AWS D1.4 — Yapısal Kaynak Kodu for Reinforcing Steel
AWS D1.4, betonarme yapılarında kullanılan donatı çeliği için yapısal Kaynak Kodudur. ASTM A615, A706 ve A996 donatı çeliği şartnamelerine uygulanan Tablo 7.2'den alınan karbon eşdeğeri tabanlı ön ısıtma gereksinimlerini kullanarak donatı çeliği-donatı çeliği eklerini, donatı çeliği-yapısal çelik bağlantılarını ve ankraj plakası bağlantılarını yönetir.
Ön ısıtma araması: D1.4 ön ısıtması, çelik kalitesi tablolarına göre değil, karbon eşdeğeri ve çubuk boyutuna göre belirlenir. Donatı çeliği CE'nize ve çubuk boyutunuza göre Tablo 7.2'den Minimum ön ısıtmayı bulmak için D1.4 Donatı Çeliği Ön Isıtma Hesap Makinesi'ni kullanın. Donatı çeliği-yapısal bağlantılar için, D1.1 ön ısıtması ile karşılaştırın ve daha yüksek değeri kullanın.
AWS D1.4 Nedir?
AWS D1.4, donatı çeliğinin (inşaat demiri) yapısal kaynağını yönetir. ASTM A615, A706 ve A996 donatı çeliği kalitelerini kapsar ve direkt alın eklerini, indirekt alın eklerini ve bindirme eklerini ele alır. Ön ısıtma, D1.1'deki gibi çelik kalite kategorisine göre değil, Tablo 7.2'den alınan karbon eşdeğeri ile belirlenir.
AWS D1.4/D1.4M — Yapısal Kaynak Kodu — Donatı Çeliği — betonarme yapılarında kullanılan donatı çubuklarının (inşaat demiri) kaynağını kapsar. Mevcut sürüm AWS D1.4:2018'dir. Standart, donatı çubukları arasındaki kaynaklı ekler, donatı çeliği ile yapısal çelik elemanlar (ankraj plakaları, braketler, taban plakaları) arasındaki kaynaklı bağlantılar ve beton dolgulu uygulamalarda yapısal eleman olarak kullanılan donatı çeliği ile çelik boru veya tüpler arasındaki kaynaklı bağlantılar için geçerlidir.
Donatı çeliği kaynağı, D1.1 kapsamındaki yapısal çelik kaynağına kıyasla benzersiz zorluklar sunar. Donatı çeliği, mekanik özellik şartnamelerini (akma dayanımı ve çekme dayanımı) karşılamak üzere üretilir, ancak kimyasal bileşim, partiler arasında ve hatta aynı partiden gelen çubuklar arasında önemli ölçüde değişebilir. En yaygın belirtilen donatı çeliği Standartı olan ASTM A615, karbon veya manganez içeriğini sıkı bir şekilde kontrol etmez. Bu, karbon eşdeğerinin — ve dolayısıyla hidrojen kaynaklı çatlamaya karşı hassasiyetin — çubuktan çubuğa büyük ölçüde değiştiği anlamına gelir. D1.4, bu değişkenliği, D1.1'in yapısal çelik için yaptığı gibi, sabit bir kalite tablosuna dayalı olarak değil, her partinin gerçek karbon eşdeğerine dayalı ön ısıtma gerektirerek ele alır.
Standart, Amerikan Beton Enstitüsü (ACI) 318 Yapı Kodu, nükleer güvenlikle ilgili beton yapılar için ACI 349 ve altyapı projeleri için çeşitli eyalet ulaştırma departmanları tarafından referans alınmaktadır. ACI 318 Madde 26.6.4 kaynaklı donatı çeliği gerektirdiğinde, kaynak D1.4'e uygun olmalıdır.
Ön Isıtma Gereksinimleri (Tablo 7.2)
D1.4 Tablo 7.2, ön ısıtmayı donatı çeliğinin karbon eşdeğeri (CE) ve çubuk boyutundan belirler. Altı CE aralığı 0.40 veya daha azdan 0.65'in üzerine kadar uzanır. Daha büyük çubuklar ve daha yüksek CE değerleri, daha yüksek ön ısıtma sıcaklıkları gerektirir. CE, D1.4 §1.5.4 formüllerinden biri kullanılarak değirmen test raporundan hesaplanır — çoğu çubuk için Denklem 1 (basitleştirilmiş C + Mn/6) veya ASTM A706/A706M çubukları için Denklem 2 (genişletilmiş). Hiçbiri IIW formülü değildir.
D1.4'teki ön ısıtma sistemi, D1.1'den temel olarak farklıdır. Çelikleri ASTM şartnamesine göre gruplandırmak ve kategoriye göre ön ısıtma atamak yerine (D1.1 Tablo 5.11'in yaptığı gibi), D1.4, her bir donatı çeliği partisi için değirmen test raporu (MTR) kimyasından hesaplanan gerçek karbon eşdeğerini (CE) kullanır. Bu yaklaşım, donatı çeliği üretiminde doğal olan geniş bileşim varyasyonunu hesaba katar.
D1.4 Madde 1.5.4, iki karbon eşdeğeri formülü tanımlar. ASTM A706/A706M dışındaki tüm çubuklar için (Denklem 1): CE = %C + %Mn/6. ASTM A706/A706M çubukları için (Denklem 2): CE = %C + %Mn/6 + %Cu/40 + %Ni/20 + %Cr/10 − %Mo/50 − %V/10. A706 formülü, bu şartnamede kontrol edilen ek alaşım elementlerini hesaba katar. Değirmen test raporu, hesaplama için kimyasal analizi sağlamalıdır.
Tablo 7.2, minimum ön ısıtma sıcaklığını belirlemek için CE değerini çubuk boyutuna göre çapraz referans gösterir. Tablo, CE aralıklarına (0.40 veya daha az, 0.41 ila 0.45, 0.46 ila 0.55, 0.56 ila 0.65, 0.66 ila 0.75 ve 0.75 üzeri) ve çubuk boyut gruplarına göre düzenlenmiştir. Daha büyük çubuklar, aynı CE seviyesinde daha yüksek ön ısıtma gerektirir çünkü daha büyük kütle, Isıdan Etkilenen Bölgede daha hızlı Soğuma Hızları oluşturur. CE 0.55'teki 11 numaralı bir çubuk, aynı CE'deki 4 numaralı bir çubuğa göre önemli ölçüde daha fazla ön ısıtma gerektirir.
Donatı çeliği kaynağı için ön ısıtma kritiktir çünkü A615 donatı çeliğinde yaygın olan yüksek karbon eşdeğeri değerleri (CE değerleri tipik olarak 0.50 ila 0.75) sertleşmiş bir Isıdan Etkilenen Bölge oluşturur ve Soğuma Hızı kontrol edilmezse Hidrojen Kaynaklı Çatlamaya karşı oldukça hassastır. Bu nedenle, tüm D1.4 Kaynakları için Düşük Hidrojen Kaynak Prosesleri ve elektrotları zorunludur.
Donatı Çeliği Şartnameleri
D1.4, üç ana donatı çeliği şartnamesini kapsar: ASTM A615 (karbon çeliği, en yaygın), A706 (düşük alaşımlı, özellikle maksimum CE 0.55 ile Kaynak için tasarlanmış) ve A996 (ray çeliği ve aks çeliği). A706, kontrollü kimyası daha düşük ve daha öngörülebilir ön ısıtma gereksinimleri ürettiği için kaynaklı bağlantılar için tercih edilen kalitedir.
ASTM A615 (Standart Donatı Çeliği)
ASTM A615, Kuzey Amerika'da en yaygın kullanılan donatı çubuğu şartnamesidir. 40, 60, 75, 80 ve 100 Kalitelerinde (ksi cinsinden akma dayanımı) deforme ve düz karbon çeliği çubukları kapsar. A615, çubukların belirtilen mekanik özellikleri karşılamasını gerektirmesi dışında kimyasal bileşimi kısıtlamaz. Bu, A615 çubuklarının %0.20'den %0.50'nin üzerine kadar karbon içeriğine ve %1.50'ye kadar manganeze sahip olabileceği, bunun da 0.35'ten 0.70'in üzerine kadar CE değerleri ile sonuçlandığı anlamına gelir. Geniş CE aralığı, A615 donatı çeliğinin farklı partileri arasında ön ısıtma gereksinimlerinin önemli ölçüde değiştiği ve her partinin MTR kimyası kullanılarak ayrı ayrı değerlendirilmesi gerektiği anlamına gelir.
ASTM A706 (Kaynaklanabilir Donatı Çeliği)
ASTM A706, özellikle Kaynak gerektiren uygulamalar için geliştirilmiştir. Karbonu maksimum %0.30 ve karbon eşdeğerini maksimum %0.55 ile sınırlar. Bu bileşim limitleri, A706 çubuklarının aynı kalitedeki A615 çubuklarına göre sürekli olarak daha düşük ön ısıtma gereksinimlerine sahip olmasını sağlar. Tasarımcı, donatı çeliği eklerinin mekanik olarak bağlanmak yerine kaynaklanacağını bildiğinde, A706'yı belirtmek, ön ısıtma gereksinimlerini azaltarak ve Kaynaklanabilirliği iyileştirerek imalat maliyetlerini düşürür. A706, 60 ve 80 Kalitelerinde mevcuttur.
ASTM A996 (Ray ve Aks Donatı Çeliği)
ASTM A996, ray çeliği (Tip R) ve aks çeliğinden (Tip A) üretilen donatı çubuklarını kapsar. Ray çeliği donatı çeliği çok yüksek karbon içeriğine (tipik olarak %0.50'ye kadar) ve buna karşılık gelen yüksek karbon eşdeğeri değerlerine sahip olabilir. A996 donatı çeliğinin Kaynağı, MTR kimyasının dikkatli bir şekilde değerlendirilmesini gerektirir çünkü CE değerleri genellikle Tablo 7.2'nin en yüksek ön ısıtma aralıklarına düşer. Tip R (ray) çubukları, ray üretim sürecinden kaynaklanan potansiyel inklüzyonlar nedeniyle özellikle zorlayıcıdır.
Ek Tipleri ve Birleşim Detayları
D1.4, üç ek tipini tanımlar: direkt alın eki (CJP oluk Kaynağı ile uç uca hizalanmış çubuklar), indirekt alın eki (iki çubuğu birbirine bağlayan ek plakası veya köşebent) ve bindirme eki (köşe Kaynakları ile çakışan paralel çubuklar). Her ek tipi, oluk açısı, kök açıklığı ve kaynak uzunluğu için belirli birleşim detayı gereksinimlerine sahiptir.
Direkt Alın Ekleri
Direkt alın ekleri, iki donatı çeliği ucunu bir oluk Kaynağı konfigürasyonunda birleştirir. Çubuklar, belirli bir kök açıklığı ile uç uca hizalanır ve tam birleşim penetrasyonlu bir oluk Kaynağı yapılır. Bu ek tipi, en verimli yük transferini sağlar ancak en zorlu Kaynak Tekniğini gerektirir. Çubuk uçları, düz, kare yüzeyler üretmek için hazırlanmalıdır (genellikle testere veya taşlama ile). Kök paso'yu desteklemek için genellikle yedek malzeme (bir destek çubuğu veya bakır destek pabucu) kullanılır.
İndirekt Alın Ekleri (Bindirme Ekleri)
Bindirme ekleri, iki paralel çubuğu üst üste bindirir ve bindirme uzunluğu boyunca köşe Kaynakları veya havşa oluk Kaynakları ile birleştirir. Gerekli kaynak uzunluğu, çubuk boyutuna ve gerekli ek dayanımına bağlıdır. Bindirme ekleri, direkt alın eklerine göre daha kolay ayarlanır ve kaynaklanır ancak daha fazla malzeme (bindirme uzunluğu) gerektirir ve eksantrik bir yük yolu oluşturur. Saha uygulamalarında en yaygın ek tipidir çünkü daha fazla uyum varyasyonuna tolerans gösterirler.
Donatı Çeliği-Yapısal Çelik Bağlantıları
Donatı çeliği ile yapısal çelik elemanlar (ankraj plakaları, braketler, taban plakaları, yapısal şekiller) arasındaki bağlantılar hem D1.4 hem de D1.1 gereksinimlerini karşılamalıdır. Kritik kural, ön ısıtmanın iki kod gereksiniminden daha yüksek olması gerektiğidir. Eğer D1.4 Tablo 7.2, donatı çeliği CE ve çubuk boyutuna göre 200°F gerektiriyorsa, ancak D1.1 Tablo 5.11, yapısal çelik kalitesi ve Kalınlığına göre 300°F gerektiriyorsa, 300°F geçerlidir. İlave Metal hem donatı çeliği kimyası hem de yapısal çelik kalitesi ile uyumlu olmalıdır. Tüm bağlantılar için Düşük Hidrojen elektrotları (minimum E7018) gereklidir.
Prosedür ve Kaynakçı Belgelendirmesi
D1.4, §8.1.2.1 uyarınca yalnızca köşe Kaynağı WPS'lerini (GTAW ve GMAW-S hariç) ön yeterliliğe tabi tutar; diğer birleşim tipleri yeterlilik testi gerektirir. Prosedür ön yeterlilik limitlerinin dışına çıktığında, Madde 6 uyarınca test ile yeterlilik gereklidir. Kaynakçı yeterliliği, donatı çeliği numuneleri üzerinde bükme testleri gerektirir. Donatı çeliği-yapısal çelik bağlantıları için, Kaynakçı hem D1.4 hem de D1.1 kapsamında yeterliliğe sahip olmalıdır.
AWS D1.4 genellikle Kaynak prosedürlerinin Madde 8.2 uyarınca test ile yeterliliğe tabi tutulmasını gerektirir. Ancak, Madde 8.1.2.1 bir istisna sağlar: köşe Kaynağı WPS'leri, GTAW ile yapılmadıkça ön yeterliliğe sahip kabul edilir ve testten muaftır. Diğer tüm birleşim tipleri — direkt alın ekleri, havşa oluk Kaynakları ve oluk Kaynakları kullanılarak yapılan bindirme ekleri — Kaynakların belirtilen mekanik özellikleri karşıladığını gösteren tam WPS yeterlilik testi gerektirir. Yeterlilik testi tipik olarak WPS parametreleri kullanılarak kaynaklanmış test kuponlarının çekme testlerini ve makroetch incelemesini içerir.
D1.4'teki Esas Değişkenler arasında Kaynak Prosesi, İlave Metal Sınıflandırması, Ana Malzeme çubuk boyutu aralığı, CE aralığı, Ön Isıtma Sıcaklığı, birleşim tipi (direkt alın veya bindirme), pozisyon ve koruyucu gaz bileşimi (GMAW ve FCAW için) bulunur. Nitelikli aralığın ötesinde herhangi bir esas değişkenin değişmesi yeniden yeterlilik gerektirir.
Kaynakçı yeterliliği, her Kaynakçının nitelikli bir WPS kullanarak donatı çeliği üzerinde sağlam Kaynaklar üretme yeteneğini göstermesini gerektirir. Kaynakçı performans testi, görsel muayeneden geçen ve bükme testi veya radyografik muayeneden geçen, uygulanabilir pozisyonda bir test kuponu üretmeyi içerir. Kaynakçılar, D1.4 donatı çeliği Kaynağı için özel olarak nitelendirilmelidir — bir D1.1 yapısal çelik yeterliliği, bir Kaynakçıyı D1.4 kapsamında donatı çeliği Kaynağı için otomatik olarak nitelendirmez.
D1.4'ün Diğer AWS Yapısal Kodlarıyla Karşılaştırılması
D1.4, karbon eşdeğeri tabanlı ön ısıtma kullanır (Tablo 7.2); D1.1, çelik kalitesi ve proses tabanlı ön ısıtma kullanır (Tablo 5.11). Donatı çeliği-yapısal çelik bağlantıları için, D1.4 veya D1.1'den daha yüksek olan ön ısıtma geçerlidir. D1.4, D1.1'de ele alınmayan donatı çeliği ek tiplerini kapsar. Her ikisi de aynı ön yeterliliğe sahip WPS çerçevesini paylaşır.
D1.4 ve D1.1 (Yapısal Çelik)
D1.1 covers structural steel members where the composition is tightly controlled by the ASTM Şartname. D1.1 groups steels into preheat categories (Table 5.11) based on the specification and assigns preheat by Kalınlık and process. D1.4 uses individual CE calculations because rebar composition varies too widely to be grouped by specification. D1.1 provides a broad prequalified WPS path for CJP and PJP groove welds and fillets; D1.4 only prequalifies fillet welds (per Madde 8.1.2.1, except GTAW) and requires Testi for all other joints. When rebar connects to structural steel, both codes apply simultaneously, and the higher preheat requirement governs.
D1.4 ve D1.8 (Sismik Ek)
D1.8 supplements D1.1 for seismic applications but does not directly address rebar Kaynak. In seismic zones, welded rebar connections in special moment frames and shear walls must meet both D1.4 Gereksinimler and any additional requirements imposed by ACI 318 Chapter 18 for seismic detailing. The engineer of record must specify the required splice Dayanım as a percentage of the bar yield strength (typically 100% or 125% for seismic applications).
| Aspect | D1.4 (Rebar) | D1.1 (Structural) |
|---|---|---|
| Base metals | A615, A706, A996 rebar | A36, A572, A992 structural steel |
| Preheat method | Table 7.2 (CE-based) | Table 5.11 (Kategori-based) |
| Preheat input | Carbon equivalent + bar size | Steel grade + thickness + process |
| Rebar-to-steel joints | Higher of D1.4 and D1.1 preheat | Not covered |
| Splice types | Direct butt, indirect butt, lap | Not applicable |
| Prequalified WPS? | Yes | Yes (Clause 5) |
İlgili Standart Kılavuzları
Sıkça Sorulan Sorular
AWS D1.4, Tablo 7.2 aracılığıyla ön ısıtma gereksinimlerini belirlemek için karbon eşdeğerini (CE) kullanır. D1.4 Madde 1.5.4 iki CE formülü tanımlar: çoğu çubuk için, CE = C + Mn/6 (Denklem 1); ASTM A706 çubukları için, CE = C + Mn/6 + Cu/40 + Ni/20 + Cr/10 - Mo/50 - V/10 (Denklem 2). Tablo 7.2, minimum ön ısıtma Sıcaklığını belirlemek için CE değerini çubuk boyutuna göre çapraz referans gösterir. Daha yüksek CE değerleri ve daha büyük çubuk boyutları daha yüksek ön ısıtma gerektirir. Donatı çeliği-yapısal çelik bağlantıları için, ön ısıtma, D1.4 Tablo 7.2 gereksinimi ile D1.1 Tablo 5.11 gereksiniminin daha yüksek olanı olmalıdır.
ASTM A615, betonarme için deforme ve düz karbon çeliği çubuklar için standart şartnamedir. Kimyasal bileşimi sıkı bir şekilde kısıtlamaz, bu nedenle A615 çubukları önemli ön ısıtma gerektiren yüksek karbon eşdeğeri değerlerine sahip olabilir. ASTM A706, özellikle Kaynak için tasarlanmıştır — karbonu maksimum %0.30 ve karbon eşdeğerini maksimum %0.55 ile sınırlar, bu da ön ısıtma gereksinimlerini azaltır. Kaynak beklendiğinde, A706 tercih edilen şartnamedir çünkü kontrollü kimyası sürekli olarak daha düşük ön ısıtma Sıcaklıkları ve daha iyi Kaynaklanabilirlik üretir.
Donatı çeliği yapısal çelik elemanlara kaynaklandığında, hem D1.4 hem de D1.1 gereksinimleri uygulanır. Ön Isıtma Sıcaklığı, iki kod gereksiniminden daha yüksek olanı olmalıdır — donatı çeliği CE ve çubuk boyutuna göre D1.4 Tablo 7.2 ve yapısal çelik kalitesi, prosesi ve Kalınlığına göre D1.1 Tablo 5.11. İlave Metal hem donatı çeliği hem de yapısal çelik ile uyumlu olmalıdır. WPS, D1.4 kapsamında nitelendirilmelidir ve Kaynakçı, bağlantının donatı çeliği tarafı için D1.4 yeterliliğine sahip olmalıdır.
AWS D1.4, Örtülü Elektrot Ark Kaynağı (SMAW), Gazaltı Kaynağı (GMAW), Özlü Tel Ark Kaynağı (FCAW) ve Gaz Tungsten Ark Kaynağı (GTAW) Kaynak Proseslerine izin verir. Düşük Hidrojen elektrotları (E7018 veya E8018 serisi) ile SMAW, donatı çeliği Kaynağı için en yaygın saha prosesidir. Düşük Hidrojen elektrotları gereklidir çünkü donatı çeliği tipik olarak yapısal çelik kalitelerinden daha yüksek karbon eşdeğerine sahiptir, bu da Isıdan Etkilenen Bölgeyi Hidrojen Kaynaklı Çatlamaya karşı daha hassas hale getirir.
D1.4 genellikle Madde 8.2 uyarınca test ile WPS yeterliliği gerektirir, ancak Madde 8.1.2.1 bir istisna sağlar: köşe Kaynağı WPS'leri, GTAW ile yapılmadıkça ön yeterliliğe sahip kabul edilir ve testten muaftır. Diğer tüm birleşim tipleri (direkt alın ekleri, havşa oluk Kaynakları, oluk Kaynakları kullanılarak yapılan bindirme ekleri) tam prosedür yeterliliği gerektirir. Bunun nedeni, donatı çeliği kimyasının partiler arasında geniş ölçüde değişmesi ve CE tabanlı ön ısıtma sisteminin, prosedürün gerçek kimyayı hesaba kattığını Doğrula gerektirmesidir.