Độ dẻo dai là khả năng chống lại sự gãy giòn của vật liệu khi có khuyết tật, vết nứt hoặc sự gián đoạn hình học sắc nét, đặc biệt là dưới tốc độ biến dạng cao (tác động) hoặc ở nhiệt độ thấp. Mặc dù thông số kỹ thuật cơ bản của ASTM A572 không bắt buộc phải kiểm tra độ bền khía nhưng đây là đặc tính quan trọng đối với dầm H-trong nhiều ứng dụng, được viện dẫn thông qua các yêu cầu bổ sung.
1. Độ dẻo dai của vật liệu cơ bản (Không xác định):
Cả A572 Gr.50 và Gr.60, ở điều kiện "như{3}}cán" tiêu chuẩn, đều có được độ bền vốn có tốt từ cấu trúc vi mô hạt mịn-có được thông qua hợp kim vi mô và cán có kiểm soát. Tuy nhiên, nếu không có thử nghiệm cụ thể thì không có giá trị hấp thụ năng lượng tối thiểu nào được đảm bảo. Cấu trúc vi mô carbon cao hơn một chút và có khả năng thô hơn ở Gr.60 có thể dẫn đến độ bền khía thấp hơn một chút so với Gr.50, tất cả các yếu tố khác đều bằng nhau. Đây là lý do Gr.50 thường được ưu tiên sử dụng cho các kết nối có tính hạn chế cao trong vùng địa chấn.
2. Gọi độ cứng đỉnh cao: Yêu cầu bổ sung S5
Để đảm bảo mức độ dẻo dai cụ thể, người mua phải chỉ định "ASTM A572 Cấp XX với Yêu cầu bổ sung S5." Điều này yêu cầu thử nghiệm tác động Charpy V{2}}Notch (CVN).
Thông số kỹ thuật: Đơn hàng phải nêu rõ nhiệt độ thử nghiệm và năng lượng hấp thụ tối thiểu. (ví dụ: "S5, Charpy V-Notch, 20 ft-lb phút ở 40 độ F").
Nhiệt độ thử nghiệm chung: 70 độ F, 40 độ F, 0 độ F, -20 độ F, -40 độ F.
Giá trị năng lượng chung: 15, 20, 25, 40 ft{4}}lbs.
3. Khi nào cần kiểm tra CVN đối với dầm H{1}}?
Nó được quy định bởi quy tắc xây dựng quản lý và môi trường dịch vụ của cấu trúc:
Xây dựng cầu (AASHTO LRFD): Hầu như luôn luôn được yêu cầu. Nhiệt độ thử nghiệm dựa trên vùng nhiệt độ sử dụng tối thiểu của dự án và độ dày vật liệu.
Kết cấu tòa nhà (AISC 360, AISC 341): Bắt buộc khi "nhiệt độ sử dụng dự kiến thấp nhất" dưới ngưỡng quy định (ví dụ: 40 độ F hoặc 0 độ F) và bộ phận phải chịu ứng suất kéo do tải trọng chính. Điều này thường áp dụng cho:
Các bộ phận chịu lực căng cao trong khung giằng.
Các bộ phận có độ dày vượt quá 1,5 inch trong các kết cấu tiếp xúc với khí hậu lạnh.
Lực địa chấn-Hệ thống chống lại (SFRS) ở các vùng địa chấn trung bình và cao, theo AISC 341, có các yêu cầu nghiêm ngặt về độ bền để đảm bảo hoạt động dẻo khi xảy ra động đất.
Kết cấu công nghiệp nặng: Dành cho dầm cầu trục chịu tải trọng động/tác động.
Cấu trúc ngoài khơi hoặc vùng lạnh: Nơi cung cấp dịch vụ có nhiệt độ-thấp.
4. Các phương pháp luyện kim để đạt được độ bền của dầm A572 H-:
Để đáp ứng các yêu cầu của S5, các nhà máy điều chỉnh cách thực hành của mình:
Kiểm soát hóa học chặt chẽ hơn: Giảm thêm lưu huỳnh và phốt pho.
Tinh chế hạt nâng cao: Tối ưu hóa TMCR để tạo ra kích thước hạt ferit mịn hơn nữa.
Chuẩn hóa (nếu được chỉ định): Mặc dù A572 thường ở dạng-được cán, nhưng vật liệu chuẩn hóa (được làm nóng và làm nguội) có thể mang lại độ bền đồng đều hơn và được cải thiện thông qua sàng lọc hạt, đặc biệt là đối với các phần dày hơn.
Bảng: Hướng dẫn ứng dụng độ bền khía cho dầm A572 H-
| Kịch bản ứng dụng | Yêu cầu có thể xảy ra | Đặc điểm kỹ thuật điển hình | Cơ sở lý luận |
|---|---|---|---|
| Tòa nhà thương mại ở vùng khí hậu ôn đới | Thường không cần thiết | Chỉ cơ sở A572 | Nhiệt độ dịch vụ ở mức độ nhẹ, mức độ căng thẳng ở mức vừa phải. |
| Chuẩn bị cho sự phát triển{0}}cao, Chicago | Có thể cần thiết (Địa chấn, Căng thẳng) | A572 Gr.50, S5: 20 ft-lb @ 40 độ F | AISC 341 quy định địa chấn và nhiệt độ mùa đông thấp. |
| Dầm chính cho cầu đường cao tốc, Michigan | Yêu cầu | A572 Gr.50, S5: 25 ft-lb @ 0 độ F (mỗi AASHTO) | Nhiệt độ dịch vụ thấp, tải lưu lượng động. |
| Dầm đường băng cần cẩu hạng nặng | Yêu cầu | A572 Gr.60, S5: 20 ft-lb @ 70 độ F | Rủi ro do tải trọng tác động và bắt đầu xuất hiện vết nứt do mỏi. |
5. Ý nghĩa đối với việc chế tạo:
Vật liệu được cung cấp theo yêu cầu của S5 đã được xác minh độ bền. Điều này không làm thay đổi quy trình hàn nhưng mang lại sự tin cậy rằng kim loại cơ bản và HAZ của nó có thể chịu được nồng độ ứng suất và tải trọng động mà không bị gãy giòn. Đối với các ứng dụng quan trọng, độ bền của Vùng ảnh hưởng nhiệt-cũng quan trọng như độ bền của kim loại cơ bản, được điều chỉnh bởi quy trình hàn thích hợp.
Tóm lại, mặc dù dầm A572 H{1}}có độ bền vốn có tốt nhưng độ bền khía được chỉ định và xác minh thông qua thử nghiệm CVN là một-yêu cầu an toàn không thể thương lượng đối với các kết cấu chịu được nhiệt độ lạnh, va đập, lực địa chấn hoặc độ mỏi theo chu kỳ. Người thiết kế phải đánh giá các điều kiện dịch vụ và quy tắc quản lý để xác định xem có phải áp dụng Yêu cầu bổ sung S5 hay không và ở cấp độ nào.