکی | یکپارچگی فشار | خواص پیشرفته |
| الزامات جوش | یکپارچگی ساختاری | مهار مایعات | بالاترین صداقت |
| اشکال رایج | گرد، مربع، مستطیل | فقط گرد | گرد، مربع، مستطیل |
دستورالعمل های ساخت
روش های برش:
اره برش- رایجترین برشهای مربعی تمیز
برش پلاسما- سریع، برای اشکال پیچیده
برش ساینده- برای تغییرات در محل
برش لیزری- تولید دقیق،-با حجم بالا
خمش و شکل دهی:
خمش سرد- تا نقطه تسلیم بدون ترک
حداقل شعاع خمش- معمولاً 3× OD برای دور، 2.5× برای HSS
کمک هزینه بازگشت بهار- طراحی ابزار را در نظر بگیرید
گرما-خمش کمکی- برای شعاع های محکم یا دیوارهای ضخیم
ملاحظات جوشکاری:
انتخاب فلز پرکننده- معمولاً E70XX برای تطبیق قدرت
دسترسی به جوش- برای بخشهای بسته محدود است
کنترل ورودی گرما- از ایجاد اعوجاج در دیوارهای نازک جلوگیری کنید
پیش گرم کنید- برای ضخامت > 0.75 اینچ توصیه می شود
کنترل و بازرسی کیفیت
نقاط بازرسی:
تایید ابعادی- OD، دیوار، صافی، مربع
کیفیت سطح- عاری از مقیاس، گودال، نقص بیش از حد
یکپارچگی جوش- درز جوش پیوسته و یکنواخت
وضعیت پایان- مربع، سوراخ-انتهای آزاد
پوشش / پایان- بر اساس الزامات مشخصات
الزامات صدور گواهینامه:
گواهی تست آسیاب- با حمل و نقل الزامی است
قابلیت ردیابی عدد حرارتی- برای ساختارهای حیاتی ضروری است
-بازرسی شخص ثالث- اغلب برای پروژه های بزرگ مورد نیاز است
بارگذاری جداول و وسایل کمکی طراحی
مقادیر طراحی مشترک (مثال - HSS گرد):
| اندازه (OD × دیوار) | منطقه درجه B (در مربع) | من (در 4) | S (در³) | r (در) |
|---|---|---|---|---|
| 6.625" × 0.250" | 5.01 | 30.7 | 9.26 | 2.48 |
| 8.625" × 0.322" | 8.40 | 75.6 | 17.5 | 3.00 |
| 10.75" × 0.365" | 11.9 | 146 | 27.2 | 3.50 |
جداول کامل موجود در کتابچه راهنمای AISC و کاتالوگ سازنده.
جنبه های پایداری و زیست محیطی
محتوای بازیافتی- معمولاً حاوی 25-35٪ فولاد بازیافتی است
قابلیت بازیافت- 100% قابل بازیافت در پایان عمر
سیستم های پوششرنگها و پوششهای پودری - کم-VOC موجود است
راندمان ساخت- حداقل ضایعات در مقایسه با بخشهای باز
چرخه زندگی- عمر طولانی با نگهداری مناسب
استانداردهای صنعت و انطباق با کد
مراجع کلیدی:
AISC 360- مشخصات ساختمانهای فولادی سازهای
IBC- کد بین المللی ساختمان
آشتو- مشخصات طراحی پل
ASCE 7- حداقل بارهای طراحی
AWS D1.1/D1.8- کدهای جوشکاری سازه
برنامه های صدور گواهینامه:
گواهینامه AISC- برای سازندگان و سازندگان
خدمات ارزیابی ICBO- گزارش ارزیابی محصول
طبقه بندی UL- رتبه بندی مقاومت در برابر آتش
حالت های شکست و پیشگیری
| حالت شکست | علل | پیشگیری |
|---|---|---|
| کمانش موضعی | دیوارهای نازک، فشرده سازی بالا | محدودیت های باریکی دیوار |
| کمانش کلی | طول بدون مهار بیش از حد | مهاربندی مناسب، کنترل لاغری |
| اتصال شکست | جزئیات ضعیف، اضافه بار | طراحی اتصال، کنترل کیفیت |
| خستگی | بارگذاری چرخه ای، غلظت تنش | طراحی جزئیات، انتقال صاف |
| خوردگی | قرار گرفتن در معرض محیط زیست | پوشش های محافظ، نگهداری |
اطلاعات سفارش
مشخصات کامل باید شامل موارد زیر باشد:
استاندارد و درجه- ASTM A500 درجه B
شکل- HSS گرد، مربع یا مستطیل
ابعاد- ابعاد خارجی × ضخامت دیوار × طول
تحمل ها- استاندارد یا خاص
پایان- بصورت-جوش داده شده، ترشی، گالوانیزه و غیره.
پایان دادن به درمان- اره برش خورده، آسیاب شده، برش خورده
گواهینامه- الزامات گواهی آزمون آسیاب
علامت گذاری- شناسایی لازم است
بسته بندی- اندازه بسته، الزامات حفاظتی
شرایط ویژه (در صورت نیاز):
تحمل های افزایش یافته- برای کاربردهای دقیق
راستی خاص- برای بازه های طولانی یا الزامات زیبایی شناختی
آماده سازی سطح- برای سیستم های پوشش خاص
شاهد آزمایشالزامات بازرسی - شخص ثالث-
علامت گذاری ویژه- کدگذاری رنگ، شناسایی تعداد زیادی
ذخیره سازی و جابجایی
بهترین شیوه ها:
پشتیبانی کنید- مسدود کردن کافی برای جلوگیری از خم شدن
جدایی- اندازه/درجات مختلف برای جلوگیری از اختلاط
حفاظت- از خاک، رطوبت و آسیب
شناسایی- علامت گذاری را برای بازیابی آسان پاک کنید
اول-ورود-اول-خارج- چرخش مناسب موجودی
بلند کردن و جابجایی:
پخش کننده ها- برای جلوگیری از خم شدن در حین بلند کردن استفاده کنید
خفه کننده ها- تکنیکهای صحیح زنجیرزنی
محدودیت وزن- وزن بستهها را برای ظرفیت تجهیزات در نظر بگیرید
ملاحظات هزینه
عوامل موثر بر قیمت:
درجه- درجه C معمولاً 5-10٪ حق بیمه نسبت به درجه B دارد
در دسترس بودن اندازه- اندازههای رایج مقرون به صرفهتر هستند
مقدار- تخفیف های حجمی موجود است
پایان- گالوانیزه 30 تا 50 درصد به هزینه پایه اضافه می کند
تحمل ها- تحملهای ویژه هزینه را افزایش میدهد
تست کردن- آزمایش اضافی به هزینه میافزاید
روندها و تحولات صنعت
روندهای فعلی:
درجات قدرت بالاتر- افزایش استفاده از درجه C برای کارایی
تمرکز بر پایداری- اعلامیههای محصولات زیستمحیطی (EPD)
ساخت دیجیتال- یکپارچه سازی BIM، ساخت خودکار
نوآوری های پوششسیستمهای نگهداری - طولانیتر-، کمتر-
سیستم های هیبریدی- ترکیب HSS با مواد دیگر
مسیرهای آینده:
فولادهای پیشرفته{0}استحکام بالا- برای بخشهای کارآمدتر
سازه های هوشمند- حسگرهای تعبیه شده برای نظارت
تولید افزودنی- گرهها و اتصالات سفارشی
اقتصاد دایره ای- طراحی برای جداسازی و استفاده مجدد
خلاصه
لوله های فولادی ساختاری ASTM A500 و HSS عناصر ساختاری همه کاره و کارآمد را برای طیف وسیعی از کاربردهای ساختمانی فراهم می کنند. ترکیبی از استحکام، زیبایی شناسی و انعطاف پذیری ساخت، آنها را به انتخابی ارجح برای ساخت و ساز فولادی مدرن تبدیل می کند. انتخاب مناسب بر اساس الزامات سازه، توجه به طراحی اتصال، و رعایت بهترین شیوه های ساخت، سازه های ایمن و بادوام را تضمین می کند.
برای کاربردهای سازه ای، همیشه مهندسان سازه واجد شرایط را درگیر کنید و از قوانین ساختمانی و مشخصات طراحی قابل اجرا پیروی کنید. در حالی که ASTM A500 الزامات مواد را فراهم می کند، طراحی سازه باید تمام شرایط بار، جزئیات اتصال و محیط های خدماتی را در نظر بگیرد.
