Технические характеристики конструкционной стальной трубы ASTM A500
Обзор
АСТМ А500это стандартная спецификация дляхолодноформованные-сварные и бесшовные конструкционные трубы из углеродистой сталикруглой, квадратной и прямоугольной формы. Он специально разработан дляструктурные приложенияа не давление, что делает его основным стандартом для колонн, балок, ферм и других несущих-конструкционных элементов.
Классификация классов и формы
| Оценка | Доступные формы | Предел текучести (мин) | Типичные применения |
|---|---|---|---|
| Оценка А | Круглый, Квадратный, Прямоугольный | 39000 фунтов на квадратный дюйм (269 МПа) | Легкие и умеренные структурные нагрузки |
| Оценка Б | Круглый, Квадратный, Прямоугольный | 46000 фунтов на квадратный дюйм (317 МПа) | Общая конструкция, умеренные нагрузки |
| Оценка С | Круглый, Квадратный, Прямоугольный | 50 000 фунтов на квадратный дюйм (345 МПа) | Тяжелая высотная-конструкция |
| Оценка Д | Только квадратные и прямоугольные | 36000 фунтов на квадратный дюйм (248 МПа) | Архитектурный, более легкий структурный |
Примечание. Марка D имеет меньшую прочность, но более высокие требования к поверхности для открытых архитектурных применений.
Механические свойства
Требования к растяжению:
| Оценка | Предел прочности (мин) | Предел текучести (мин) | Удлинение на 2 дюйма (мин) |
|---|---|---|---|
| A | 45000 фунтов на квадратный дюйм (310 МПа) | 39000 фунтов на квадратный дюйм (269 МПа) | 25% |
| B | 58000 фунтов на квадратный дюйм (400 МПа) | 46000 фунтов на квадратный дюйм (317 МПа) | 23% |
| C | 62000 фунтов на квадратный дюйм (427 МПа) | 50 000 фунтов на квадратный дюйм (345 МПа) | 21% |
| D | 58000 фунтов на квадратный дюйм (400 МПа) | 36000 фунтов на квадратный дюйм (248 МПа) | 23% |
Дополнительные требования:
Для фигур с периметром менее или равным 3 дюймам:Удлинение измеряется при расчетной длине 1 дюйм.
Поперечные полосковые тестытребуется для материала толщиной менее или равной 0,180 дюйма
Полные-тесты разделовдля материала толщиной > 0,180 дюйма
Химический состав (максимум %, если не указан диапазон)
| Элемент | Оценка А | Оценка Б | Оценка С | Оценка Д |
|---|---|---|---|---|
| Углерод | 0.26 | 0.26 | 0.23 | 0.20 |
| Марганец | 1.35 | 1.35 | 1.35 | 1.35 |
| Фосфор | 0.035 | 0.035 | 0.035 | 0.035 |
| сера | 0.035 | 0.035 | 0.035 | 0.035 |
| Медь (мин) | 0.20* | 0.20* | 0.20* | 0.20* |
При указании повышенной стойкости к атмосферной коррозии. Минимум меди применяется, когда требуется устойчивость к коррозии.
Производственные процессы
Производство ВПВ для строительных труб:
Подготовка рулона- Горячекатаная-или холоднокатаная-сталь, часто с улучшенным качеством поверхности
Формирование- Холодная-формовка с помощью прогрессивных прокатных клетей
Высокочастотная-сварка- Обычно 200–450 кГц для обеспечения структурной целостности.
Обработка сварных швов- Удаление обшивки, иногда термообработка для снятия напряжения
Размеры- Окончательная калибровка размеров
Резка- Распиловка на точную длину
Тестирование- Механическая проверка и проверка размеров
Особые соображения относительно структурных форм:
Угловые радиусы- Контролируется соответствие структурных свойств
Плоскостность- Критично для квадратных и прямоугольных сечений.
Прямолинейность- Жесткие допуски для применения в строительстве
Стандартные размеры и размеры
Круглая структурная труба (общие размеры):
| Внешний диаметр | Диапазон толщины стенок | Общие приложения |
|---|---|---|
| 0.840" - 2.375" | 0.083" - 0.154" | Поручни легкие конструкционные |
| 2.875" - 6.625" | 0.125" - 0.280" | Колонны средние несущие |
| 8.625" - 16.000" | 0.188" - 0.500"+ | Тяжелые колонны, сваи |
Квадратные и прямоугольные HSS (полые структурные секции):
| Диапазон размеров | Толщина стены | Соотношение сторон |
|---|---|---|
| От 1"×1" до 20"×20" | от 0,065" до 1,000"+ | Квадрат: 1:1 |
| От 2 дюймов × 1» до 20 дюймов × 12 дюймов | от 0,065" до 0,750"+ | Прямоугольный: до 5:1 |
Примечание. HSS относится к полым структурным секциям, современной терминологии для структурных труб.
Допуски размеров (согласно ASTM A500)
| Параметр | Допуск для круглого | Допуск на квадрат/прямоугольник |
|---|---|---|
| Внешние размеры | ±0,5% от наружного диаметра или ±0,010 дюйма (больше) | ±0,010 дюйма на дюйм или ±0,5% (больше) |
| Толщина стены | ±10% от номинала | ±10% от номинала |
| Угловой радиус | - | Максимальная толщина стенки 2,0× |
| Прямоугольность | - | Максимальное отклонение ±1 градус |
| Прямолинейность | 0,10% длины | 0,10% длины |
| Крутить | - | максимум 1 градус на 3 фута |
| Длина | +1/4", -0" для длины обрезки | +1/4", -0" для длины обрезки |
Требования к тестированию
| Тест | Требование | Частота | Цель |
|---|---|---|---|
| Испытание на растяжение | Согласно ASTM A370 | 2 на плавку, на толщину стенки | Проверка механических свойств |
| Тест на сплющивание | Выровнять до 2/3 исходной высоты без трещин | 2 за лот | Проверка пластичности |
| Испытание на обратное сплющивание (только ERW) | Открывает сварной шов для визуального контроля | 1 за лот | Оценка качества сварного шва |
| Испытание на твердость | Опционально, по соглашению | Как указано | Дополнительная проверка качества |
| Испытание на изгиб | Для материала толщиной менее или равной 0,180 дюйма. | 2 за лот | Оценка формуемости |
| Проверка размеров | Все критические размеры | Образцовая основа | Обеспечить пригодность к строительству |
Примечание. В отличие от напорных труб, ASTM A500 НЕ требует гидростатических испытаний.
Состояние поверхности и отделка
| Состояние | Описание | Структурное применение |
|---|---|---|
| Как-сварной | Присутствует прокатная окалина, виден сварной шов | Внутренние конструкции под покраску |
| Маринованные и смазанные маслом | Чистая, блестящая отделка с масляной пленкой. | Открытая архитектура, немедленная покраска |
| оцинкованный | Горячее-цинковое покрытие (в соответствии с ASTM A123) | Защита от коррозии открытых конструкций |
| Абразивно-струйная обработка | Чистая поверхность с якорным рисунком | Для адгезии покрытия, открытых структур |
| Предварительно-загрунтованный | Магазин-наносимой грунтовки | Ускоренное-строительство |
Основные структурные приложения
Строительство зданий:
Колонки и сообщения- Элементы, несущие вертикальную нагрузку-
Балки и балки- Элементы, несущие горизонтальную нагрузку-
Члены фермы- Диагональные связи, пояса
Системы прогонов и опоясывающих систем- Опора крыши и стены
Перила и ограждения- Системы безопасности
Инфраструктура:
Компоненты моста- Арки, раскосы, рельсовые опоры
Трансмиссивные башни- Электротехнические сооружения
Знак поддерживает- Структуры дорожных указателей
Фонарные столбы- Уличное и территориальное освещение
Промышленность и Коммерция:
Стеллажные системы- Стойки и балки стеллажей для хранения
Поддержка оборудования- Фундаменты машин, платформы
Сельскохозяйственные структуры- Теплицы, навесы для оборудования
Рекреационный- Детское игровое оборудование, спортивные сооружения
Рекомендации по проектированию и преимущества
Структурные преимущества:
Высокое соотношение прочности-к-весу- Эффективное использование материалов
Сопротивление кручению- Идеально подходит для колонн и торсионных элементов.
Свойства униформы- Последовательно во всех направлениях
Эстетическая привлекательность- Четкие линии для архитектурного воздействия
Простота подключения- Простые болтовые или сварные соединения
Внутренняя защита- Закрытая секция защищает от коррозии
Ссылки на дизайн:
Руководство по стальным конструкциям AISC- Основная ссылка на проект
Североамериканская спецификация AISI- Холодноштампованная-конструкция из стали
АВС Д1.1- Нормативы по структурной сварке
Способы подключения
| Метод | Типичное использование | Соображения |
|---|---|---|
| Прямая сварка | Моментные соединения, жесткие рамы | Предварительный нагрев для более толстых секций, доступ для сварки |
| Соединения «косынки» | Фермы, распорки | Согласование толщины пластины, схема сварки |
| Через-болтовое соединение | Простые соединения, сборка на месте | Допуск отверстия, расстояние между болтами |
| Торцевые пластины | Основания колонн, моментные соединения | Плоскостность, контроль искажений сварного шва |
| Скольжение-Критическое болтовое соединение | Сейсмические и усталостные приложения | Подготовка поверхности, затяжка болтов. |
Сравнение с другими структурными стандартами
| Параметр | АСТМ А500 | АСТМ А53 | АСТМ А1085 |
|---|---|---|---|
| Основное использование | Структурный | Давление/механическое | Структурный (улучшенный) |
| Допуски | Структурное соответствие-улучшение | Монтаж системы трубопроводов- | Плотнее, чем A500 |
| Угловой радиус | Контролируемый | Непригодный | Более ограничительный |
| Фокус тестирования | Механические свойства | Целостность давления | Улучшенные свойства |
| Требования к сварке | Структурная целостность | Удержание жидкости | Высочайшая целостность |
| Общие формы | Круглый, Квадратный, Прямоугольный | Только раунд | Круглый, Квадратный, Прямоугольный |
Рекомендации по изготовлению
Методы резки:
Распиловка пилой- Наиболее распространенные чистые квадратные разрезы.
Плазменная резка- Быстро, для сложных фигур
Абразивная резка- Для внесения изменений на месте
Лазерная резка- Точность,-большие объемы производства
Гибка и формовка:
Холодная гибка- До предела текучести без растрескивания
Минимальный радиус изгиба- Обычно наружный диаметр 3× для круглого сечения, 2,5× для HSS.
Пособие на пружинение- Учитывайте при проектировании инструментов
Гибка-с помощью тепла- Для узких радиусов или толстых стен
Рекомендации по сварке:
Выбор присадочного металла- Обычно E70XX для обеспечения соответствующей прочности
Доступ к сварке- Ограничено для закрытых разделов.
Контроль тепловложения- Предотвращение искажений в тонких стенах
Разогреть- Рекомендуется для толщины > 0,75 дюйма.
Контроль качества и инспекция
Точки осмотра:
Проверка размеров- Внешний диаметр, стена, прямолинейность, прямоугольность
Качество поверхности- Без чрезмерной окалины, ямок и дефектов.
Целостность сварного шва- Непрерывный, равномерный сварной шов
Конечные условия- Квадратный, с заусенцами-свободные концы
Покрытие/Отделка- Согласно требованиям спецификации
Требования к сертификации:
Сертификат испытаний мельницы- Требуется при отправке
Отслеживание номера плавки- Необходим для критически важных структур
Сторонняя-проверка- Часто требуется для крупных проектов.
Таблицы нагрузки и средства проектирования
Общие расчетные значения (пример - Round HSS):
| Размер (наружный диаметр × стена) | Площадь класса B (дюйм²) | Я (в⁴) | S (дюйм³) | р (в) |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
Полные таблицы доступны в Руководстве AISC и каталогах производителей.
Устойчивое развитие и экологические аспекты
Переработанный контент- Обычно содержит 25–35 % переработанной стали.
Возможность вторичной переработки- 100 % подлежит вторичной переработке по окончании срока службы.
Системы покрытия- Доступны краски и порошковые покрытия с низким содержанием летучих органических соединений-.
Эффективность производства- Минимальные отходы по сравнению с открытыми секциями
Жизненный цикл- Длительный срок службы при правильном обслуживании
Отраслевые стандарты и соответствие кодексу
Ключевые ссылки:
АИСЦ 360- Спецификация для зданий из металлоконструкций
МДС- Международный строительный кодекс
ААШТО- Технические характеристики моста
АСКЭ 7- Минимальные расчетные нагрузки
АРМ Д1.1/Д1.8- Нормы и правила сварки конструкций
Программы сертификации:
Сертификация AISC- Для производителей и монтажников
Служба оценки ICBO- Отчеты об оценке продуктов
Классификация UL- Классы огнестойкости
Виды отказов и их предотвращение
| Режим отказа | Причины | Профилактика |
|---|---|---|
| Местное коробление | Тонкие стенки, высокая степень сжатия. | Пределы гибкости стенок |
| Общая коробление | Чрезмерная свободная длина | Правильная фиксация, контроль гибкости |
| Ошибка подключения | Плохая детализация, перегруженность. | Проектирование подключения, контроль качества |
| Усталость | Циклическая нагрузка, концентрации напряжений | Детализация, плавные переходы |
| Коррозия | Воздействие окружающей среды | Защитные покрытия, уход |
Информация для заказа
Полная спецификация должна включать:
Стандарт и класс- ASTM A500, класс B
Форма- Круглая, квадратная или прямоугольная быстрорежущая сталь
Размеры- Внешние размеры × толщина стенки × длина
Допуски- Стандартный или специальный
Заканчивать- В состоянии-сварки, травления, оцинковки и т. д.
Завершение лечения- Распил, фрезерование, обработка
Сертификация- Требования к сертификату заводских испытаний
Маркировка- Требуемая идентификация
Упаковка- Размер пакета, требования к защите
Особые требования (при необходимости):
Повышенные допуски- Для прецизионных приложений
Специальная прямолинейность- Для больших пролетов или эстетических требований
Подготовка поверхности- Для конкретных систем покрытия
Свидетель тестирования- Требования к проверке третьей-сторонней организацией
Специальная маркировка- Цветовое кодирование, идентификация партии
Хранение и обращение
Лучшие практики:
Поддерживать- Адекватная блокировка для предотвращения изгиба.
Разделение- Различные размеры/сорта, чтобы избежать смешивания
Защита- От грязи, влаги и повреждений
Идентификация- Четкая маркировка для облегчения поиска.
Первым-Пришел-Первым-Ушел- Правильная ротация инвентаря
Подъем и перемещение:
Разбрасыватели- Используйте для предотвращения сгибания во время подъема.
Чокеры- Правильная техника строповки
Ограничения по весу- Учитывайте вес комплекта в зависимости от мощности оборудования.
Соображения стоимости
Факторы, влияющие на цену:
Оценка- Уровень C обычно на 5–10 % выше по сравнению с уровнем B.
Наличие размеров- Распространенные размеры наиболее экономичны.
Количество- Доступны оптовые скидки
Заканчивать- Оцинкованная сталь добавляет 30–50 % к базовой стоимости.
Допуски- Специальные допуски увеличивают стоимость
Тестирование- Дополнительное тестирование увеличивает стоимость
Тенденции и события отрасли
Текущие тенденции:
Более высокие классы прочности- Увеличение использования уровня C для повышения эффективности
Устойчивое развитие- Экологические декларации продукции (EPD)
Цифровое производство- Интеграция BIM, автоматизированное производство
Инновации в покрытиях- Более длительный-срок службы, более низкие-технические требования
Гибридные системы- Сочетание HSS с другими материалами
Будущие направления:
Усовершенствованные высокопрочные-стали- Для еще большей эффективности разделов
Умные структуры- Встроенные датчики для мониторинга
Аддитивное производство- Пользовательские узлы и соединения
Круговая экономика- Конструкция, допускающая разборку и повторное использование
Краткое содержание
Конструкционная стальная труба ASTM A500 и быстрорежущая сталь обеспечивают универсальные и эффективные конструкционные элементы для широкого спектра строительных применений. Сочетание прочности, эстетики и гибкости изготовления делает их предпочтительным выбором для современных стальных конструкций. Правильный выбор, основанный на конструктивных требованиях, внимание к конструкции соединений и соблюдение передового опыта изготовления, обеспечивают безопасность и долговечность конструкций.
Для применения в конструкциях всегда привлекайте квалифицированных инженеров-строителей и соблюдайте применимые строительные нормы и правила и проектные спецификации. Хотя ASTM A500 устанавливает требования к материалам, при проектировании конструкции необходимо учитывать все условия нагрузки, детали соединений и условия эксплуатации.
