AWS D1.1 · Section 4.17 · الجدول 4.5

AWS D1.1 Fatigue Stress Categories شرح — A Through F

يقوم AWS D1.1:2025 القسم 4.17 مع الجدول 4.5 بتنظيم التفاصيل في ثماني فئات لنطاق الإجهاد: A، B، B*، C، D، E، E*، و F. تحمل كل منها ثابتها الخاص C_f وعتبة F_TH التي تحدد نطاق الإجهاد الدوري المسموح به. هذه ليست فئة التسخين المسبق A إلى G في الجدول 5.11 أو مجموعة المعدن الأساسي I-V في الجدول 5.6.

فئتان في D1.1 — لا تخلط بينهما: يستخدم الجدول 5.11 فئة التسخين المسبق A إلى G (تقسيمات لكل عملية من عمليات البحث عن التسخين المسبق المؤهلة مسبقًا؛ أضاف D1.1:2025 الفئات E و F و G إلى الفئات الأصلية A-D). يستخدم الجدول 4.5 فئة نطاق إجهاد التعب A/B/B*/C/D/E/E*/F لتقييم مقاومة التعب لتفاصيل الوصلات. تشترك في تسميات الحروف ولكنها تشير إلى طبقات كود مختلفة. هذه الصفحة تتناول الجدول 4.5. يتم تجميع درجات المعدن الأساسي بشكل منفصل في المجموعات I-V في الجدول 5.6؛ انظر مرجع D1.1 السريع.

الجدول 4.5 مقابل الجدول 5.11 — الفئتان في D1.1

يعيد AWS D1.1:2025 استخدام كلمة “الفئة” لمفهومين غير مرتبطين تمامًا. يتسبب هذا التداخل في ارتباك أكثر من أي تداخل مصطلحات آخر في الكود:

Preheat الفئة A through G (Table 5.11): per-process subdivisions of the prequalified التسخين المسبق lookup. Category A is SMAW with other-than-منخفض الهيدروجين electrodes; Category B is SMAW with low-hydrogen electrodes plus SAW, GMAW, and FCAW. The original A–D system was extended in D1.1:2025 to A–G covering newer process and steel combinations (see the D1.1:2025 changes guide for the E/F/G addition). Used together with the steel Group I–V classification in Table 5.6 (governed by § 5.3 المعدن الأساسي) to look up الحد الأدنى preheat per Table 5.11, plus filler metals per Table 5.7 and essential variables per Table 5.5.
Fatigue stress range Category A through F (Section 4.17 + Table 4.5 + Figure 4.16): rates the fatigue strength of welded joint details. Category A is plain base metal away from welds. Category E* is the most-penalized configuration. Determines the allowable stress range a detail can carry over the design cycle count.

النظامان لا يتطابقان مع بعضهما البعض. A572 Gr 50 في مجموعة الصلب I (الجدول 5.6) الملحوم بعملية اللحام SMAW منخفض الهيدروجين (فئة التسخين المسبق B في الجدول 5.11) عند طرف لحام الزاوية المستعرض على شفة شد يقع ضمن فئة التعب C في الجدول 4.5 — ثلاثة تسميات حرفية مستقلة لثلاثة قرارات مستقلة على نفس اللحام الفعلي. تحدد فئة التسخين المسبق درجة حرارة الورشة؛ تحدد فئة التعب حجم التفاصيل وعمر بدء الشروخ. تغطي هذه الصفحة الثانية — الجدول 4.5.

كيف تجد فئة التفاصيل الخاصة بك

وفقًا لـ القسم 4.17.2، يجب ألا يتجاوز نطاق الإجهاد المحسوب F_SR المحسوب من الصيغ (4-12) إلى (4-19). الإجراء:

Identify the detail configuration — what kind of لحام, what joint type, where the load applies. Then locate the matching row in Table 4.5. The table has six sections: (1) plain material away from اللحام, (2) connected material in mechanically fastened joints, (3) welded joints joining components of built-up members, (4) longitudinal fillet welded end connections, (5) welded joints transverse to direction of stress, (6) base metal at welded transverse member connections.
Read the stress category for that row. Some rows have multiple categories depending on a sub-condition (flange السماكة, transition radius, weld termination grinding).
Read the constant C_f and the threshold F_TH from the same row.
If the live load stress range is below F_TH, no fatigue evaluation is required (per Section 4.15.1). Otherwise, compute F_SR from Formulas (4-12) and (4-13) using C_f and the design cycle count N.
Verify F_SR is at least F_TH (the formulas have F_TH as a floor).
Plot the operating point against the curves in Figure 4.16 for sanity check.

الإجهادات المحسوبة اسمية — وفقًا لـ القسم 4.16.1، “لا يلزم تضخيم الإجهادات بواسطة عوامل تركيز الإجهاد للانقطاعات الهندسية المحلية.” الفئة نفسها تتضمن تأثير الهندسة (انظر التعليق C-4.17.2 على أساس NCHRP).

الفئات من A إلى F — شرح لكل فئة

فئات نطاق الإجهاد الثمانية في الجدول 4.5، بالترتيب من الأقل إلى الأكثر تعرضًا للعقوبات:

Category	C_f	F_TH ksi [MPa]	Representative configuration
A	250 × 10⁸	24 [165]	Plain base metal away from any welding (line 1.1)
B	120 × 10⁸	16 [110]	Non-coated weathering steel base metal (1.2); continuous longitudinal CJP groove or fillet welds in built-up members (3.1); CJP transverse splices ground parallel to stress and inspected (5.1)
B*	61 × 10⁸	12 [83]	Continuous longitudinal CJP with backing left in place (3.2); continuous longitudinal PJP groove welds (3.2); CJP transverse splices with F_y ≥ 90 ksi at slope transitions (5.2)
C	44 × 10⁸	10 [69]	Members with reentrant corners (1.3); rolled cross sections with ground weld access holes R ≥ 1 in (1.4); base metal at drilled holes (1.5); CJP T- or corner joints with reinforcement not removed (5.4); transverse fillet pair on tension plate, toe crack (5.7); transverse fillet on rolled beam flange adjacent to stiffeners (5.8)
D	22 × 10⁸	7 [48]	Drilled or reamed holes, lower limit (1.5); base metal at ends of longitudinal welds at weld access holes (3.3); CJP butt splices with backing left in place, tack welds inside groove (5.5)
E	11 × 10⁸	4.5 [31]	Base metal at ends of longitudinal intermittent لحام الزاوية segments (3.4); ends of partial-length cover plates (3.5, 3.6 thin flange); longitudinal fillet end connections, plate t ≤ 0.5 in (4.1); CJP butt splices with tack welds outside groove (5.5 lower)
E*	3.9 × 10⁸	2.6 [18]	Cover plates wider than the flange with welds across the ends, flange thickness > 0.8 in [20 mm] (3.6); cover plates wider than the flange without welds across ends (3.7) for thin flanges — not permitted for thick flanges; longitudinal fillet end connections, t > 0.5 in [12 mm] (4.1); base metal at ends of longitudinal welds at weld access holes R < 1 in (3.3)
F	(separate formula 4-14, 4-15)	(see formulas)	Shear stress on the throat of fillet welds — uses Formulas (4-14) and (4-15), a different fatigue exponent than Categories A through E*

الترتيب ليس عشوائيًا. كل خطوتين من الفئات تقريبًا تخفض نطاق الإجهاد العتبة إلى النصف — A→C ينخفض من 24 إلى 10 ksi (58%)، B→D ينخفض من 16 إلى 7 ksi (56%)، C→E ينخفض من 10 إلى 4.5 ksi (55%). تفصيلة من الفئة A عند عتبة 24 ksi تتحمل تقريبًا مقدارًا أكبر بعشرة أضعاف من الإجهاد الدوري مقارنة بتفصيلة من الفئة E* عند عتبة 2.6 ksi (نسبة 9.2×) — لنفس الإجهاد الاسمي على المقطع العرضي.

B* و E* — الفئات ذات العلامة النجمية

تشير العلامة النجمية على B* و E* إلى نسخة مشددة من الفئة غير المميزة. كلاهما فئات حقيقية بقيم C_f و F_TH الخاصة بهما في الجدول 4.5، وليست أخطاء مطبعية.

B* (C_f = 61 × 10⁸, F_TH = 12 ksi [83 MPa]) is the version of B applied when a longitudinal CJP لحام الأخدود has backing left in place, or when the joint is a longitudinal PJP rather than CJP. The backing or the PJP root reduces the fatigue المتانة below clean CJP without backing (which is straight Category B). Same family of details, different sub-condition.

E* (C_f = 3.9 × 10⁸, F_TH = 2.6 ksi [18 MPa]) is the version of E applied when the configuration combines geometric الانقطاع, transverse weld termination, and a thicker base metal section. The most common E* triggers: cover plates wider than the flange (lines 3.6 and 3.7), longitudinal fillet end connections on thick plates (line 4.1, t > 0.5 in [12 mm]), and weld access hole reentrant corners with smaller radius (line 3.3, R < 1 in [25 mm]).

بالنسبة للشفات السميكة ذات ألواح التغطية الأعرض من الشفة وبدون لحامات عبر الأطراف، ينص السطر 3.7 على “لا يُسمح بسماكة الشفة > 0.8 بوصة [20 مم].” التكوين غير قابل للإصلاح — يجب أن يغير التصميم عرض لوح التغطية، أو يضيف لحامات عبر الأطراف (مما يرفعها من E* إلى E للشفات الرقيقة)، أو يستخدم وصلة مختلفة.

عتبة F_TH ونطاق الإجهاد المسموح به F_SR

تتحكم قيمتان في فحص التعب. لهما معانٍ مختلفة ونقاط قرار مختلفة.

F_TH هو نطاق إجهاد التعب العتبة — أقصى نطاق إجهاد لعمر غير محدود. وفقًا لـ القسم 4.15.1: “لا يلزم تقييم مقاومة التعب إذا كان نطاق إجهاد الحمل الحي أقل من نطاق إجهاد العتبة، F_TH (انظر الجدول 4.5).” إذا ظل نطاق إجهاد الحمل الحي المحسوب أقل من F_TH لفئة التفاصيل، فإن الوصلة تتمتع بعمر دورة غير محدود ويتم استيفاء فحص التعب.

F_SR هو نطاق الإجهاد المسموح به للعمر المحدود. عندما يتجاوز نطاق إجهاد الحمل الحي F_TH، يجب على التصميم حساب F_SR من الصيغ (4-12) و (4-13) باستخدام الثابت C_f لكل فئة وعدد الدورات التصميمية N (دورات في اليوم × 365 × سنوات عمر التصميم). يجب ألا يتجاوز نطاق الإجهاد الفعلي F_SR.

Formula (4-12) for ksi units: F_SR = (C_f / N)^0.107 ≥ F_TH. Formula (4-13) is the metric equivalent. Figure 4.16 plots these curves graphically for all categories from A through E*.

الفئة F — إجهاد القص على عنق لحام الزاوية — تستخدم الصيغ (4-14) و (4-15) بأسس تعب مختلفة (0.067 بدلاً من 0.107). وضع فشل القص له إحصائيات مختلفة عن وضع فشل الشد الذي يحرك الفئات من A إلى E*.

لماذا تعتبر E و E* الأكثر تعرضًا للعقوبات

تتشارك تفاصيل الفئة E و E* في ثلاثة شروط جزائية تنتج معًا أشد نطاقات الإجهاد المسموح بها في الجدول 4.5:

Geometric discontinuity at the weld termination: an abrupt change in cross section, such as the end of a cover plate or the termination of a longitudinal fillet weld. The discontinuity concentrates stress at the toe.
Tension loading across the discontinuity: the stress concentration drives crack initiation from the weld toe or the weld termination into the base metal.
Thicker base metal section: thicker sections constrain stress redistribution. A thin flange can yield locally and shed stress; a thick flange cannot. This is why line 3.6 splits E (flange thickness ≤ 0.8 in [20 mm]) from E* (flange thickness > 0.8 in [20 mm]) for the same physical cover plate detail.

يتوافق إطار عمل التعب مع علم المعادن: تبدأ الشروخ عند أعلى تركيز للإجهاد، وتنتشر تحت الحمل الدوري، وتؤدي إلى كسر هش إذا لم يتمكن المقطع من إعادة توزيع أو إيقاف الشرخ. تم اشتقاق ثوابت الفئة في الجدول 4.5 من برنامج اختبار NCHRP على عينات حقيقية ذات أشكال هندسية واقعية (وفقًا للتعليق C-4.17.2) — فهي ترمّز الأداء الفعلي للتعب، وليس التنبؤات النظرية.

تفاصيل AASHTO E' = D1.1 E*

تستخدم مواصفات تصميم جسور AASHTO LRFD الرمز E' (مع علامة رئيسية/فاصلة علوية) لأكثر فئات تفاصيل التعب تعرضًا للعقوبات. يستخدم AWS D1.1:2025 الجدول 4.5 الرمز E* (مع علامة نجمية) لنفس منحنى نطاق الإجهاد المسموح به. نفس الثابت C_f = 3.9 × 10⁸، ونفس العتبة F_TH = 2.6 ksi [18 MPa].

الرمزان قابلان للتبادل. تنشر AASHTO و AWS وثائق متوازية بإطار عمل تعب متسق، لذا فإن تعليقًا يستشهد بـ E' (سياق AASHTO، عادةً أعمال الجسور التي تحكمها D1.5) يتطابق مباشرة مع E* (سياق D1.1، عادةً أعمال البناء الإنشائية). عند الشك في أي رمز يستخدمه المصدر، فإن قيم C_f و F_TH هي المعرفات الأساسية.

مرجع متقاطع: الجدول 4.5 (التصميم) مقابل الجدول 8.1 (الفحص)

الجدول 4.5 هو جدول تصميم. يتحكم في نطاق الإجهاد المسموح به الذي قد تحمله التفاصيل خلال عمرها التصميمي، ويتم حسابه قبل Fabrication. نقطة القرار هي ما إذا كان F_SR للتفاصيل كافيًا لحالة التحميل — إذا لم يكن كذلك، يتغير التصميم (تفاصيل مختلفة، مقطع أكبر، دورات أقل عبر تخفيف الحمل).

الجدول 8.1 هو جدول فحص. يتحكم في معايير الفحص البصري (الشروخ، التقويض، المسامية، المظهر الجانبي، الانصهار) للحامات النهائية، مقسمة حسب الهياكل المحملة بشكل ثابت مقابل دوري. نقطة القرار هي القبول/الرفض بعد Fabrication.

يخلط الممارسون عادة بين الاثنين لأن كلاهما يشير إلى “التحميل الدوري” وكلاهما له معايير ثابتة مقابل دورية منفصلة. إنهما طبقات مختلفة من D1.1 ويتم تطبيقهما في أوقات مختلفة في دورة حياة المشروع:

	Table 4.5 (Section 4.17)	Table 8.1 (Section 8.9)
Code layer	Design of welded connections (البند 4 Part C)	Inspection (Clause 8)
Decision point	Pre-fabrication: detail selection + section sizing	Post-fabrication: accept or reject the weld
Who applies it	Engineer of Record at design stage	CWI / qualified inspector after welding
Output	Allowable stress range F_SR; required detail category	Pass/fail per item: الشقوق, undercut, porosity, profile, fusion, weld size
Cyclic vs static	Cyclic: full Table 4.5 framework. Static: framework does not apply (no fatigue check).	Cyclic: tighter حدود per Item 7 (undercut), Item 8 (porosity), Item 1 (cracks zero either way). Static: looser limits.

تغطية جانب التفاصيل لطبقة الفحص: Undercut، الشروخ، Porosity، المظهر الجانبي، الفحص البصري.

“جدولان، كلاهما مع تقسيمات دورية مقابل ثابتة، وكلاهما مع تسميات حرفية. الخلط بينهما هو الخطأ الأكثر شيوعًا في امتحان الجزء C. الجدول 4.5 هو ما يلجأ إليه المهندس أثناء التصميم؛ الجدول 8.1 هو ما يلجأ إليه CWI في محطة الفحص. نفس الكود، قرارات مختلفة.”
— CWI exam preparation, structural welding instruction

Welding Across an I-Beam Flange — Applied →

أدلة المعايير ذات الصلة

الأسئلة المتكررة

ما الفرق بين فئة التسخين المسبق A إلى G في AWS D1.1 وفئة نطاق إجهاد التعب A إلى F؟

هما مفهومان مختلفان تمامًا يتشاركان تسميات الحروف في AWS D1.1. تعيش فئة التسخين المسبق A إلى G في الجدول 5.11 وتقسم البحث عن التسخين المسبق المؤهل مسبقًا حسب عملية اللحام — الفئة A هي SMAW مع أقطاب غير منخفضة الهيدروجين، والفئة B هي SMAW مع منخفض الهيدروجين بالإضافة إلى SAW/GMAW/FCAW. تم تمديد الفئات الأصلية A-D إلى A-G في D1.1:2025. تُستخدم مع تصنيف مجموعة المعدن الأساسي I-V في الجدول 5.6 للبحث عن الحد الأدنى للتسخين المسبق. تعيش فئة نطاق إجهاد التعب A إلى F في القسم 4.17 مع الجدول 4.5 والشكل 4.16، وتقيم مقاومة التعب لتفاصيل الوصلات — الفئة A هي المعدن الأساسي العادي بعيدًا عن اللحامات، والفئة E* هي تفاصيل اللحام الأكثر تعرضًا للعقوبات. النظامان لا يتطابقان مع بعضهما البعض. A572 Gr 50 في مجموعة الصلب I الملحوم بعملية اللحام SMAW منخفض الهيدروجين (فئة التسخين المسبق B) عند طرف لحام الزاوية المستعرض على شفة شد يقع ضمن فئة التعب C في الجدول 4.5 — ثلاثة تسميات حرفية مستقلة لثلاثة قرارات مستقلة.

ما هو F_TH وما هو F_SR؟

F_TH هو نطاق إجهاد التعب العتبة — أقصى نطاق إجهاد لعمر غير محدود. وفقًا لـ AWS D1.1:2025 القسم 4.15.1، لا يلزم تقييم مقاومة التعب إذا كان نطاق إجهاد الحمل الحي أقل من F_TH. تعتمد قيمة F_TH على فئة إجهاد التفاصيل وتُقرأ من الجدول 4.5: الفئة A هي 24 ksi [165 MPa]، الفئة B هي 16 ksi [110 MPa]، الفئة C هي 10 ksi [69 MPa]، الفئة D هي 7 ksi [48 MPa]، الفئة E هي 4.5 ksi [31 MPa]، الفئة E* هي 2.6 ksi [18 MPa]. F_SR هو نطاق الإجهاد المسموح به للعمر المحدود ويتم حسابه من الصيغ (4-12) و (4-13) باستخدام الثابت C_f لكل فئة وعدد الدورات التصميمية N. يجب أن يكون F_SR دائمًا على الأقل F_TH. يوضح الشكل 4.16 منحنيات نطاق الإجهاد مقابل الدورات بيانيًا لجميع الفئات.

لماذا تعتبر الفئة E* الأكثر تعرضًا للعقوبات؟

تجمع تفاصيل الفئة E* ثلاثة شروط جزائية: انقطاع هندسي عند إنهاء اللحام (الذي يركز الإجهاد)، تحميل شد عبر هذا الانقطاع (الذي يدفع بدء الشروخ من Weld Toe أو الإنهاء)، ومقطع معدن أساسي أكثر سماكة (الذي يحد من قدرة الهندسة على إعادة توزيع الإجهاد). الثابت هو C_f = 3.9 × 10⁸ والعتبة هي F_TH = 2.6 ksi [18 MPa] — نطاق إجهاد مسموح به أقل بحوالي عشرة أضعاف من الفئة B. تشمل تكوينات E* ألواح التغطية الأعرض من الشفة مع لحامات عبر الأطراف وسماكة شفة أكبر من 0.8 بوصة [20 مم] (السطر 3.6)، وصلات نهاية لحام الزاوية الطولية على ألواح سميكة أكبر من 0.5 بوصة [12 مم] (السطر 4.1)، والمعدن الأساسي عند أطراف اللحامات الطولية عند فتحات الوصول للحام بنصف قطر أقل من 1 بوصة (السطر 3.3). في تفاصيل الشفة السميكة، لا يُسمح بألواح التغطية الأعرض من الشفة بدون لحامات عبر الأطراف على الإطلاق.

لماذا لا يقوم AWS D1.1 بتضخيم الإجهاد لهندسة اللحام؟

وفقًا للقسم 4.16.1، فإن الإجهادات المحسوبة ونطاقات الإجهاد اسمية — بناءً على تحليل الإجهاد المرن على مستوى العنصر. لا يلزم تضخيم الإجهادات بواسطة عوامل تركيز الإجهاد للانقطاعات الهندسية المحلية. يشرح التعليق C-4.17.2 السبب: تم تطوير منحنيات عمر دورة نطاق الإجهاد في الصيغ (4-12) إلى (4-23) والشكل 4.16 بواسطة برنامج أبحاث الطرق السريعة التعاوني الوطني (NCHRP) على عينات فعلية تضمنت انقطاعات هندسية واقعية. يدمج ثابت الفئة C_f بالفعل تركيز الإجهاد لهندسة الوصلة، لذا فإن تطبيق عامل شق منفصل سيضاعف حساب التأثير. هذا هو السبب في أن لحامين فيزيائيين بنفس الإجهاد الاسمي يمكن أن يكون لهما أعمار تعب مختلفة تمامًا — الفئة تلتقط الهندسة، والإجهاد الاسمي يلتقط الحمل.

كيف ترتبط تفاصيل AASHTO E' بـ D1.1 E*؟

تستخدم مواصفات تصميم جسور AASHTO LRFD الرمز E' (مع علامة رئيسية/فاصلة علوية) لأكثر فئات تفاصيل التعب تعرضًا للعقوبات. يستخدم AWS D1.1:2025 الجدول 4.5 الرمز E* (مع علامة نجمية) لنفس منحنى نطاق الإجهاد المسموح به. نفس الثابت C_f = 3.9 × 10⁸، ونفس العتبة F_TH = 2.6 ksi [18 MPa]. الرمزان قابلان للتبادل — يشيران إلى نفس منحنى مقاومة التعب. تنشر AASHTO و AWS وثائق متوازية بإطار عمل تعب متسق، لذا فإن تعليقًا يستشهد بـ E' (AASHTO) يتطابق مباشرة مع E* (D1.1).

نصيحة لامتحان CWI: في امتحان CWI الجزء C المفتوح الكتاب، يضيع المرشحون الوقت في البحث عن “الفئة C” في الجدول 5.11 عندما يكون السؤال عن التعب، أو في الجدول 4.5 عندما يكون السؤال عن التسخين المسبق. يقع الجدولان في بنود مختلفة ويستخدمان نفس التسميات الحرفية لمفاهيم غير ذات صلة. اقرأ نص السؤال بعناية — إذا قال “التسخين المسبق”، اذهب إلى الجدول 5.11. إذا قال “المعدن الأساسي” أو “درجة الصلب”، اذهب إلى الجدول 5.6. إذا قال “التعب”، “نطاق الإجهاد”، “الحمل الدوري”، أو سمى تفصيلة (لوح تغطية، لحام زاوية مستعرض، فتحة وصول للحام)، اذهب إلى الجدول 4.5. انظر CWI Exam Prep لانضباط التنقل في الكتاب المفتوح.