AWS D1.8 — Codice di Saldatura Strutturale Seismic Supplement
AWS D1.8 integra D1.1 per le applicazioni di saldatura sismica. Aggiunge requisiti per le saldature a sollecitazione critica, controlli massimi della Temperatura Interpass, test obbligatori di tenacità CVN per i Metalli d'Apporto e procedure di qualificazione migliorate per le saldature nei sistemi resistenti alle forze sismiche progettati secondo le connessioni AISC 341 e AISC 358.
Distinzione chiave: D1.8 non sostituisce D1.1 — lo integra. Tutti i requisiti D1.1 si applicano ancora. D1.8 aggiunge controlli più severi, inclusa una Temperatura Interpass Massimo di 550°F (Clausola 6.7.1) e requisiti di tenacità CVN: 40 ft-lbf (54 J) a 70°F per le saldature a sollecitazione critica (Tabella 6.3). Per il servizio a freddo (LAST < 50°F), test a LAST+20°F per Metalli d'Apporto da 70/80 ksi. I Metalli d'Apporto che soddisfano 20 ft-lbf a 0°F secondo la classificazione AWS A5 sono esenti dai test CVN del lotto di produzione secondo la Clausola 6.3.4(1). I valori di Preriscaldo provengono dalla Tabella 5.11 di D1.1.
Cos'è AWS D1.8?
AWS D1.8 integra D1.1 per i giunti saldati nei sistemi resistenti alle forze sismiche. Non sostituisce D1.1 — aggiunge requisiti per le saldature a sollecitazione critica negli edifici progettati per la resistenza ai terremoti secondo AISC 341. D1.8 specifica la tenacità del Metallo d'Apporto, i limiti della Temperatura Interpass e test di qualificazione migliorati.
AWS D1.8/D1.8M — Codice di Saldatura Strutturale — Supplemento Sismico — fornisce requisiti di Saldatura aggiuntivi per elementi e connessioni nel sistema resistente alle forze sismiche (SFRS) delle strutture edilizie in acciaio. L'edizione attuale è AWS D1.8:2021 (4a Edizione). D1.8 non è un Codice autonomo — integra AWS D1.1 aggiungendo requisiti che vanno oltre la pratica Norma di Saldatura strutturale per giunti che si prevede subiscano significative deformazioni anelastiche durante terremoti di livello di progetto.
Lo Standard è stato sviluppato in risposta al terremoto di Northridge del 1994, che ha rivelato che le pratiche standard di Saldatura strutturale erano insufficienti per le applicazioni sismiche. Le connessioni dei telai a momento pre-Northridge hanno subito fratture fragili nelle saldature a piena penetrazione della flangia della trave alla colonna a livelli di sollecitazione ben al di sotto della capacità plastica prevista. Le indagini post-Northridge hanno identificato diversi fattori contribuenti, tra cui tenacità insufficiente del Metallo di Saldatura, geometria scadente del foro di accesso, effetti di intaglio della barra di supporto e controllo qualità insufficiente. D1.8 affronta tutti questi fattori attraverso requisiti migliorati per materiali, fabbricazione e ispezione.
D1.8 è richiamato da AISC 341 (Disposizioni Sismiche per Edifici in Acciaio Strutturale) ed è obbligatorio per tutte le saldature nei sistemi resistenti alle forze sismiche nelle Categorie di progettazione sismica D, E e F. I progetti delle connessioni provengono da AISC 358 (Connessioni Prequalificate per Telai a Momento Speciali e Intermedi) e AISC 341 — D1.8 regola come tali connessioni devono essere saldate, qualificate e ispezionate.
Saldature a Sollecitazione Critica
D1.8 designates certain welds as demand-critical — welds in connections that must sustain inelastic deformation during a seismic event. Demand-critical welds require CVN toughness-rated filler metals (40 ft-lbf at 70 degrees F per Table 6.3; for cold service below 50 degrees F LAST, 40 ft-lbf at LAST+20 degrees F), Massimo 550 degrees F Temperatura Interpass, and enhanced Ultrasonico Prova Accettazione criteria.
Il concetto centrale in D1.8 è la saldatura a sollecitazione critica — una saldatura che deve mantenere l'integrità strutturale attraverso cicli multipli di grandi deformazioni anelastiche durante un evento sismico. Le saldature a sollecitazione critica sono soggette ai requisiti più stringenti per materiali, fabbricazione e ispezione nella famiglia di Codici AWS D1.x.
L'ingegnere responsabile designa quali saldature sono a sollecitazione critica in base al progetto della connessione e alle deformazioni previste. Le saldature a sollecitazione critica comuni includono:
- Saldature a piena penetrazione della flangia della trave alla colonna
- Nei telai a momento speciali e intermedi, le saldature a piena penetrazione della flangia della trave alla flangia della colonna sono le saldature più critiche nella connessione. Queste saldature devono trasmettere la piena capacità di momento plastico della sezione della trave attraverso cicli ripetuti di grande rotazione. I cedimenti pre-Northridge si sono concentrati su queste saldature.
- Saldature tra elemento di collegamento e colonna in telai controventati eccentricamente
- L'elemento di collegamento in un EBF subisce grandi deformazioni di taglio e/o flessionali. Le saldature che collegano l'elemento di collegamento alla colonna devono sostenere queste deformazioni senza frattura. Sia le saldature della flangia che quelle dell'anima nella connessione elemento di collegamento-colonna sono tipicamente a sollecitazione critica.
- Saldature di giunzione di colonna in regioni di cerniera plastica
- Quando una giunzione di colonna cade all'interno di una zona di cerniera plastica prevista, le saldature di giunzione devono essere in grado di sviluppare la piena capacità della sezione della colonna. D1.8 richiede saldature a piena penetrazione per le giunzioni di colonna in queste posizioni, con requisiti di materiale e ispezione a sollecitazione critica.
- Saldature di connessione del controvento in telai controventati concentricamente speciali
- Le connessioni a piastra di fazzoletto negli SCBF devono accogliere il previsto comportamento di instabilità e snervamento del controvento. Le saldature che collegano il fazzoletto alla trave, alla colonna o al controvento sono spesso designate a sollecitazione critica a seconda del tipo di connessione e della modalità di deformazione prevista.
Controlli Termici per la Saldatura Sismica
D1.8 limita la Temperatura Interpass a 550 gradi F Massimo per le saldature a sollecitazione critica. Questo impedisce che il calore eccessivo degradi la tenacità nella Zona Termicamente Alterata. Il Preriscaldo segue la Tabella 5.11 di D1.1 — D1.8 non ha una Tabella di Preriscaldo separata. La combinazione di Preriscaldo Minimo (D1.1) e Temperatura Interpass Massimo (D1.8) definisce la finestra termica.
D1.8 non ha le proprie Tabelle di Preriscaldo. Tutti i requisiti di Preriscaldo provengono dalla D1.1 Tabella 5.11. Tuttavia, D1.8 aggiunge una Temperatura Interpass Massimo di 550°F (288°C) per le saldature a sollecitazione critica. Questo limite superiore impedisce un'eccessiva crescita del grano nella Zona Termicamente Alterata che ridurrebbe la tenacità alla frattura al di sotto del livello necessario per le prestazioni sismiche.
La combinazione di Preriscaldo Minimo D1.1 e Temperatura Interpass Massimo D1.8 crea una finestra termica controllata per la Saldatura a sollecitazione critica. Ad esempio, una colonna A992 W36 con flange di 2 pollici di Spessore richiede un Preriscaldo Minimo di 150°F secondo la Tabella 5.11 di D1.1 e una Temperatura Interpass Massimo di 550°F secondo D1.8. Il saldatore deve mantenere la saldatura all'interno di questo intervallo da 150°F a 550°F durante la Saldatura multi-pass della saldatura a piena penetrazione della flangia della trave.
Il monitoraggio della Temperatura per le saldature a sollecitazione critica è più rigoroso rispetto alla Saldatura standard D1.1. La Temperatura Interpass Massimo deve essere verificata prima di depositare ogni passata successiva. I termometri a contatto sono preferiti rispetto ai pastelli termosensibili per le applicazioni a sollecitazione critica perché forniscono una lettura quantitativa piuttosto che un'indicazione di soglia.
Requisiti del Metallo d'Apporto
D1.8 richiede che i Metalli d'Apporto per le saldature a sollecitazione critica soddisfino la tenacità CVN. Il valore di riferimento è 20 ft-lbf a 0 gradi F (Tabella 6.4). Per il servizio a freddo (LAST inferiore a 50 gradi F), sono richiesti 40 ft-lbf al LAST. D1.1 non richiede test CVN. Il produttore deve certificare i valori. La Tabella A3.1 di AISC 341 elenca le classificazioni qualificanti.
D1.8 impone requisiti aggiuntivi per il Metallo d'Apporto oltre a D1.1 per le saldature a sollecitazione critica. Il requisito più significativo è il test obbligatorio di tenacità Charpy V-notch (CVN). D1.8:2021 utilizza un sistema CVN a due livelli. Il requisito di base secondo la Clausola 6.3.4(1) è 20 ft-lbf (27 J) a 0°F (−18°C) — i Metalli d'Apporto elencati nella Tabella 6.4 che soddisfano questo livello sono esentati dai test del lotto di produzione quando la Temperatura di Servizio Minima Prevista (LAST) è di 50°F (10°C) o superiore. Quando l'SFRS è soggetto a Temperatura di servizio inferiori a 50°F, la Clausola 6.2.2 richiede un Minimo superiore di 40 ft-lbf (54 J) testato alla LAST o superiore.
La struttura CVN a due livelli significa che i progetti in climi moderati (LAST ≥ 50°F) possono utilizzare Metalli d'Apporto della Tabella 6.4 con 20 ft-lbf certificati a 0°F senza test aggiuntivi sul lotto, mentre i progetti in climi freddi (LAST < 50°F) devono utilizzare Metalli d'Apporto con 40 ft-lbf certificati sul lotto alla Temperatura di servizio effettiva. I Metalli d'Apporto standard D1.1 non sono tenuti a soddisfare nessuno dei due livelli di tenacità. I fabbricanti devono Verificare che lo specifico lotto di Metallo d'Apporto acquistato per la Saldatura a sollecitazione critica sia stato testato e certificato per soddisfare il livello di tenacità D1.8 applicabile. Specificare semplicemente la classificazione del Metallo d'Apporto AWS (ad esempio, E71T-1) non è sufficiente — i risultati dei test specifici del lotto devono essere esaminati.
D1.8 richiede inoltre che i risultati dei test sull'Idrogeno Diffusibile del produttore del Metallo d'Apporto siano disponibili per le applicazioni a sollecitazione critica. Livelli più bassi di idrogeno nel deposito di Saldatura riducono il rischio di cricche assistite da idrogeno nella Zona Termicamente Alterata e migliorano la tenacità complessiva del giunto saldato.
Qualificazione della Procedura e del Saldatore per Applicazioni Sismiche
D1.8 aggiunge requisiti supplementari alla Clausola 6 di qualificazione D1.1. I PQR per le saldature a sollecitazione critica devono includere test CVN del Metallo di Saldatura e della HAZ. Le Variabili Essenziali WPS includono la Temperatura Interpass Massimo, che non è una Variabile Essenziale solo sotto D1.1. I saldatori devono dimostrare competenza con le specifiche configurazioni dei giunti.
D1.8 modifica i requisiti di qualificazione D1.1 per la Saldatura a sollecitazione critica. Le Variabili Essenziali supplementari di D1.1 diventano Variabili Essenziali per la qualificazione WPS a sollecitazione critica. Ciò significa che i cambiamenti nell'Apporto Termico, la riduzione del Preriscaldo e le condizioni di Trattamento Termico dopo Saldatura che sarebbero ammissibili sotto la qualificazione D1.1 standard richiedono una riqualificazione quando la procedura viene utilizzata per saldature a sollecitazione critica.
La WPS per le saldature a sollecitazione critica deve specificare sia il Preriscaldo Minimo (dalla Tabella 5.11 di D1.1) sia la Temperatura Interpass Massimo (550°F secondo D1.8). Il test di qualificazione della procedura deve essere eseguito entro questi limiti termici. Il coupon di qualificazione deve anche essere testato per la tenacità CVN per Verificare che la combinazione di Metallo d'Apporto, Metallo Base e parametri di Saldatura produca un giunto con adeguata tenacità alla frattura.
D1.8 consente l'uso di procedure WPS prequalificate D1.1 per saldature non a sollecitazione critica nel sistema resistente alle forze sismiche. Tuttavia, le saldature a sollecitazione critica richiedono procedure qualificate (non prequalificate) con i requisiti termici e di tenacità aggiuntivi. L'ingegnere responsabile deve identificare chiaramente quali saldature sono a sollecitazione critica sui Documenti Contrattuali in modo che il fabbricante applichi la Categoria WPS corretta.
Demand-critical welds require PQR test results demonstrating CVN toughness per the WPS Apporto Termico Envelope Testing Requisiti of D1.8 Annex A. Because D1.8 adds qualification requirements beyond D1.1, prequalified procedures that bypass PQR testing may not satisfy demand-critical connection requirements without additional testing. Where specified by the Engineer, post-Saldatura heat treatment (PWHT) follows D1.1 Section 7.8 requirements. All demand-critical welds require Ispezione by a qualified Saldatura inspector.
Come D1.8 si Confronta con Altri Codici Strutturali AWS
D1.8 supplements D1.1 for seismic applications — it does not stand alone. D1.5 covers bridges with fracture-critical requirements. Both D1.8 and D1.5 add toughness requirements beyond D1.1. D1.8 uses demand-critical weld classification; D1.5 uses fracture-critical member classification. D1.8 references AISC 341; D1.5 references AASHTO.
D1.8 vs D1.1 (Strutturale Standard)
D1.1 covers standard Saldatura Acciaio Strutturale without seismic requirements. D1.8 supplements D1.1 by adding demand-critical weld categories, maximum interpass temperature Limiti, mandatory CVN toughness for filler metals, and stricter qualification requirements. All D1.1 requirements remain in effect — D1.8 only adds to them. A welder qualified under D1.1 must also meet D1.8 requirements when performing demand-critical welds; the D1.1 qualification alone is not sufficient.
D1.8 vs D1.3 (Lamiere d'Acciaio)
D1.3 covers sheet steel with Spessore at or below 3/16 inch. D1.8 does not directly address sheet steel connections, but cold-formed steel framing in seismic regions may involve both standards. D1.8 demand-critical requirements do not apply to sheet steel connections unless specifically designated by the engineer of record, which is uncommon because sheet steel connections are typically designed as flexible elements in the seismic force-resisting system.
D1.8 vs D1.5 (Ponti)
Il Codice di Saldatura per Ponti AWS D1.5 ha le proprie disposizioni per gli elementi critici per la frattura (FCM) che servono a uno scopo simile ai requisiti a sollecitazione critica di D1.8, ma per applicazioni di ponti piuttosto che per applicazioni sismiche di edifici. Sia D1.8 che D1.5 FCM richiedono una maggiore tenacità del Metallo d'Apporto, controlli termici più severi e ispezioni aggiuntive. I requisiti specifici di tenacità e le temperature di prova differiscono tra i due Codici perché le condizioni di carico (sismico contro fatica) e gli ambienti di servizio differiscono.
| Aspect | D1.8 (Seismic) | D1.1 (Structural) |
|---|---|---|
| Scope | Supplements D1.1 for seismic | Structural steel (all loading) |
| Critical weld class | Demand-critical welds | None |
| Interpass max | 550°F for demand-critical | Not Codice-limited |
| CVN toughness | 40 ft-lbf at 70°F (Table 6.3) / 40 ft-lbf at LAST+20°F (cold) | Not required |
| Own preheat Tabella? | No — uses D1.1 Table 5.11 | Yes — Table 5.11 |
| Connection standard | AISC 341 compliance | D1.1 Clausola 4 |
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Domande Frequenti
No. AWS D1.8 non ha le proprie Tabelle di Preriscaldo. Utilizza i requisiti di Preriscaldo della Tabella 5.11 di D1.1. D1.8 integra D1.1 aggiungendo una Temperatura Interpass Massimo di 550 gradi Fahrenheit (Clausola 6.7.1) e requisiti di tenacità CVN: 40 ft-lbf (54 J) a 70 gradi Fahrenheit per le saldature a sollecitazione critica (Tabella 6.3). Per il servizio a freddo dove LAST è inferiore a 50 gradi Fahrenheit, il test è a LAST più 20 gradi Fahrenheit per Metalli d'Apporto da 70/80 ksi. I Metalli d'Apporto che soddisfano 20 ft-lbf (27 J) a 0 gradi Fahrenheit secondo la loro classificazione AWS A5 sono esenti dai test CVN del lotto di produzione secondo la Clausola 6.3.4(1). Tutti i requisiti di Preriscaldo di base provengono da D1.1.
Una saldatura a sollecitazione critica è una saldatura nel sistema resistente alle forze sismiche che si prevede subisca una significativa deformazione anelastica durante un terremoto di progetto. Queste saldature devono mantenere la loro integrità strutturale attraverso cicli multipli di grandi deformazioni senza frattura. Esempi includono saldature a piena penetrazione della flangia della trave alla colonna in telai a momento speciali, saldature tra elemento di collegamento e colonna in telai controventati eccentricamente e saldature di giunzione di colonna nella regione di cerniera plastica prevista. Le saldature a sollecitazione critica richiedono Metalli d'Apporto con tenacità CVN certificata e controlli termici più severi rispetto alle saldature standard D1.1.
AWS D1.8 limita la Temperatura Interpass Massimo a 550 gradi Fahrenheit (288 gradi Celsius) per le saldature a sollecitazione critica. Questo è più restrittivo rispetto alla Saldatura standard D1.1, che non impone una Temperatura Interpass Massimo generale. Il limite di 550 gradi impedisce un'eccessiva crescita del grano nella Zona Termicamente Alterata che ridurrebbe la tenacità alla frattura. Per le saldature a sollecitazione critica, mantenere sia il Preriscaldo Minimo (dalla Tabella 5.11 di D1.1) sia la Temperatura Interpass Massimo (da D1.8) crea una finestra termica controllata per la Saldatura.
AISC 341 (Disposizioni Sismiche per Edifici in Acciaio Strutturale) è lo Standard di progettazione che definisce i requisiti del sistema resistente alle forze sismiche. AISC 341 fa riferimento ad AWS D1.8 per i requisiti di Saldatura nelle applicazioni sismiche. La progettazione della connessione proviene da AISC 341 e dalle connessioni prequalificate in AISC 358 — questi Standard definiscono quali saldature sono richieste e dove. D1.8 definisce come tali saldature devono essere realizzate, qualificate e ispezionate. Insieme, AISC 341 più D1.8 sostituiscono i requisiti standard D1.1 per le saldature nel sistema resistente alle forze sismiche.
AWS D1.8:2021 richiede 40 ft-lbf (54 J) a 70 gradi Fahrenheit per le saldature a sollecitazione critica secondo la Tabella 6.3. Per le applicazioni a servizio a freddo dove il LAST è inferiore a 50 gradi Fahrenheit, la Clausola 6.2.2 richiede 40 ft-lbf (54 J) testati a LAST più 20 gradi Fahrenheit per Metalli d'Apporto da 70/80 ksi, o a LAST per Metalli d'Apporto da 90 ksi. I Metalli d'Apporto che soddisfano 20 ft-lbf (27 J) a 0 gradi Fahrenheit secondo la loro classificazione AWS A5 (Tabella 6.4) sono esenti dai test CVN del lotto di produzione secondo la Clausola 6.3.4(1). I Metalli d'Apporto standard D1.1 potrebbero non soddisfare questi requisiti.