clause5.io/ welding/ اللحام-across-i-beam-flange

القاعدة العامة في فقرة واحدة

اللحام عرضيًا عبر شفة شد عارضة I ليس محظورًا بموجب AWS D1.1:2025. إنه مصنف حسب الإجهاد: يضع القسم 4.17 مع الجدول 4.5 اللحامات المستعرضة على عناصر الألواح المحمّلة بالشد في الفئة C أو E أو E*، مما ينتج عنه نطاق إجهاد مسموح به أقل من اللحامات الطولية. يجب أن ينمو القسم لتحمل نفس الحمل الدوري — لذا في مشروع حقيقي، لا يستخدم التصميم هذا التفصيل. في أعمال الجسور التي يحكمها AWS D1.5:2025، تؤدي جميع اللحامات إلى مناطق الشد للأعضاء الحرجة للكسر إلى تفعيل أحكام خطة التحكم في الكسر البند 12 بالإضافة إلى عقوبة إجهاد D1.1 — اختبار CVN إلزامي، أقطاب كهربائية متحكم فيها بالهيدروجين، جداول تجفيف، ومفتشين مؤهلين. يمكن أن يلغي التحميل الساكن والرسومات المختومة من EOR القاعدة العامة في أي من الحالتين. انبعاج الحمل الحي أثناء اللحام هو مصدر قلق منفصل.

D1.1 العادي (غير الجسور) — مصنف حسب الإجهاد، غير محظور

For structural steel work covered by AWS D1.1:2025 — buildings, industrial frames, transmission towers, anything that is not a highway bridge — the design rule for cyclically محمّل transverse welds lives in Part C of Clause 4 (Sections 4.15 through 4.17). The framework is fatigue-design, not prohibition.

وفقًا لـ القسم 4.15.1: “لا يلزم تقييم مقاومة الإجهاد إذا كان نطاق إجهاد الحمل الحي أقل من نطاق الإجهاد العتبة، F_TH (انظر الجدول 4.5).” تحت F_TH يكون للتفصيل عمر لا نهائي؛ فوق F_TH يأتي نطاق الإجهاد المسموح به من الصيغ (4-12) إلى (4-19) والثوابت لكل فئة C_f و F_TH في الجدول 4.5. يوضح الشكل 4.16 المنحنيات بيانيًا لفئات الإجهاد A، B، B*، C، D، E، E*، و F.

أين تقع لحامات الشفة المستعرضة؟ ينص القسم 4.17.2 مباشرة: “لعناصر الألواح المحمّلة بالشد في تفاصيل الوصلات المتقاطعة، T والزاوية مع لحامات CJP، لحامات PJP، لحامات الزاوية أو مجموعات مما سبق، المستعرضة لاتجاه الإجهاد… الفئة C” (الصيغ 4-16 و 4-17). تقع التكوينات المحددة وفقًا للجدول 4.5 القسم 5:

• Line 5.4 — معدن اللحام and المعدن الأساسي in or adjacent to CJP groove welds in T- or corner joints, لحام reinforcement not removed: Category C (C_f = 44 × 10⁸; F_TH = 10 ksi [69 MPa]).
• Line 5.7 — Pair of fillet welds on opposite sides of a tension-loaded plate element, transverse: Category C at the weld toe; root الشقوق use a separate formula.
• Line 5.8 — Base metal of tension-loaded plate elements and on built-up shapes and rolled beam webs or flanges at toe of transverse fillet welds, adjacent to welded transverse stiffeners: Category C.

قارن اللحامات الطولية الموازية للإجهاد (القسم 3 من الجدول 4.5):

• Line 3.1 — Continuous longitudinal CJP groove welds in built-up members: Category B (C_f = 120 × 10⁸; F_TH = 16 ksi [110 MPa]).
• Line 3.2 — Continuous longitudinal CJP with backing left in place, or continuous PJP: Category B' (C_f = 61 × 10⁸; F_TH = 12 ksi [83 MPa]).

نفس اللحام الفعلي، هندسة مختلفة. تفقد الحالة المستعرضة ما يقرب من عامل 2-4 في نطاق الإجهاد العتبة وهامش مماثل في عمر الدورة. لتحمل نفس الحمل الدوري بلحام زاوية مستعرض، ينمو القسم. في معظم المشاريع غير الجسرية، يقوم المهندس إما بإعادة توجيه مسار الحمل أو يستخدم وصلة مختلفة — القاعدة العامة هي الاختصار الميداني لـ “عقوبة الفئة تجعل هذا غير عملي.”

تغيير تأطير مهم في D1.1 الحالي: ينص القسم 4.15.4 على “لم يعد هذا الكود يميز بين الأعضاء الزائدة وغير الزائدة.” تم نقل مفهوم الأعضاء الحرجة للكسر من D1.1 إلى D1.5. لذا إذا كان مشروعك محكومًا بـ D1.1 وحده، فإن FCM ليس في الكود الملزم لك. إذا كان مشروعك محكومًا بـ D1.5، فإن FCM موجود.

أعمال الجسور — أحكام البند 12 من D1.5 الخاصة بـ FCM

For highway bridges governed by AASHTO/AWS D1.5:2025, transverse welds on tension flanges trigger an additional layer beyond the D1.1 fatigue الفئة penalty: the Clause 12 Fracture Control Plan (FCP). Per Section 12.1: “This clause shall apply to fracture-critical nonredundant members. All steel bridge members and member components specified on the contract drawings or elsewhere in the contract documents as fracture critical shall be subject to the additional provisions of this clause.”

يعرف القسم 12.2.2 العضو: “تحدد مواصفات تصميم جسور AASHTO LRFD FCM كعضو فولاذي أساسي أو جزء منه خاضع للشد والذي قد يؤدي فشله إلى انهيار جزء من الجسر أو الجسر بأكمله.”

قاعدة الملحقات في القسم 12.2.2.1 من D1.5 هي التي تفاجئ المهندسين: “أي ملحق ملحوم بمنطقة شد لعضو FCM، باستثناء ألواح القاعدة الحاملة، يجب اعتباره FCM عندما يتجاوز أي بعد للملحق 100 مم [4 بوصات] في الاتجاه الموازي للإجهاد الشد المحسوب في FCM.” يعتبر دعامة بطول 4 بوصات ملحومة عرضيًا لشفة الشد لعارضة FCM هي نفسها FCM. ترث جميع اللحامات التي تربطها FCP.

وفقًا لـ القسم 12.2.2.2 من D1.5: “يجب اعتبار جميع اللحامات لأعضاء FCM، باستثناء تلك الخاصة بألواح القاعدة الحاملة، حرجة للكسر ويجب أن تتوافق مع متطلبات خطة التحكم في الكسر هذه. لا يجب تعريف اللحامات لأعضاء الضغط أو مناطق الضغط لأعضاء الانحناء على أنها حرجة للكسر.”

ماذا تضيف خطة التحكم في الكسر (FCP)؟ اختبار متانة CVN إلزامي وفقًا لـ القسم 12.6.3. أقطاب كهربائية متحكم فيها بالهيدروجين وفقًا لنظام التعيين H (H4، H8، H16). جداول تجفيف وتخزين صارمة للأقطاب الكهربائية وفقًا لـ الأقسام 12.6.4 إلى 12.6.6. متطلبات تأهيل المفتش الرئيسي (الحد الأدنى ثلاث سنوات من فحص تصنيع جسور الفولاذ وفقًا لـ القسم 12.16.1.1 من D1.5). جداول تسخين مسبق منفصلة (الجداول 12.4 إلى 12.8) تضيف الهيدروجين ومدخل الحرارة كمحاور بحث تتجاوز درجة الفولاذ والسماكة.

هذا المزيج هو ما يجعل “اللحام عبر الشفة” مكلفًا في أعمال الجسور: عقوبة فئة الإجهاد في D1.1 تدفع حجم القسم، ثم تضيف FCP في D1.5 اختبارات NDE، وضوابط القطب الكهربائي، وتكلفة المفتش بالإضافة إلى ذلك.

ساكن مقابل دوري — لماذا توجد القاعدة

يحكم الجزء C من البند 4 من D1.1 (الأقسام 4.15 إلى 4.18) الوصلات المحمّلة دوريًا. ولا يحكم التحميل الساكن. شفة بسمك 1/2 بوصة مع لحام مستعرض 1 بوصة يحمل حملاً ثابتًا للجاذبية لا تقيده الجدول 4.5 على الإطلاق — إطار عمل الإجهاد لا يعمل إلا عندما ينتج الحمل الحي نطاق إجهاد أعلى من F_TH.

الواقع في ورشة العمل هو أن معظم الحالات التي يتم لحامها عبر شفة في الموقع تنتهي دورية على مدى عمر الهيكل. إطار المقطورة يرى تذبذب الطريق. الجسر يرى حمولة الشاحنات. مسار الرافعة يرى دورات الرفع. حتى المبنى الصناعي يمكن أن يلتقط حملاً دوريًا إذا قام شخص ما بتثبيت وحدة HVAC أو ناقل أو معدات اهتزازية بالهيكل بعد خمس سنوات من البناء. القاعدة العامة موجودة لأن فئة التفصيل تتبع الهيكل، وليس نية اللحام الأصلية.

وفقًا لـ القسم 4.16.1: “يجب أن تكون الإجهادات ونطاقات الإجهاد المحسوبة اسمية، بناءً على تحليل الإجهاد المرن على مستوى العضو. لا يلزم تضخيم الإجهادات بعوامل تركيز الإجهاد للانقطاعات الهندسية المحلية.” ثوابت الفئة في الجدول 4.5 تتضمن بالفعل تركيز الإجهاد لهندسة الوصلة. تعليق C-4.17.2 صريح: “تم تطوير معايير منحنيات عمر دورة نطاق الإجهاد المقدمة بواسطة الصيغ (4-12) إلى (4-23) والموضحة بيانيًا في الشكل 4.16 من خلال بحث برعاية برنامج أبحاث الطرق السريعة التعاوني الوطني (NCHRP) على تفاصيل فعلية تضمنت انقطاعات هندسية واقعية مما يجعل من غير المناسب تضخيم الإجهادات المحسوبة لمراعاة تأثير الشق.”

هذا يجيب على سؤال “لماذا لا نضخم الإجهاد فقط”. الفئة نفسها هي التضخيم — برنامج اختبار NCHRP أجرى اختبارات على عينات حقيقية بانقطاعات هندسية حقيقية لاشتقاق المنحنيات.

اللحام بينما يكون العارضة محمّل — انبعاج الحمل الحي (مسألة منفصلة)

تعليق شائع في الورشة هو “لا يمكنك اللحام عبر الشفة بينما يكون العارضة محمّل — قد ينبعج.” هذا صحيح، لكنه مصدر قلق مختلف عن فئة الإجهاد. مشكلة انبعاج الحمل الحي هي فقدان موضعي لصلابة القسم أثناء عملية اللحام: تفقد المنطقة المتأثرة بالحرارة مؤقتًا قوة الخضوع عندما تمر عبر نطاق درجة الحرارة الحرجة، وإذا كان العضو يحمل حملاً حيًا للجاذبية في تلك اللحظة، يمكن للقطاع العرضي الساخن أن ينحرف أو يلتوي أو ينبعج جانبيًا.

هذا مصدر قلق يتعلق بتسلسل التصنيع والدعم، وليس مصدر قلق يتعلق بفئة الإجهاد. اللحامات التي تتم أثناء التصنيع على الأعضاء التي لم تخضع للحمل بعد (الحالة الشائعة للتصنيع في الورشة) لا تثير هذا القلق. اللحامات التي تتم على الهياكل القائمة تحت الحمل (التعديلات، الإصلاحات، تركيب الملحقات على المعدات العاملة) تتطلب إما دعمًا مؤقتًا لإزالة الحمل أو فحصًا محسوبًا بأن القسم المتبقي يمكنه تحمل الحمل بينما يكون الشريط عند درجة حرارة مرتفعة.

For إصلاح work specifically, D1.1 Clause 10 governs welded modification or repair of existing structures, including the heat-effect-on-loaded-member analysis the Engineer must perform.

تفاصيل AASHTO E' = D1.1 E* — الفئة الأكثر تعرضًا للعقوبات

تستخدم مواصفات تصميم جسور AASHTO LRFD الرمز E' (مع علامة التشكيل/الفاصلة العليا) لأكثر فئات تفاصيل الإجهاد تعرضًا للعقوبات. يستخدم AWS D1.1:2025 الجدول 4.5 الرمز E* (مع النجمة) للمكافئ — ثابت C_f = 3.9 × 10⁸، عتبة F_TH = 2.6 ksi [18 MPa]. يشير الرمزان إلى نفس منحنى نطاق الإجهاد المسموح به.

أين تظهر E*؟ وفقًا للجدول 4.5 القسم 3:

• Line 3.6 — Base metal at ends of partial-length welded cover plates wider than the flange, with welds across the ends, flange السماكة > 0.8 in [20 mm]: E*.
• Line 3.7 — Cover plates wider than the flange without welds across the ends: E* for thin flanges; not permitted for flange thickness > 0.8 in [20 mm].
• Line 4.1 — Longitudinal fillet welded end connections, plate thickness t > 0.5 in [12 mm]: E*.
• Line 3.3 — Base metal at ends of longitudinal welds terminating at weld access holes, R ≥ 3/8 in [10 mm] without grinding: E*.

النمط: E* ينشط على التفاصيل التي تجمع بين الانقطاع الهندسي، وإنهاء اللحام المستعرض، وموقع شفة الشد. في اختبار CWI الجزء C أو مراجعة تفاصيل مهندس إنشائي، يعد التعرف على تكوينات E* / E' هو الفرق بين تفصيل يدوم طوال عمر التصميم وآخر يفشل بسبب تشقق الإجهاد من إصبع اللحام أثناء الخدمة.

للحصول على شرح تفصيلي لكل فئة من فئات نطاق الإجهاد الثماني (من A إلى F بما في ذلك B* و E*)، راجع صفحة المرجع فئات إجهاد الإجهاد D1.1 المشروحة.

لحام الزاوية المحيطي 1/4 بوصة عند زوايا التقييد

يوجد حكم ذو صلة في القسم 4.18.3: “في وصلات الزاوية ووصلات T المستعرضة المعرضة للشد أو الشد الناتج عن الانحناء، يجب إضافة لحام زاوية محيطي بمرور واحد، لا يقل حجمه عن 1/4 بوصة [6 مم] عند زوايا التقييد.” هذه قاعدة محمّلة دوريًا (يحكمها الجزء C) تعمل على تنعيم الانقطاع الهندسي عند إصبع اللحام في وصلات CJP ذات الزوايا المقيدة — لحام الزاوية المحيطي المتقطع الموضح في TC-U4a في الشكل 5.1، على سبيل المثال. راجع صفحة رمز لحام الشق المشطوف للتمييز بين لحام الزاوية المحيطي مقابل المقوي بالتفصيل.

“في الأعمال غير الجسرية، القاعدة العامة ‘لا تلحم عبر الشفة’ ليست حظرًا في الكود — إنها عقوبة فئة الإجهاد في الجدول 4.5 التي تجعل القسم غير اقتصادي. في أعمال الجسور، يضيف البند 12 من D1.5 معالجة FCM بالإضافة إلى ذلك — وهذا حديث مختلف. الخلط بين الاثنين هو ما يجعل القاعدة تبدو غامضة.”

— Field observation, structural fabrication practice

أدلة المعايير ذات الصلة

• D1.1 Fatigue Stress Categories Explained — A Through F
• AWS D1.5 — Bridge Welding Code
• AWS D1.1 — Structural Welding Code
• AWS D1.1:2025 Quick Reference
• AWS D1.1:2025 — Changes from 2020 Edition
• AWS D1.8 — Seismic Supplement
• Bevel-Groove رمز اللحام — Contouring vs Reinforcing Fillet
• CJP Weld — Complete Joint Penetration
• Prequalified WPS — D1.1 Clause 5
• Welding Procedure المواصفة (WPS)
• Weld التقويض — D1.1 القبول Criteria
• Weld Cracks — Zero Tolerance Rule
• Weld المسامية — Acceptance Criteria
• Weld Profile متطلبات — Clause 7.23
• Visual فحص اللحام — الجدول 8.1
• D1.1 Preheat Calculator
• D1.5 Bridge Preheat Calculator
• NDE Requirements — D1.1 Clause 8