ASTM A500 Structural Steel Pipe Technická specifikace
Přehled
ASTM A500je standardní specifikace proza studena tvarované svařované a bezešvé konstrukční trubky z uhlíkové oceliv kulatých, čtvercových a obdélníkových tvarech. Je speciálně navržen prokonstrukční aplikacespíše než tlaková služba, což z něj činí primární standard pro sloupy, nosníky, vazníky a další nosné-konstrukční prvky.
Klasifikace a tvary
| Stupeň | Dostupné tvary | Mez kluzu (min) | Typické aplikace |
|---|---|---|---|
| třída A | Kulatý, čtvercový, obdélníkový | 39 000 psi (269 MPa) | Lehké až střední zatížení konstrukce |
| třída B | Kulatý, čtvercový, obdélníkový | 46 000 psi (317 MPa) | Obecná konstrukce, mírné zatížení |
| třída C | Kulatý, čtvercový, obdélníkový | 50 000 psi (345 MPa) | Těžká konstrukce,-výšková konstrukce |
| třída D | Pouze čtvercové a obdélníkové | 36 000 psi (248 MPa) | Architektonické, lehčí konstrukční |
Poznámka: Třída D má nižší pevnost, ale lepší požadavky na povrch pro exponované architektonické aplikace.
Mechanické vlastnosti
Požadavky na tah:
| Stupeň | Pevnost v tahu (min) | Mez kluzu (min) | Prodloužení v 2" (min) |
|---|---|---|---|
| A | 45 000 psi (310 MPa) | 39 000 psi (269 MPa) | 25% |
| B | 58 000 psi (400 MPa) | 46 000 psi (317 MPa) | 23% |
| C | 62 000 psi (427 MPa) | 50 000 psi (345 MPa) | 21% |
| D | 58 000 psi (400 MPa) | 36 000 psi (248 MPa) | 23% |
Další požadavky:
Pro tvary s obvodem menším nebo rovným 3":Prodloužení měřeno v 1" měřicí délce
Testy příčných proužkůpožadované pro materiál o tloušťce menší nebo rovné 0,180".
Úplné-testy sekcepro materiál o tloušťce > 0,180".
Chemické složení (maximálně %, pokud není uvedeno rozmezí)
| Živel | třída A | třída B | třída C | třída D |
|---|---|---|---|---|
| Uhlík | 0.26 | 0.26 | 0.23 | 0.20 |
| Mangan | 1.35 | 1.35 | 1.35 | 1.35 |
| Fosfor | 0.035 | 0.035 | 0.035 | 0.035 |
| Síra | 0.035 | 0.035 | 0.035 | 0.035 |
| měď (min) | 0.20* | 0.20* | 0.20* | 0.20* |
Pokud je specifikováno pro zvýšenou odolnost proti atmosférické korozi. Minimum mědi platí, když je požadována odolnost proti korozi.
Výrobní procesy
Výroba ERW pro strukturální trubky:
Příprava cívky- Ocel válcovaná za tepla-nebo za studena-, často se zlepšenou kvalitou povrchu
Tváření- Tvarování za studena- prostřednictvím stojanů s progresivním válcováním
Vysokofrekvenční svařování-- Obvykle 200–450 kHz pro strukturální integritu
Zpracování svaru- Odstranění záblesků, někdy tepelné ošetření pro úlevu od stresu
Dimenzování- Konečná kalibrace rozměrů
Řezání- Řezání pilou na přesné délky
Testování- Mechanické a rozměrové ověření
Zvláštní ohledy na konstrukční tvary:
Rohové poloměry- Kontrolováno pro konzistentní strukturální vlastnosti
Plochost- Kritické pro čtvercové a obdélníkové sekce
Přímost- Přísné tolerance pro stavební aplikace
Standardní velikosti a rozměry
Kruhové konstrukční potrubí (běžné velikosti):
| Vnější průměr | Rozsah tloušťky stěny | Běžné aplikace |
|---|---|---|
| 0.840" - 2.375" | 0.083" - 0.154" | Zábradlí, lehké konstrukční |
| 2.875" - 6.625" | 0.125" - 0.280" | Sloupy, střední strukturální |
| 8.625" - 16.000" | 0.188" - 0.500"+ | Těžké kolony, hromady |
Čtvercové a obdélníkové HSS (duté konstrukční profily):
| Rozsah velikostí | Tloušťka stěny | Poměry stran |
|---|---|---|
| 1"×1" až 20"×20" | 0,065" až 1,000"+ | Čtverec: 1:1 |
| 2"×1" až 20"×12" | 0,065" až 0,750"+ | Obdélníkový: Až 5:1 |
Poznámka: HSS odkazuje na Hollow Structural Sections, moderní terminologii pro konstrukční trubky.
Rozměrové tolerance (podle ASTM A500)
| Parametr | Tolerance pro kolo | Tolerance pro čtverec/obdélník |
|---|---|---|
| Vnější rozměry | ±0,5 % vnějšího průměru nebo ±0,010" (větší) | ±0,010" na palec nebo ±0,5% (větší) |
| Tloušťka stěny | ±10 % nominální hodnoty | ±10 % nominální hodnoty |
| Poloměr rohu | - | Maximální tloušťka stěny 2,0× |
| Hranatost | - | ±1 stupeň maximální odchylka |
| Přímost | 0,10 % délky | 0,10 % délky |
| Kroutit | - | 1 stupeň na 3 stopy maximálně |
| Délka | +1/4", -0" pro délky řezu | +1/4", -0" pro délky řezu |
Požadavky na testování
| Test | Požadavek | Frekvence | Účel |
|---|---|---|---|
| Zkouška tahem | Podle ASTM A370 | 2 na teplo, na tloušťku stěny | Ověřte mechanické vlastnosti |
| Test zploštění | Vyrovnejte na 2/3 původní výšky bez praskání | 2 za los | Ověření tažnosti |
| Test zpětného zploštění (pouze ERW) | Otevře svar pro vizuální kontrolu | 1 za los | Hodnocení kvality svaru |
| Zkouška tvrdosti | Nepovinné, dle dohody | Jak je uvedeno | Dodatečná kontrola kvality |
| Test ohybu | Pro materiál o tloušťce menší nebo rovné 0,180". | 2 za los | Posouzení tvařitelnosti |
| Rozměrová kontrola | Všechny kritické rozměry | Vzorový základ | Zajistěte vhodnost pro stavbu |
Poznámka: Na rozdíl od tlakové trubky NEVYŽADUJE ASTM A500 hydrostatické testování.
Podmínky a povrchové úpravy
| Stav | Popis | Strukturální aplikace |
|---|---|---|
| Jak-svařeno | Přítomné okuje, svar viditelný | Vnitřní konstrukce, k natírání |
| Nakládané a olejované | Čistý, lesklý povrch s olejovým filmem | Odkrytá architektura, okamžitá malba |
| Pozinkované | Žárově-pozinkováno (podle ASTM A123) | Ochrana proti korozi exponovaných konstrukcí |
| Abrazivní tryskání | Čistý povrch s kotvícím vzorem | Pro přilnavost nátěru, exponované konstrukce |
| Před-základní nátěr | Nakupujte-aplikovaný základní nátěr | Rychlá-výstavba |
Primární konstrukční aplikace
Stavební konstrukce:
Sloupce a příspěvky- Vertikální nosné-členy
Nosníky a nosníky- Vodorovné nosné-členy
Příhradové členy- Diagonální ztužení, tětivy
Systémy vaznic a pásů- Střešní a stěnová podpora
Zábradlí a zábradlí- Bezpečnostní systémy
Infrastruktura:
Komponenty mostu- Oblouky, ztužení, podpěry kolejnic
Přenosové věže- Elektrotechnické struktury
Podepsat podporuje- Struktury silničního značení
Světelné póly- Pouliční a oblastní osvětlení
Průmyslové a komerční:
Rackové systémy- Stojany a nosníky úložných regálů
Zařízení podporuje- Základy strojů, platformy
Zemědělské struktury- Skleníky, přístřešky pro vybavení
Rekreační- Vybavení dětských hřišť, sportovní zařízení
Úvahy o designu a výhody
Konstrukční výhody:
Vysoký poměr pevnosti-k-hmotnosti- Efektivní využití materiálu
Torzní odolnost- Vynikající pro sloupy a torzní členy
Jednotné vlastnosti- Konzistentní ve všech směrech
Estetická přitažlivost- Čisté linie pro expozici architektury
Snadné připojení- Jednoduché šroubové nebo svařované spoje
Vnitřní ochrana- Uzavřená část chrání před korozí
Designové reference:
Manuál pro ocelové konstrukce AISC- Odkaz na primární design
Severoamerická specifikace AISI- Ocel tvarovaná za studena-
AWS D1.1- Kód pro strukturální svařování
Způsoby připojení
| Metoda | Typické použití | Úvahy |
|---|---|---|
| Přímé svařování | Momentové spoje, tuhé rámy | Předehřev pro silnější profily, přístup ke svařování |
| Spoje styčníkového plechu | Příhradové nosníky, ztužení | Přizpůsobení tloušťky plechu, vzory svarů |
| Prostřednictvím-Šroubování | Jednoduché spoje, montáž na místě | Tolerance otvoru, rozteč šroubů |
| Koncové desky | Základy sloupů, momentové vazby | Rovinnost, kontrola zkreslení svaru |
| Slip-Kritické šroubování | Seismické, únavové aplikace | Příprava povrchu, napínání šroubů |
Srovnání s jinými strukturálními standardy
| Parametr | ASTM A500 | ASTM A53 | ASTM A1085 |
|---|---|---|---|
| Primární použití | Strukturální | Tlaková/mechanická | Strukturální (vylepšené) |
| Tolerance | Strukturální přizpůsobení- | Potrubní systém se hodí- | Těsnější než A500 |
| Poloměr rohu | Kontrolováno | Nelze použít | Více omezující |
| Testování zaměření | Mechanické vlastnosti | Integrita tlaku | Vylepšené vlastnosti |
| Požadavky na svařování | Strukturální integrita | Zadržování tekutin | Nejvyšší integrita |
| Společné tvary | Kulatý, čtvercový, obdélníkový | Pouze kulaté | Kulatý, čtvercový, obdélníkový |
Pokyny pro výrobu
Metody řezání:
Řezání pilou- Nejběžnější čisté čtvercové řezy
Plazmové řezání- Rychlé pro složité tvary
Abrazivní řezání- Pro úpravy na místě
Řezání laserem- Přesná,-velkoobjemová produkce
Ohýbání a tvarování:
Ohýbání za studena- Až do meze kluzu bez praskání
Minimální poloměr ohybu- Obvykle 3× OD pro kulaté, 2,5× pro HSS
Odpružovací příspěvek- Zvažte při návrhu nástrojů
Teplo{0}}asistované ohýbání- Pro úzké poloměry nebo silné stěny
Úvahy o svařování:
Výběr přídavného kovu- Obvykle E70XX pro odpovídající sílu
Svařovací přístup- Omezeno pro uzavřené sekce
Regulace tepelného příkonu- Zabraňte zkreslení tenkých stěn
Předehřejte- Doporučeno pro tloušťku > 0,75"
Kontrola a kontrola kvality
Kontrolní body:
Ověření rozměrů- OD, stěna, přímost, pravoúhlost
Kvalita povrchu- Bez nadměrného měřítka, důlků a vad
Integrita svaru- Souvislý, jednotný svar
Koncová podmínka- Čtverec, konce bez otřepů-
Nátěr/Konečná úprava- Podle požadavků specifikace
Požadavky na certifikaci:
Osvědčení o zkoušce mlýna- Vyžadováno u zásilky
Sledovatelnost čísla tepla- Nezbytné pro kritické struktury
Kontrola třetí{0}strany- Často vyžadováno u velkých projektů
Nakládací stoly a designové pomůcky
Společné hodnoty návrhu (příklad - Round HSS):
| Velikost (vnější průměr × stěna) | Plocha třídy B (v²) | já (v⁴) | S (in³) | r (v) |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
Kompletní tabulky jsou k dispozici v manuálu AISC a v katalozích výrobců.
Udržitelnost a environmentální aspekty
Recyklovaný obsah- Obvykle obsahuje 25–35 % recyklované oceli
Recyklovatelnost- 100 % recyklovatelné na konci životnosti
Nátěrové systémyK dispozici jsou - barvy s nízkým obsahem těkavých organických látek a práškové laky-
Efektivita výroby- Minimální odpad ve srovnání s otevřenými sekcemi
Životní cyklus- Dlouhá životnost při správné údržbě
Soulad s průmyslovými standardy a kodexy
Klíčové reference:
AISC 360- Specifikace pro ocelové konstrukce
IBC- Mezinárodní stavební zákon
AASHTO- Specifikace návrhu mostu
ASCE 7- Minimální zatížení návrhu
AWS D1.1/D1.8- Kódy pro strukturální svařování
Certifikační programy:
Certifikace AISC- Pro výrobce a montéry
Hodnotící služba ICBO- Zprávy o hodnocení produktů
Klasifikace UL- Hodnocení požární odolnosti
Režimy a prevence poruch
| Režim selhání | Příčiny | Prevence |
|---|---|---|
| Místní vzpěr | Tenké stěny, vysoká komprese | Meze štíhlosti stěny |
| Celková vzpěra | Nadměrná délka bez výztuhy | Správná výztuha, kontrola štíhlosti |
| Selhání připojení | Špatné detaily, přetížení | Návrh připojení, kontrola kvality |
| Únava | Cyklické zatížení, koncentrace napětí | Detailní design, hladké přechody |
| Koroze | Expozice prostředí | Ochranné nátěry, údržba |
Informace pro objednání
Kompletní specifikace by měla obsahovat:
Standard & Grade- ASTM A500 třída B
Tvar- Kulatý, čtvercový nebo obdélníkový HSS
Rozměry- Vnější rozměry × tloušťka stěny × délka
Tolerance- Standardní nebo speciální
Dokončit- Jako-svařované, mořené, galvanizované atd.
Ukončení léčby- Řezání pilou, frézování, kopírování
OsvědčeníPožadavky na certifikát - Mill test
Označení- Požadovaná identifikace
Obal- Velikost balíčku, požadavky na ochranu
Zvláštní požadavky (v případě potřeby):
Rozšířené tolerance- Pro přesné aplikace
Speciální přímost- Pro dlouhé rozpětí nebo estetické požadavky
Příprava povrchu- Pro specifické nátěrové systémy
Testování svědka- Požadavky na kontrolu třetích{1}}stran
Speciální značení- Barevné kódování, identifikace šarže
Skladování a manipulace
Doporučené postupy:
Podpora- Adekvátní blokování, aby se zabránilo ohýbání
Oddělení- Různé velikosti/třídy, aby se zabránilo smíchání
Ochrana- Od nečistot, vlhkosti a poškození
Identifikace- Jasné označení pro snadné vyhledávání
První-v-první-ven- Správné střídání inventáře
Zvedání a stěhování:
Rozmetadla- Použijte k zabránění ohýbání při zvedání
Chokery- Správné techniky zavěšení
Hmotnostní limity- Zvažte hmotnost balíku pro kapacitu zařízení
Úvahy o nákladech
Faktory ovlivňující cenu:
Stupeň- Třída C obvykle 5–10 % prémie oproti třídě B
Dostupnost velikosti- Nejekonomičtější běžné velikosti
Množství- Dostupné množstevní slevy
Dokončit- Galvanized přidává 30–50 % k základní ceně
Tolerance- Speciální tolerance zvyšují náklady
Testování- Další testování zvyšuje náklady
Průmyslové trendy a vývoj
Aktuální trendy:
Vyšší stupně pevnosti- Zvyšující se používání stupně C pro efektivitu
Zaměření na udržitelnost- Environmentální prohlášení o produktu (EPD)
Digitální výroba- Integrace BIM, automatizovaná výroba
Inovace povlaků- Delší-životnost, nižší{2}}údržbové systémy
Hybridní systémy- Kombinace HSS s jinými materiály
Budoucí směry:
Pokročilé-pevnostní oceli- Pro ještě efektivnější sekce
Chytré struktury- Vestavěné senzory pro monitorování
Aditivní výroba- Vlastní uzly a připojení
Cirkulární ekonomika- Design pro rozebrání a opětovné použití
Shrnutí
Konstrukční ocelové trubky ASTM A500 a HSS poskytují všestranné, účinné konstrukční prvky pro širokou škálu stavebních aplikací. Jejich kombinace pevnosti, estetiky a výrobní flexibility z nich dělá preferovanou volbu pro moderní ocelové konstrukce. Správný výběr založený na konstrukčních požadavcích, pozornost věnovaná návrhu spojení a dodržování osvědčených výrobních postupů zajišťují bezpečné a odolné konstrukce.
U konstrukčních aplikací vždy zapojte kvalifikované stavební inženýry a dodržujte platné stavební předpisy a specifikace návrhu. Zatímco ASTM A500 poskytuje požadavky na materiál, konstrukční návrh musí vzít v úvahu všechny podmínky zatížení, detaily připojení a provozní prostředí.
