AWS D1.1 Fatigue Stress Categories Açıklaması — A Through F
AWS D1.1:2025 Bölüm 4.17 ve Tablo 4.5, detayları sekiz gerilme aralığı kategorisine ayırır: A, B, B*, C, D, E, E* ve F. Her biri, izin verilen döngüsel gerilme aralığını belirleyen kendi C_f sabiti ve F_TH eşiğini taşır. Bunlar, Tablo 5.11'deki ön ısıtma Kategori A'dan G'ye veya Tablo 5.6'daki ana malzeme Grup I-V değildir.
D1.1'deki İki “Kategori” — karıştırmayın: Tablo 5.11, ön ısıtma Kategori A'dan G'ye kadar kullanır (ön yeterliliği olan ön ısıtma aramasının proses bazında alt bölümleri; D1.1:2025, orijinal A-D'ye E, F ve G Kategorilerini eklemiştir). Tablo 4.5, birleşim detaylarının yorulma dayanımını derecelendirmek için yorulma gerilme aralığı Kategori A/B/B*/C/D/E/E*/F kullanır. Harf etiketlerini paylaşırlar ancak farklı kod katmanlarına atıfta bulunurlar. Bu sayfa Tablo 4.5 hakkındadır. Ana malzeme kaliteleri Tablo 5.6'da ayrı ayrı Grup I–V olarak gruplandırılmıştır; D1.1 Hızlı Referans'a bakın.
Tablo 4.5 ve Tablo 5.11 — D1.1'deki İki “Kategori”
AWS D1.1:2025, “Kategori” kelimesini tamamen ilgisiz iki kavram için yeniden kullanır. Bu çakışma, koddaki neredeyse diğer tüm terminoloji çakışmalarından daha fazla karışıklığa neden olur:
- Preheat Kategori A through G (
Table 5.11): per-process subdivisions of the prequalified Ön Isıtma lookup. Category A is SMAW with other-than-Düşük Hidrojen 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 inTable 5.6(governed by§ 5.3Ana Malzeme) to look up Minimum preheat per Table 5.11, plus filler metals perTable 5.7and essential variables perTable 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.
İki sistem birbiriyle eşleşmez. Çekme flanşı üzerindeki enine bir köşe kaynağının kaynağında düşük hidrojenli SMAW (Tablo 5.11'de ön ısıtma Kategori B) ile kaynaklanmış çelik Grup I'deki (Tablo 5.6) A572 Gr 50, Tablo 4.5'te yorulma Kategori C'ye girer — aynı fiziksel kaynak üzerinde üç bağımsız karar için üç bağımsız harf etiketi. Ön ısıtma kategorisi atölye sıcaklığını belirler; yorulma kategorisi detay boyutlandırmasını ve çatlak başlangıç ömrünü belirler. Bu sayfa ikincisini — Tablo 4.5'i kapsar.
Detayınızın Kategorisini Nasıl Bulursunuz?
Bölüm 4.17.2'ye göre, hesaplanan gerilme aralığı Formüller (4-12) ila (4-19) ile hesaplanan F_SR'yi aşmamalıdır. Prosedür:
- Identify the detail configuration — what kind of Kaynak, 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 Kaynak, (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 Kalınlık, 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 4.16for sanity check.
Hesaplanan gerilmeler nominaldir — Bölüm 4.16.1'e göre, “Gerilmelerin yerel geometrik süreksizlikler için gerilme konsantrasyon faktörleri ile yükseltilmesi gerekmez.” Kategori, geometri etkisini zaten içerir (NCHRP temeli üzerine Yorum C-4.17.2'ye bakın).
A'dan F'ye Kategoriler — Kategori Bazında İnceleme
Tablo 4.5'teki sekiz gerilme aralığı kategorisi, en azdan en çok cezalandırılana doğru sıralanmıştır:
| 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 Köşe Kaynağı 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* |
Sıra keyfi değildir. Her iki kategorili adım, eşik gerilme aralığını kabaca yarıya indirir — A→C 24'ten 10 ksi'ye (%58) düşer, B→D 16'dan 7 ksi'ye (%56) düşer, C→E 10'dan 4.5 ksi'ye (%55) düşer. 24 ksi eşiğine sahip bir Kategori A detayı, 2.6 ksi eşiğine sahip bir Kategori E* detayından kabaca bir büyüklük mertebesi daha fazla döngüsel gerilime tolerans gösterir (9.2 kat oran) — kesit üzerindeki aynı nominal gerilim için.
B* ve E* — Yıldızlı Kategoriler
B* ve E*'deki yıldız işareti, işaretsiz kategorinin sıkılaştırılmış bir versiyonunu ifade eder. Her ikisi de Tablo 4.5'te kendi C_f ve F_TH değerlerine sahip gerçek kategorilerdir, tipografik eserler değildir.
B* (C_f = 61 × 10⁸, F_TH = 12 ksi [83 MPa]) is the version of B applied when a longitudinal CJP Oluk Kaynağı 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 Dayanım 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 Süreksizlik, 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]).
Flanştan daha geniş kapak plakalarına sahip ve uçlarında kaynak olmayan kalın flanşlar için, satır 3.7 “flanş kalınlığı > 0.8 in [20 mm] izin verilmez” der. Konfigürasyon kurtarılamaz — tasarım, kapak plakası genişliğini değiştirmeli, uçlarına kaynak eklemeli (bu, ince flanşlar için E*'den E'ye yükseltir) veya farklı bir bağlantı kullanmalıdır.
F_TH Eşiği ve F_SR İzin Verilen Gerilme Aralığı
Yorulma kontrolünü iki değer kontrol eder. Farklı anlamları ve farklı karar noktaları vardır.
F_TH, eşik yorulma gerilme aralığıdır — sonsuz ömür için maksimum gerilme aralığı. Bölüm 4.15.1'e göre: “Canlı yük gerilme aralığı, eşik gerilme aralığı F_TH'den (bkz. Tablo 4.5) az ise, yorulma dayanımı değerlendirmesi gerekmez.” Hesaplanan canlı yük gerilme aralığı, detayın kategorisi için F_TH'nin altında kalırsa, bağlantının sonsuz çevrim ömrü vardır ve yorulma kontrolü sağlanmış olur.
F_SR, sonlu ömür için izin verilen gerilme aralığıdır. Canlı yük gerilme aralığı F_TH'yi aştığında, tasarım, kategori başına sabit C_f ve tasarım çevrim sayısı N'yi (günlük çevrim sayısı × 365 × tasarım ömrü yılları) kullanarak Formüller (4-12) ve (4-13) ile F_SR'yi hesaplamalıdır. Gerçek gerilme aralığı F_SR'yi aşmamalıdır.
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*.
Kategori F — köşe kaynağı boğazındaki kesme gerilmesi — farklı bir yorulma üssü (0.107 yerine 0.067) ile Formüller (4-14) ve (4-15) kullanır. Kesme arıza modu, Kategori A'dan E*'ye kadar olan çekme arıza modundan farklı istatistiklere sahiptir.
E ve E* Neden En Çok Cezalandırılanlardır?
Kategori E ve E* detayları, Tablo 4.5'teki en dik gerilme aralığı izinlerini birlikte üreten üç ceza koşulunu paylaşır:
- 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.
Yorulma çerçevesi metalurji ile tutarlıdır: çatlaklar en yüksek gerilme konsantrasyonunda başlar, döngüsel yük altında yayılır ve kesit çatlağı yeniden dağıtamaz veya durduramazsa kırılgan kırılmaya yol açar. Tablo 4.5'teki kategori sabitleri, gerçek geometrilere sahip gerçek numuneler üzerinde yapılan NCHRP test programından (Yorum C-4.17.2'ye göre) türetilmiştir — teorik tahminler değil, gerçek yorulma performansını kodlarlar.
AASHTO Detay E' = D1.1 E*
AASHTO LRFD Köprü Tasarım Şartnameleri, en çok cezalandırılan yorulma detay kategorisi için E' (asal/apostrof ile) sembolünü kullanır. AWS D1.1:2025 Tablo 4.5, aynı izin verilen gerilme aralığı eğrisi için E* (yıldız işareti ile) kullanır. Aynı C_f sabiti = 3.9 × 10⁸, aynı F_TH eşiği = 2.6 ksi [18 MPa].
İki gösterim birbirinin yerine kullanılabilir. AASHTO ve AWS, tutarlı yorulma çerçevesine sahip paralel belgeler yayınlar, bu nedenle E'ye (AASHTO bağlamı, genellikle D1.5 tarafından yönetilen köprü işleri) atıfta bulunan bir yorum, doğrudan E*'ye (D1.1 bağlamı, genellikle yapısal bina işleri) eşleşir. Bir kaynağın hangi gösterimi kullandığı konusunda şüpheniz varsa, C_f ve F_TH değerleri kanonik tanımlayıcılardır.
Çapraz Referans: Tablo 4.5 (Tasarım) ve Tablo 8.1 (Muayene)
Tablo 4.5 bir tasarım tablosudur. İmalattan önce hesaplanan, bir detayın tasarım ömrü boyunca taşıyabileceği izin verilen gerilme aralığını kontrol eder. Karar noktası, detayın F_SR'sinin yük durumu için yeterli olup olmadığıdır — değilse, tasarım değişir (farklı detay, daha büyük kesit, yük boşaltma yoluyla daha az çevrim).
Table 8.1 is an inspection table. It controls Görsel Kabul criteria (Çatlaklar, Altoyma, Gözeneklilik, profile, fusion) for finished welds, separated by statically vs cyclically yüklendi structures. The decision point is accept/reject after fabrication.
Uygulayıcılar genellikle ikisini karıştırır çünkü her ikisi de “döngüsel yüklemeye” atıfta bulunur ve her ikisinin de ayrı statik-vs-döngüsel kriterleri vardır. Bunlar D1.1'in farklı katmanlarıdır ve proje yaşam döngüsünün farklı zamanlarında uygulanırlar:
| Table 4.5 (Section 4.17) | Table 8.1 (Section 8.9) | |
|---|---|---|
| Code layer | Design of welded connections (Madde 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: cracks, 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 Sınırlar per Item 7 (undercut), Item 8 (porosity), Item 1 (cracks zero either way). Static: looser limits. |
Linked detail-side coverage of the Muayene layer: undercut, cracks, porosity, profile, visual inspection.
“İki tablo, her ikisi de döngüsel-vs-statik ayrımı ile, her ikisi de harf etiketleriyle. Bunları karıştırmak, C Bölümü sınavındaki en yaygın hatadır. Tablo 4.5, mühendisin tasarım sırasında başvurduğu şeydir; Tablo 8.1, CWI'nin muayene istasyonunda başvurduğu şeydir. Aynı kod, farklı kararlar.”
— CWI exam preparation, structural welding instruction
İlgili Standartlar Kılavuzları
Sıkça Sorulan Sorular
AWS D1.1 ön ısıtma Kategori A'dan G'ye ve yorulma gerilme aralığı Kategori A'dan F'ye arasındaki fark nedir?
AWS D1.1'de harf etiketlerini paylaşan tamamen farklı iki kavramdır. Ön ısıtma Kategori A'dan G'ye Tablo 5.11'de yer alır ve ön yeterliliği olan ön ısıtma aramasını Kaynak Prosesi'ne göre alt bölümlere ayırır — Kategori A, düşük hidrojenli olmayan elektrotlarla SMAW'dir, Kategori B, düşük hidrojenli SMAW artı SAW/GMAW/FCAW'dir. Orijinal A-D, D1.1:2025'te A-G'ye genişletilmiştir. Minimum Ön Isıtma'yı aramak için Tablo 5.6'daki çelik Grup I-V sınıflandırmasıyla birlikte kullanılır. Yorulma gerilme aralığı Kategori A'dan F'ye, Tablo 4.5 ve Şekil 4.16 ile Bölüm 4.17'de yer alır ve birleşim detaylarının yorulma dayanımını derecelendirir — Kategori A, kaynaklardan uzakta düz ana malzeme'dir, Kategori E* en çok cezalandırılan kaynak detaydır. İki sistem birbiriyle eşleşmez. Çekme flanşı üzerindeki enine bir Köşe Kaynağı'nın kaynağında düşük hidrojenli SMAW (ön ısıtma Kategori B) ile kaynaklanmış çelik Grup I'deki A572 Gr 50, Tablo 4.5'te yorulma Kategori C'ye girer — üç bağımsız karar için üç bağımsız harf etiketi.
F_TH nedir ve F_SR nedir?
F_TH, eşik yorulma gerilme aralığıdır — sonsuz ömür için Maksimum gerilme aralığı. AWS D1.1:2025 Bölüm 4.15.1'e göre, canlı yük gerilme aralığı F_TH'den az ise, yorulma dayanımı değerlendirmesi gerekmez. F_TH değeri, detayın gerilme kategorisine bağlıdır ve Tablo 4.5'ten okunur: Kategori A 24 ksi [165 MPa], Kategori B 16 ksi [110 MPa], Kategori C 10 ksi [69 MPa], Kategori D 7 ksi [48 MPa], Kategori E 4.5 ksi [31 MPa], Kategori E* 2.6 ksi [18 MPa]'dır. F_SR, sonlu ömür için izin verilen gerilme aralığıdır ve kategori başına sabit C_f ve tasarım çevrim sayısı N kullanılarak Formüller (4-12) ve (4-13) ile hesaplanır. F_SR her zaman en az F_TH olmalıdır. Şekil 4.16, tüm kategoriler için gerilme aralığına karşı çevrim eğrilerini grafiksel olarak çizer.
Kategori E* neden en çok cezalandırılan kategoridir?
Category E* details combine three penalty conditions: a geometric discontinuity at the weld termination (which concentrates stress), tension loading across that discontinuity (which drives crack initiation from the weld toe or termination), and a thicker base metal section (which limits the geometry's ability to redistribute stress). The constant is C_f = 3.9 × 10⁸ and the threshold is F_TH = 2.6 ksi [18 MPa] — roughly an order of magnitude lower allowable stress range than Category B. E* configurations include cover plates wider than the flange with welds across the ends and flange thickness greater than 0.8 in [20 mm] (line 3.6), longitudinal fillet end connections on plates thicker than 0.5 in [12 mm] (line 4.1), and base metal at ends of longitudinal welds at weld access holes with R less than 1 in (line 3.3). On thick-flange details, cover plates wider than the flange without welds across the ends are not permitted at all.
AWS D1.1 neden kaynak geometrisi için gerilmeyi yükseltmez?
Bölüm 4.16.1'e göre, hesaplanan gerilmeler ve gerilme aralıkları nominaldir — eleman düzeyinde elastik gerilme analizine dayanır. Gerilmelerin yerel geometrik süreksizlikler için gerilme konsantrasyon faktörleri ile yükseltilmesi gerekmez. Yorum C-4.17.2 nedenini açıklar: Formüller (4-12) ila (4-23) ve Şekil 4.16'daki gerilme aralığı çevrim ömrü eğrileri, Ulusal Kooperatif Karayolu Araştırma Programı (NCHRP) tarafından gerçekçi geometrik süreksizlikleri içeren gerçek numuneler üzerinde geliştirilmiştir. Kategori sabiti C_f, birleşim geometrisinin gerilme konsantrasyonunu zaten içerir, bu nedenle ayrı bir çentik faktörü uygulamak etkiyi ikiye katlayacaktır. Bu nedenle, aynı nominal gerilime sahip iki fiziksel kaynak, büyük ölçüde farklı yorulma ömürlerine sahip olabilir — Kategori geometriyi yakalar, nominal gerilme yükü yakalar.
AASHTO Detay E' ile D1.1 E* arasındaki ilişki nedir?
AASHTO LRFD Köprü Tasarım Şartnameleri, en çok cezalandırılan yorulma detay kategorisi için E' (asal/apostrof ile) sembolünü kullanır. AWS D1.1:2025 Tablo 4.5, aynı izin verilen gerilme aralığı eğrisi için E* (yıldız işareti ile) kullanır. Aynı C_f sabiti = 3.9 × 10⁸, aynı eşik F_TH = 2.6 ksi [18 MPa]. İki gösterim birbirinin yerine kullanılabilir — aynı yorulma dayanımı eğrisine atıfta bulunurlar. AASHTO ve AWS, tutarlı yorulma çerçevesine sahip paralel belgeler yayınlar, bu nedenle E'ye (AASHTO) atıfta bulunan bir yorum, doğrudan E*'ye (D1.1) eşleşir.
CWI Sınav İpucu: CWI C Bölümü açık kitap sınavında, adaylar soru yorulma hakkında olduğunda Tablo 5.11'de “Kategori C” arayarak veya soru ön ısıtma hakkında olduğunda Tablo 4.5'te arayarak zaman kaybederler. İki tablo farklı maddelerde yer alır ve ilgisiz kavramlar için aynı harf etiketlerini kullanır. Soru kökünü dikkatlice okuyun — eğer “ön ısıtma” diyorsa, Tablo 5.11'e gidin. Eğer “ana malzeme” veya “çelik kalitesi” diyorsa, Tablo 5.6'ya gidin. Eğer “yorulma,” “gerilme aralığı,” “döngüsel yük” diyorsa veya bir detayı (kapak plakası, enine köşe kaynağı, kaynak erişim deliği) adlandırıyorsa, Tablo 4.5'e gidin. Açık kitap navigasyon disiplini için CWI Exam Prep'e bakın.