AWS D1.1 · Section 4.17 · Tableau 4.5

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

L'AWS D1.1:2025 Section 4.17 avec le Tableau 4.5 organise les détails en huit catégories de plage de contrainte : A, B, B*, C, D, E, E* et F. Chacune a sa propre constante C_f et son seuil F_TH qui définissent la plage de contrainte cyclique admissible. Celles-ci ne sont pas la Catégorie de Préchauffage A à G du Tableau 5.11 ni le Groupe de Métal de Base I-V du Tableau 5.6.

Deux “Catégories” dans D1.1 — ne les confondez pas : Le Tableau 5.11 utilise la Catégorie de Préchauffage A à G (subdivisions par Procédé de Soudage de la recherche de préchauffage préqualifié ; D1.1:2025 a ajouté les Catégories E, F et G aux A–D originales). Le Tableau 4.5 utilise la Catégorie de Plage de Contrainte de Fatigue A/B/B*/C/D/E/E*/F pour évaluer la résistance à la fatigue des détails de joint. Elles partagent des étiquettes de lettres mais se réfèrent à différentes couches du Code. Cette page concerne le Tableau 4.5. Les nuances de Métal de Base sont regroupées séparément en Groupes I–V dans le Tableau 5.6 ; voir la Référence Rapide D1.1.

Tableau 4.5 vs Tableau 5.11 — Les Deux “Catégories” dans D1.1

L'AWS D1.1:2025 réutilise le mot “Catégorie” pour deux concepts complètement sans rapport. La collision cause plus de confusion que presque tout autre chevauchement terminologique dans le code :

Preheat Catégorie A through G (Table 5.11): per-process subdivisions of the Préqualifié Préchauffage lookup. Category A is SMAW with other-than-Bas Hydrogène 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 Métal de Base) to look up Minimum 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.

Les deux systèmes ne se correspondent pas. Un A572 Gr 50 du Groupe d'acier I (Tableau 5.6) soudé avec un Procédé de Soudage Bas Hydrogène SMAW (Catégorie de Préchauffage B dans le Tableau 5.11) au Pied de cordon d'une Soudure d'Angle transversale sur une semelle en traction relève de la Catégorie de Fatigue C dans le Tableau 4.5 — trois étiquettes de lettres indépendantes pour trois décisions indépendantes sur la même soudure physique. La catégorie de préchauffage détermine la Température de l'atelier ; la catégorie de fatigue détermine le dimensionnement du détail et la durée de vie à l'initiation de la Fissure. Cette page couvre la seconde — le Tableau 4.5.

Comment Trouver la Catégorie de Votre Détail

Selon la Section 4.17.2, la plage de contrainte calculée ne doit pas dépasser F_SR calculée à partir des Formules (4-12) à (4-19). La procédure :

Identify the detail configuration — what kind of Soudure, 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 Soudage, (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 Épaisseur, 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.

Les contraintes calculées sont nominales — selon la Section 4.16.1, “Les contraintes n'ont pas besoin d'être amplifiées par des facteurs de concentration de contrainte pour les Discontinuités géométriques locales.” La catégorie elle-même intègre l'effet de géométrie (voir le Commentaire C-4.17.2 sur la base NCHRP).

Catégories A à F — Présentation par Catégorie

Les huit catégories de plage de contrainte dans le Tableau 4.5, par ordre de la moins à la plus pénalisée :

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 Support envers 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 Fissure (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 Soudure d'Angle 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*

L'ordre n'est pas arbitraire. Chaque pas de deux catégories réduit approximativement de moitié la plage de contrainte seuil — A→C passe de 24 à 10 ksi (58%), B→D passe de 16 à 7 ksi (56%), C→E passe de 10 à 4.5 ksi (55%). Un détail de Catégorie A avec un seuil de 24 ksi tolère environ un ordre de grandeur de contrainte cyclique de plus qu'un détail de Catégorie E* avec un seuil de 2.6 ksi (rapport de 9.2×) — pour la même contrainte nominale sur la section transversale.

B* et E* — Les Catégories Astérisque

L'astérisque sur B* et E* signale une version plus stricte de la catégorie non marquée. Les deux sont de véritables catégories avec leurs propres valeurs C_f et F_TH dans le Tableau 4.5, et non des artefacts typographiques.

B* (C_f = 61 × 10⁸, F_TH = 12 ksi [83 MPa]) is the version of B applied when a longitudinal Soudure sur chanfrein à pénétration complète 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 Résistance 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 Discontinuité, 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]).

Pour les semelles épaisses avec des plaques de couverture plus larges que la semelle et sans soudures aux extrémités, la ligne 3.7 indique “Épaisseur de semelle > 0.8 in [20 mm] n'est pas permise.” La configuration est irrécupérable — la conception doit modifier la largeur de la plaque de couverture, ajouter des soudures aux extrémités (ce qui la fait passer de E* à E pour les semelles minces), ou utiliser une connexion différente.

Seuil F_TH et Plage de Contrainte Admissible F_SR

Deux valeurs contrôlent la vérification de la fatigue. Elles ont des significations différentes et des points de décision différents.

F_TH est la plage de contrainte de fatigue seuil — la plage de contrainte Maximum pour une durée de vie infinie. Selon la Section 4.15.1 : “Aucune évaluation de la résistance à la fatigue ne sera requise si la plage de contrainte de charge vive est inférieure à la plage de contrainte seuil, F_TH (voir Tableau 4.5).” Si la plage de contrainte de charge vive calculée reste inférieure à F_TH pour la Catégorie du détail, la connexion a une durée de vie cyclique infinie et la vérification de la fatigue est satisfaite.

F_SR est la plage de contrainte admissible pour une durée de vie finie. Lorsque la plage de contrainte de charge vive dépasse F_TH, la conception doit calculer F_SR à partir des Formules (4-12) et (4-13) en utilisant la constante C_f par Catégorie et le nombre de cycles de conception N (cycles par jour × 365 × années de durée de vie de conception). La plage de contrainte réelle ne doit pas dépasser 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*.

La Catégorie F — contrainte de cisaillement sur la gorge des Soudures d'Angle — utilise les Formules (4-14) et (4-15) avec un exposant de fatigue différent (0.067 au lieu de 0.107). Le mode de rupture par cisaillement a des statistiques différentes du mode de rupture par traction qui régit les Catégories A à E*.

Pourquoi E et E* Sont les Plus Pénalisées

Les détails des Catégories E et E* partagent trois conditions de pénalité qui, ensemble, produisent les plages de contrainte admissibles les plus raides du Tableau 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 Pied de cordon 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.

Le cadre de la fatigue est cohérent avec la métallurgie : les Fissures s'initient à la concentration de contrainte la plus élevée, se propagent sous charge cyclique et conduisent à une rupture fragile si la section ne peut pas redistribuer ou arrêter la Fissure. Les constantes de Catégorie du Tableau 4.5 ont été dérivées du programme d'essai NCHRP sur des spécimens réels avec des géométries réalistes (selon le Commentaire C-4.17.2) — elles encodent la performance réelle à la fatigue, et non des prédictions théoriques.

Détail AASHTO E' = D1.1 E*

Les deux notations sont interchangeables. AASHTO et AWS publient des documents parallèles avec un cadre de fatigue cohérent, de sorte qu'un commentaire citant E' (contexte AASHTO, généralement des travaux de pont régis par D1.5) correspond directement à E* (contexte D1.1, généralement des travaux de bâtiment structurel). En cas de doute sur la notation utilisée par une source, les valeurs C_f et F_TH sont les identifiants canoniques.

Référence Croisée : Tableau 4.5 (Conception) vs Tableau 8.1 (Examen Visuel)

Le Tableau 4.5 est un Tableau de conception. Il contrôle la plage de contrainte admissible qu'un détail peut supporter pendant sa durée de vie de conception, calculée avant la Fabrication. Le point de décision est de savoir si le F_SR du détail est suffisant pour le cas de charge — sinon, la conception change (détail différent, section plus grande, moins de cycles via le délestage de charge).

Le Tableau 8.1 est un Tableau d'Examen Visuel. Il contrôle les Critères d'acceptation visuelle (Fissures, Caniveau, Porosité, profil, fusion) pour les soudures finies, séparées par les structures statiquement vs cycliquement chargées. Le point de décision est l'acceptation/le rejet après Fabrication.

Les praticiens confondent couramment les deux car les deux font référence au “chargement cyclique” et les deux ont des critères statiques vs cycliques distincts. Ce sont des couches différentes de D1.1 et elles s'appliquent à des moments différents du cycle de vie du projet :

	Table 4.5 (Section 4.17)	Table 8.1 (Section 8.9)
Code layer	Design of welded connections (Article 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 Inspecteur after welding
Output	Allowable stress range F_SR; required detail category	Pass/fail per item: Fissures, Caniveau, Porosité, profile, fusion, weld size
Cyclic vs static	Cyclic: full Table 4.5 framework. Static: framework does not apply (no fatigue check).	Cyclic: tighter Limites per Item 7 (undercut), Item 8 (porosity), Item 1 (cracks zero either way). Static: looser limits.

Couverture côté détail de la couche d'Examen Visuel liée : Caniveau, Fissures, Porosité, profil, Examen Visuel.

“Deux tableaux, tous deux avec des divisions cyclique-vs-statique, tous deux avec des étiquettes de lettres. Les confondre est l'erreur d'examen de la Partie C la plus courante. Le Tableau 4.5 est ce que l'ingénieur utilise pendant la conception ; le Tableau 8.1 est ce que le CWI utilise à la station d'Examen Visuel. Même Code, décisions différentes.”
— CWI exam preparation, structural welding instruction

Welding Across an I-Beam Flange — Applied →

Guides des Normes Associées

Questions Fréquemment Posées

Quelle est la différence entre la Catégorie de Préchauffage A à G de l'AWS D1.1 et la Catégorie de Plage de Contrainte de Fatigue A à F ?

Ce sont deux concepts complètement différents qui partagent des étiquettes de lettres dans l'AWS D1.1. La Catégorie de Préchauffage A à G se trouve dans le Tableau 5.11 et subdivise la recherche de Préchauffage préqualifié par Procédé de Soudage — la Catégorie A est le SMAW avec des électrodes autres que Bas Hydrogène, la Catégorie B est le SMAW avec Bas Hydrogène plus SAW/GMAW/FCAW. L'original A-D a été étendu à A-G dans D1.1:2025. Utilisé conjointement avec la classification de Groupe d'acier I-V dans le Tableau 5.6 pour rechercher le Préchauffage Minimum. La Catégorie de Plage de Contrainte de Fatigue A à F se trouve dans la Section 4.17 avec le Tableau 4.5 et la Figure 4.16, et évalue la résistance à la fatigue des détails de joint — la Catégorie A est le Métal de Base simple loin des soudures, la Catégorie E* est le détail de soudure le plus pénalisé. Les deux systèmes ne se correspondent pas. Un A572 Gr 50 du Groupe d'acier I soudé avec un Procédé de Soudage Bas Hydrogène SMAW (Catégorie de Préchauffage B) au Pied de cordon d'une Soudure d'Angle transversale sur une semelle en traction relève de la Catégorie de Fatigue C dans le Tableau 4.5 — trois étiquettes de lettres indépendantes pour trois décisions indépendantes.

Qu'est-ce que F_TH et qu'est-ce que F_SR ?

F_TH est la plage de contrainte de fatigue seuil — la plage de contrainte Maximum pour une durée de vie infinie. Selon l'AWS D1.1:2025 Section 4.15.1, aucune évaluation de la résistance à la fatigue n'est requise si la plage de contrainte de charge vive est inférieure à F_TH. La valeur F_TH dépend de la Catégorie de contrainte du détail et est lue dans le Tableau 4.5 : la Catégorie A est 24 ksi [165 MPa], la Catégorie B est 16 ksi [110 MPa], la Catégorie C est 10 ksi [69 MPa], la Catégorie D est 7 ksi [48 MPa], la Catégorie E est 4.5 ksi [31 MPa], la Catégorie E* est 2.6 ksi [18 MPa]. F_SR est la plage de contrainte admissible pour une durée de vie finie et est calculée à partir des Formules (4-12) et (4-13) en utilisant la constante C_f par Catégorie et le nombre de cycles de conception N. F_SR doit toujours être au Minimum F_TH. La Figure 4.16 trace graphiquement les courbes plage de contrainte vs cycles pour toutes les catégories.

Pourquoi la Catégorie E* est-elle la plus pénalisée ?

Les détails de Catégorie E* combinent trois conditions de pénalité : une Discontinuité géométrique à la terminaison de la soudure (qui concentre la contrainte), une charge de traction à travers cette Discontinuité (qui entraîne l'initiation de Fissures à partir du Pied de cordon ou de la terminaison de la soudure), et une section de Métal de Base plus épaisse (qui limite la capacité de la géométrie à redistribuer la contrainte). La constante est C_f = 3.9 × 10⁸ et le seuil est F_TH = 2.6 ksi [18 MPa] — une plage de contrainte admissible environ un ordre de grandeur inférieure à la Catégorie B. Les configurations E* incluent des plaques de couverture plus larges que la semelle avec des soudures aux extrémités et une Épaisseur de semelle supérieure à 0.8 in [20 mm] (ligne 3.6), des connexions d'extrémité de Soudure d'Angle longitudinales sur des plaques d'une Épaisseur supérieure à 0.5 in [12 mm] (ligne 4.1), et le Métal de Base aux extrémités des soudures longitudinales aux trous d'accès de soudure avec R inférieur à 1 in (ligne 3.3). Sur les détails de semelle épaisse, les plaques de couverture plus larges que la semelle sans soudures aux extrémités ne sont pas du tout permises.

Pourquoi l'AWS D1.1 n'amplifie-t-elle pas la contrainte pour la géométrie de la soudure ?

Selon la Section 4.16.1, les contraintes et les plages de contrainte calculées sont nominales — basées sur l'analyse des contraintes élastiques au niveau de l'élément. Les contraintes n'ont pas besoin d'être amplifiées par des facteurs de concentration de contrainte pour les Discontinuités géométriques locales. Le Commentaire C-4.17.2 explique pourquoi : les courbes de durée de vie cyclique de la plage de contrainte dans les Formules (4-12) à (4-23) et la Figure 4.16 ont été développées par le National Cooperative Highway Research Program (NCHRP) sur des spécimens réels qui incorporaient des Discontinuités géométriques réalistes. La constante de Catégorie C_f intègre déjà la concentration de contrainte de la Géométrie du joint, donc l'application d'un facteur d'entaille séparé doublerait l'effet. C'est pourquoi deux soudures physiques avec la même contrainte nominale peuvent avoir des durées de vie à la fatigue très différentes — la Catégorie capture la géométrie, la contrainte nominale capture la charge.

Comment le Détail AASHTO E' est-il lié au D1.1 E* ?

Les spécifications de conception de ponts AASHTO LRFD utilisent le symbole E' (avec prime/apostrophe) pour la Catégorie de détail de fatigue la plus pénalisée. L'AWS D1.1:2025 Tableau 4.5 utilise E* (avec astérisque) pour la même courbe de plage de contrainte admissible. Même constante C_f = 3.9 × 10⁸, même seuil F_TH = 2.6 ksi [18 MPa]. Les deux notations sont interchangeables — elles se réfèrent à la même courbe de résistance à la fatigue. AASHTO et AWS publient des documents parallèles avec un cadre de fatigue cohérent, de sorte qu'un commentaire citant E' (AASHTO) correspond directement à E* (D1.1).

Conseil pour l'Examen CWI : Lors de l'Examen à Livre Ouvert CWI Part C, les candidats perdent du temps à chercher “Catégorie C” dans le Tableau 5.11 lorsque la question concerne la fatigue, ou dans le Tableau 4.5 lorsque la question concerne le Préchauffage. Les deux tableaux se trouvent dans des clauses différentes et utilisent les mêmes étiquettes de lettres pour des concepts sans rapport. Lisez attentivement l'énoncé de la question — s'il dit “Préchauffage,” allez au Tableau 5.11. S'il dit “Métal de Base” ou “nuance d'acier,” allez au Tableau 5.6. S'il dit “fatigue,” “plage de contrainte,” “charge cyclique,” ou nomme un détail (plaque de couverture, Soudure d'Angle transversale, trou d'accès de soudure), allez au Tableau 4.5. Voir la CWI Exam Prep pour la discipline de navigation à livre ouvert.