AWS D1.8 — Code de Soudage de Construction Seismic Supplement
L'AWS D1.8 complète la D1.1 pour les applications de soudage sismique. Elle ajoute des exigences pour les soudures critiques en demande, des contrôles de température entre passes Maximum, des essais de ténacité CVN obligatoires pour les métaux d'apport, et une évaluation de l’enveloppe d’énergie de soudage du métal d’apport plus des limites thermiques de production pour les soudures dans les systèmes de résistance aux forces sismiques conçus selon les connexions AISC 341 et AISC 358.
Distinction clé : La D1.8 ne remplace pas la D1.1 — elle la complète. Toutes les exigences de la D1.1 s'appliquent toujours. La D1.8 ajoute des contrôles plus stricts, y compris une Température entre Passes maximale de 550°F (Article 6.7.1) et des exigences de ténacité CVN : 40 ft-lbf (54 J) à 70°F pour les soudures critiques en demande (Table 6.3). Pour un service à froid (LAST < 50°F), essai à LAST+20°F pour les métaux d'apport de 70/80 ksi. Les métaux d'apport répondant à 20 ft-lbf à 0°F selon la classification AWS A5 sont exemptés des essais CVN par lot de production selon la Clause 6.3.4(1). Les valeurs de Préchauffage proviennent du Table 5.11 de la D1.1.
Qu'est-ce que l'AWS D1.8 ?
L'AWS D1.8 complète la D1.1 pour les joints soudés dans les systèmes de résistance aux forces sismiques. Elle ne remplace pas la D1.1 — elle ajoute des exigences pour les soudures critiques en demande dans les bâtiments conçus pour la résistance aux tremblements de terre selon l'AISC 341. La D1.8 spécifie la ténacité du métal d'apport, les limites de température entre passes et l’évaluation Annexe A de l’enveloppe d’énergie des métaux d’apport critiques en demande, plutôt qu’un PQR supplémentaire généralisé.
AWS D1.8/D1.8M — Code de Soudage Structurel — Supplément Sismique — fournit des exigences de soudage supplémentaires pour les éléments et les connexions dans le système de résistance aux forces sismiques (SFRS) des structures de bâtiments en acier. L'édition actuelle est AWS D1.8:2021 (4e édition). La D1.8 n'est pas un Code autonome — elle complète l'AWS D1.1 en ajoutant des exigences qui vont au-delà de la pratique de soudage structurel Norme pour les joints censés subir une déformation inélastique significative lors de tremblements de terre de niveau de conception.
La Norme a été développée en réponse au tremblement de terre de Northridge en 1994, qui a révélé que les pratiques de soudage structurel standard étaient insuffisantes pour les applications sismiques. Les connexions de cadres de moment d'avant Northridge ont subi une fracture fragile dans les soudures sur chanfrein de l'aile de la poutre au poteau à des niveaux de contrainte bien inférieurs à la capacité plastique attendue. Les enquêtes post-Northridge ont identifié plusieurs facteurs contributifs, notamment une ténacité insuffisante du Métal Fondu, une géométrie de trou d'accès médiocre, des effets d'entaille de la barre de renfort et un contrôle qualité insuffisant. La D1.8 aborde tous ces facteurs par des exigences améliorées en matière de matériaux, de Fabrication et d'Inspection.
La D1.8 est référencée par l'AISC 341 (Dispositions Sismiques pour les Bâtiments en Acier de Construction) et est obligatoire pour tout Soudage dans les systèmes de résistance aux forces sismiques dans les Catégories de conception sismique D, E et F. Les conceptions de connexion proviennent de l'AISC 358 (Connexions Préqualifiées pour les Cadres de Moment Spéciaux et Intermédiaires en Acier) et de l'AISC 341 — la D1.8 régit la manière dont ces connexions sont soudées, qualifiées et inspectées.
Soudures Critiques en Demande
La D1.8 désigne certaines soudures comme critiques en demande — soudures dans des connexions qui doivent supporter une déformation inélastique lors d'un événement sismique. Les soudures critiques en demande nécessitent des métaux d'apport classés pour leur ténacité CVN (40 ft-lbf à 70 degrés F selon le Table 6.3 ; pour un service à froid en dessous de 50 degrés F LAST, 40 ft-lbf à LAST+20 degrés F), une Température entre Passes maximale de 550 degrés F, et des Critères d'acceptation améliorés pour le Contrôle par ultrasons.
Le concept central de la D1.8 est la soudure critique en demande — une soudure qui doit maintenir son intégrité structurelle à travers plusieurs cycles de grande déformation inélastique lors d'un événement sismique. Les soudures critiques en demande sont soumises aux exigences les plus strictes en matière de matériaux, de Fabrication et d'inspection dans la famille de Codes AWS D1.x.
L'ingénieur responsable désigne les soudures critiques en demande en fonction de la conception de la connexion et des exigences de déformation attendues. Les soudures critiques en demande courantes comprennent :
- Soudures sur chanfrein à pénétration complète (CJP) de l'aile de la poutre au poteau
- In special and intermediate moment frames, the beam flange groove welds to the column flange are the most critical welds in the connection. These welds must transmit the full plastic moment capacity of the beam section through repeated cycles of large rotation. Pre-Northridge failures were concentrated at these welds.
- Soudures de liaison au poteau dans les cadres à contreventement excentré
- La poutre de liaison dans un EBF subit de grandes déformations de cisaillement et/ou de flexion. Les soudures reliant la liaison au poteau doivent supporter ces déformations sans fracture. Les soudures d'aile et d'âme au niveau de la connexion liaison-poteau sont généralement critiques en demande.
- Soudures d'épissure de colonne dans les régions de rotule plastique
- Lorsqu'une épissure de colonne se trouve dans une zone de rotule plastique attendue, les soudures d'épissure doivent être capables de développer la pleine capacité de la section de la colonne. La D1.8 exige des soudures sur chanfrein à pénétration complète pour les épissures de colonne à ces emplacements, avec des exigences de matériaux et d'inspection critiques en demande.
- Soudures de connexion de contreventement dans les cadres à contreventement concentrique spéciaux
- Les connexions de gousset dans les SCBF doivent s'adapter au comportement de flambement et de plastification du contreventement attendu. Les soudures reliant le gousset à la poutre, au poteau ou au contreventement sont souvent désignées comme critiques en demande en fonction du type de connexion et du mode de déformation attendu.
Contrôles Thermiques pour le Soudage Sismique
La D1.8 limite la Température entre Passes à 550 degrés F Maximum pour les soudures critiques en demande. Cela empêche une chaleur excessive de dégrader la ténacité dans la Zone Affectée Thermiquement. Le Préchauffage suit le Table 5.11 de la D1.1 — la D1.8 n'a pas de Tableau de Préchauffage séparé. La combinaison du Préchauffage Minimum (D1.1) et de la Température entre Passes Maximum (D1.8) définit la fenêtre thermique.
La D1.8 n'a pas ses propres Tableaux de Préchauffage. Toutes les exigences de Préchauffage proviennent du Table 5.11 de la D1.1. Cependant, la D1.8 ajoute une Température entre Passes Maximum de 550°F (288°C) pour les soudures critiques en demande. Cette limite supérieure empêche une croissance excessive des grains dans la Zone Affectée Thermiquement qui réduirait la ténacité à la rupture en dessous du niveau nécessaire pour la performance sismique.
La combinaison du Préchauffage Minimum de la D1.1 et de la Température entre Passes Maximum de la D1.8 crée une fenêtre thermique contrôlée pour le Soudage critique en demande. Par exemple, une colonne A992 W36 avec des ailes de 2 pouces d'Épaisseur nécessite un Préchauffage Minimum de 150°F selon le Table 5.11 de la D1.1 et une Température entre Passes Maximum de 550°F selon la D1.8. Le Soudeur doit maintenir l'assemblage soudé dans cette plage de 150°F à 550°F tout au long du Soudage multi-passes de la Soudure sur chanfrein à pénétration complète de l'aile de la poutre.
La surveillance de la Température pour les soudures critiques en demande est plus rigoureuse que pour le Soudage D1.1 standard. La Température entre Passes Maximum doit être Vérifiée avant de déposer chaque passe suivante. Les thermomètres de contact sont préférés aux crayons indicateurs de Température pour les applications critiques en demande car ils fournissent une lecture quantitative plutôt qu'une Indication de seuil.
Exigences relatives au Métal d'Apport
La D1.8 exige que les métaux d'apport pour les soudures critiques en demande répondent à la ténacité CVN. La base est de 20 ft-lbf à 0 degrés F (Table 6.4). Pour les services à froid (LAST inférieur à 50 degrés F), 40 ft-lbf au LAST sont requis. La D1.1 n'exige pas d'essai CVN. Le Fabricant doit certifier les valeurs. Le Tableau A3.1 de l'AISC 341 répertorie les classifications qualificatives.
La D1.8 impose des exigences supplémentaires en matière de Métal d'Apport au-delà de la D1.1 pour les soudures critiques en demande. L'exigence la plus significative est l'essai de ténacité Charpy V-notch (CVN) obligatoire. La D1.8:2021 utilise un système CVN à deux niveaux. L'exigence de base selon la Clause 6.3.4(1) est de 20 ft-lbf (27 J) à 0°F (−18°C) — les métaux d'apport listés dans le Table 6.4 qui atteignent ce niveau sont exemptés des essais par lot de production lorsque la Température de Service Anticipée la plus Basse (LAST) est de 50°F (10°C) ou plus. Lorsque le SFRS est soumis à des Températures de service inférieures à 50°F, la Clause 6.2.2 exige un Minimum plus élevé de 40 ft-lbf (54 J) testé à ou au-dessus de la LAST.
La structure CVN à deux niveaux signifie que les projets dans des climats modérés (LAST ≥ 50°F) peuvent utiliser les métaux d'apport du Table 6.4 avec une certification de 20 ft-lbf à 0°F sans essais de lot supplémentaires, tandis que les projets en climat froid (LAST < 50°F) doivent utiliser des métaux d'apport avec une certification de lot de 40 ft-lbf à la Température de service réelle. Les métaux d'apport standard D1.1 ne sont pas tenus de satisfaire à l'un ou l'autre niveau de ténacité. Les Fabricants doivent Vérifier que le lot spécifique de Métal d'Apport acheté pour le Soudage critique en demande a été testé et certifié pour répondre au niveau de ténacité D1.8 applicable. La simple spécification de la Classification du métal d'apport AWS (par exemple, E71T-1) n'est pas suffisante — les résultats des essais spécifiques au lot doivent être examinés.
La D1.8 exige également que les résultats des essais d'Hydrogène Diffusible du Fabricant de Métal d'Apport soient disponibles pour les applications critiques en demande. Des niveaux d'hydrogène plus faibles dans le dépôt de soudure réduisent le risque de fissuration assistée par l'hydrogène dans la Zone Affectée Thermiquement et améliorent la ténacité globale du joint soudé.
Qualification des Modes Opératoires et des Soudeurs pour le Sismique
D1.8 ajoute des contrôles de métal d'apport et de production à la Clause 6 de D1.1. Le commentaire C-6.2.1 indique que ce supplément n'exige pas que les WPS soient qualifiées par essai. Les métaux d'apport des soudures demand-critical doivent être évalués à haut et bas Énergie de Soudage selon l'Annexe A WPS Heat Input Envelope Essai afin de démontrer les propriétés de la Tableau 6.3, y compris la CVN, dans le métal fondu. La température interpasse maximale est une limite de production. Les soudeurs doivent toujours démontrer leur compétence sur les configurations de joint spécifiques.
D1.8 superpose l'évaluation de l'enveloppe d'apport thermique du métal d'apport et les limites thermiques de production à la qualification D1.1. Le commentaire C-6.2.1 indique que ce supplément n'exige pas que les WPS soient qualifiées par essai, et que les dispositions WPS préqualifiées de D1.1 restent applicables. Les contrôles d'apport thermique, de préchauffage et de PWHT pour les soudures de demande critique sont des limites de production et d'enveloppe du métal d'apport, et non une règle générale selon laquelle tout changement de variable essentielle supplémentaire D1.1 impose un nouveau PQR. Le commentaire C-6.2.1 note que le SMAW avec électrodes à bas hydrogène du Table 6.4, et le GMAW avec électrodes pleines, déposent couramment les propriétés du Table 6.3, si bien que l’essai de l’Annex A n’est pas nécessaire pour ces combinaisons ; la clause 6.2.1 limite cette exemption aux métaux d’apport du Table 6.4 lorsque LAST est de 50°F ou plus.
La WPS des soudures demand-critical doit spécifier à la fois le préchauffage minimal (D1.1 Table 5.11) et la température interpasse maximale (550°F selon D1.8). Le soudage de production doit rester dans ces limites thermiques et dans l'enveloppe de heat input des essais de métal d'apport de l'Annex A. L'Annex A évalue le métal d'apport à haut et bas heat input ; ce n'est pas un coupon obligatoire de qualification de mode opératoire ni un PQR.
D1.8 autorise les WPS préqualifiées D1.1 pour les soudures du système parasismique, y compris les soudures demand-critical. C-6.2.1 indique que les dispositions WPS préqualifiées de D1.1 s'appliquent toujours ; le contrôle supplémentaire demand-critical est l'évaluation d'enveloppe de heat input du métal d'apport, non une interdiction de la préqualification. L'ingénieur responsable doit identifier clairement les soudures demand-critical sur les documents contractuels afin que le fabricant applique les contrôles d'enveloppe et de ténacité.
Les soudures demand-critical exigent des métaux d'apport évalués à haut et bas heat input selon D1.8 Annex A WPS Heat Input Envelope Testing, avec la CVN et les autres propriétés de la Table 6.3. Cette évaluation d'enveloppe est une évaluation de métal d'apport, non un mandat général de PQR. Les WPS préqualifiées D1.1 restent utilisables lorsque le heat input de production reste dans l'enveloppe essayée. Lorsque l'Ingénieur le spécifie, le traitement thermique après soudage (PWHT) suit D1.1 Section 7.8. Toutes les soudures demand-critical exigent l'inspection par un inspecteur en soudage qualifié.
Comparaison de la D1.8 avec d'autres Codes Structurels AWS
La D1.8 complète la D1.1 pour les applications sismiques — elle n'est pas autonome. La D1.5 couvre les ponts avec des exigences critiques de fracture. Les D1.8 et D1.5 ajoutent toutes deux des exigences de ténacité au-delà de la D1.1. La D1.8 utilise la Classification des soudures critiques en demande ; la D1.5 utilise la Classification des éléments critiques de fracture. La D1.8 fait référence à l'AISC 341 ; la D1.5 fait référence à l'AASHTO.
D1.8 vs D1.1 (Structurel Standard)
D1.1 covers standard Soudage d'Acier de Construction without seismic Exigences. D1.8 supplements D1.1 by adding Soudure Critique en Demande categories, maximum Température entre Passes Limites, mandatory CVN toughness for filler metals, and production heat-input and interpass limits on demand-critical welds. All D1.1 requirements remain in effect — D1.8 only adds to them. Commentary C-6.2.1 does not require WPSs to be qualified by testing; D1.1 Préqualifié-WPS provisions still apply. A Soudeur qualified under D1.1 must also meet D1.8 performance requirements when performing demand-critical welds; the D1.1 Qualification de soudeur alone is not sufficient.
D1.8 vs D1.3 (Tôle d'Acier)
D1.3 covers sheet steel with Épaisseur 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 (Pont)
Le Code de Soudage des Ponts AWS D1.5 a ses propres dispositions relatives aux éléments critiques de fracture (FCM) qui servent un objectif similaire aux exigences critiques en demande de la D1.8, mais pour les applications de ponts plutôt que pour les applications sismiques de bâtiments. Les D1.8 et D1.5 FCM exigent toutes deux une ténacité améliorée du Métal d'Apport, des contrôles thermiques plus stricts et une inspection supplémentaire. Les exigences de ténacité spécifiques et les Températures d'essai diffèrent entre les deux Codes car les conditions de chargement (sismique versus fatigue) et les environnements de service diffèrent.
| Aspect | D1.8 (Seismic) | D1.1 (Structural) |
|---|---|---|
| Scope | Supplements D1.1 for seismic | Structural steel (all loading) |
| Critical Soudure class | Demand-critical welds | None |
| Interpass max | 550°F for demand-critical | Not code-limited |
| CVN toughness | 40 ft-lbf at 70°F (Table 6.3) / 40 ft-lbf at LAST+20°F (cold) | Not required |
| Own preheat table? | No — uses D1.1 Table 5.11 | Yes — Table 5.11 |
| Connection standard | AISC 341 compliance | D1.1 Clause 4 |
Guides de Normes Connexes
Questions Fréquemment Posées
Non. L'AWS D1.8 n'a pas ses propres Tableaux de Préchauffage. Elle utilise les exigences de Préchauffage du Tableau 5.11 de la D1.1. La D1.8 complète la D1.1 en ajoutant une Température entre Passes Maximum de 550 degrés Fahrenheit (Clause 6.7.1) et des exigences de ténacité CVN : 40 ft-lbf (54 J) à 70 degrés Fahrenheit pour les soudures critiques en demande (Table 6.3). Pour un service à froid où la LAST est inférieure à 50 degrés Fahrenheit, l'essai est effectué à LAST plus 20 degrés Fahrenheit pour les métaux d'apport de 70/80 ksi. Les métaux d'apport répondant à 20 ft-lbf (27 J) à 0 degrés Fahrenheit selon leur Classification du métal d'apport AWS A5 sont exemptés des essais CVN par lot de production selon la Clause 6.3.4(1). Toutes les exigences de Préchauffage de Base proviennent de la D1.1.
Une soudure critique en demande est une soudure dans le système de résistance aux forces sismiques qui devrait subir une déformation inélastique significative lors d'un tremblement de terre de conception. Ces soudures doivent maintenir leur intégrité structurelle à travers plusieurs cycles de grande déformation sans fracture. Les exemples incluent les soudures sur chanfrein à pénétration complète de l'aile de la poutre au poteau dans les cadres de moment spéciaux, les soudures de liaison au poteau dans les cadres à contreventement excentré, et les soudures d'épissure de colonne dans la région de rotule plastique attendue. Les soudures critiques en demande nécessitent des métaux d'apport avec une ténacité CVN certifiée et des contrôles thermiques plus stricts que les soudures D1.1 standard.
L'AWS D1.8 limite la Température entre Passes Maximum à 550 degrés Fahrenheit (288 degrés Celsius) pour les soudures critiques en demande. C'est plus restrictif que le Soudage D1.1 standard, qui n'impose pas de Température entre Passes Maximum générale. La limite de 550 degrés empêche une croissance excessive des grains dans la Zone Affectée Thermiquement qui réduirait la ténacité à la rupture. Pour les soudures critiques en demande, le maintien à la fois du Préchauffage Minimum (du Tableau 5.11 de la D1.1) et de la Température entre Passes Maximum (de la D1.8) crée une fenêtre thermique contrôlée pour le Soudage.
L'AISC 341 (Dispositions Sismiques pour les Bâtiments en Acier de Construction) est la Norme de conception qui définit les exigences du système de résistance aux forces sismiques. L'AISC 341 fait référence à l'AWS D1.8 pour les exigences de Soudage dans les applications sismiques. La conception de la connexion provient de l'AISC 341 et des connexions préqualifiées de l'AISC 358 — ces Normes définissent quelles soudures sont requises et où. La D1.8 définit comment ces soudures doivent être réalisées, qualifiées et inspectées. Ensemble, l'AISC 341 plus la D1.8 complètent et modifient D1.1 pour ces soudures ; elles ne remplacent pas D1.1.
L'AWS D1.8:2021 exige 40 ft-lbf (54 J) à 70 degrés Fahrenheit pour les soudures critiques en demande selon le Tableau 6.3. Pour les applications de service à froid où la LAST est inférieure à 50 degrés Fahrenheit, la Clause 6.2.2 exige 40 ft-lbf (54 J) testés à LAST plus 20 degrés Fahrenheit pour les métaux d'apport de 70/80 ksi, ou à LAST pour les métaux d'apport de 90 ksi. Les métaux d'apport répondant à 20 ft-lbf (27 J) à 0 degrés Fahrenheit selon leur Classification du métal d'apport AWS A5 (Tableau 6.4) sont exemptés des essais CVN par lot de production selon la Clause 6.3.4(1). Les métaux d'apport D1.1 standard peuvent ne pas satisfaire à ces exigences.