בלוג

ASTM F3125: התקן המאוחד עבור ברגי עמידה לשימושים מבניים

למה F3125 החליף את A325 ו-A490 — איחוד, בהירות ולוגיקת תת-סיווג של דרגות

תקן ASTM F3125 תפס את מקומו של תקנים ישנים יותר כמו A325 ו-A490, אשר גרמו לבעיות רבות במשך שנים בנוגע לדרישות, שיטות בדיקה וכיצד יושמו בפועל. כעת, תחת F3125, מה שהיה בעבר תקנים נפרדים מסווג כדרגות שונות, מה שפשט את רכישת חומרים, בדיקת אתרים ודאגה לכך שתכנונים יתאימו לכל הדרישות הנדרשות. על ידי התאמת תקני הברגים של ארצות הברית לתקנים בינלאומיים כגון ISO 898-1, שינוי זה עוזר גם לייצרנים לעבוד טוב יותר מעבר לגבולות. מה שחשוב באמת הוא ש-F3125 יוצר תת-קטגוריות ברורות כמו F3125/A325 סוג 1 או סוג 3. הבחנות אלו מציינות במדויק איזה סוג חומרים השתמשו, כיצד טופלו במהלך הייצור, ואיפה יש להציב אותם בפרויקטים בנייה אמיתיים. בכך מופחתים שגיאות בהתקנת ברגים במבנים חשובים, החל ממגדלי משרדים, דרך אצטדיוני ספורט ועד גשרים גדולים.

ספרי עוצמה למתיחה ולכישור: 120/105 ksi (דרגה A325) לעומת 150/130 ksi (דרגה A490)

בבחירת ברגי מבנה, עוצמת המתיחה והכישור נותרות הגורמים המרכזיים שעליהם מתבססים מהנדסים. לברגי דרגה A325 יש עוצמת מתיחה מינימלית של כ-120 ksi ועוצמת כישור של כ-105 ksi. מפרט זה מספיק עבור מסגרות בניין סטנדרטיות וקשתות גג, במיוחד כאשר העיצוב דורש דUCTILITY טוב ומסוגל לסבול לחצים חוזרים לאורך זמן. מעבר לברגים מדרגה A490 מביא עימם ביצועים מוגברים בצורה משמעותית. הם מגיעים לעוצמת מתיחה של 150 ksi ול-130 ksi בכישור. בשל הקיבולת המוגברת הזו, הברגים הופכים לנחוצים בסיטואציות שבהן העומסים גבוהים במיוחד, כמו בשרשראות עם תחומים ארוכים שאנו רואים כיום, מערכות חיזוק סייסמיות שצריכות לספוג הלם, ובמבנים תעשייתיים כבדים שונים שבהם כשל אינו בא בחשבון.

דרישות תכונות מכאניות שמגדירים ברגים בעלי עוצמה גבוהה

איך חוזק מתיחה, יחס הניחור, קשיות והארכת הצוואר מבטיחים אמינות מבנית

כדי לבטוח בשילוב של ברגים בעלי חוזק גבוה תחת כל תנאי מתח, עליהם לעמוד בארבעה קריטריונים מכניים מרכזיים. הדבר הראשון שצריך לבדוק הוא חוזק התוחת, אשר אמור להיות בין 120 ל-150 ksi, כדי למנוע שברים שבירים. לאחר מכן מגיע מה שנקרא יחס התרומה, כלומר עד כמה הברג יכול להתחכך לפני שבור. לפי התקן ASTM F3125, יחס זה לא אמור לעלות על 0.92. למה זה חשוב? משום שזה מאפשר לברג מספיק מתיחות לפני כשל, מה שמאוד חשוב כשבניינים נזזים במהלך רעידות אדמה. לאחר מכן יש רמת קשיות של כ-32 עד 39 HRC ברוב דרגות. הגדרה נכונה זו מבטיחה שהברג נשאר עמיד מבחוץ אך עדיין גיבוש מבפנים. אם הוא נעשה מדי קשה, אנו עלולים להיתקל בבעיות של התנווטה מימינית. אם מדי רך, החוטים יתחילו להיבלט מהר יותר מהרגיל. לבסוף, בודקים את האחוז של התארכות צוואר הברג. עבור ברגי A325, אנו רוצים לפחות 14%, ו-A490 דורש מינימום של 10%. המספרים הללו מראים לנו אם הברג יכול להימתח באופן אחיד לאורך אורכו ולהתמודד עם כוחות סיבוב ללא שבר פתאומי כאשר מחברים זזים או מפצים מטענים.

מתי להשתמש ב-ASTM A449 במקום F3125 קוטר, אורך חוט, וחידושים ליישום

ASTM A449 עדיין פועל היטב למקרים לא מבניים או מקרים מיוחדים שבהם F3125 אינו מכסה את כל הדרישות. זה כולל ברגים גדולים יותר מעל 1.5 אינץ' בקוטר, או כאלו שדורשים חוטים ארוכים יותר מהמסודר ב-F3125 עבור ברגים עד 6 אינץ' (שנשען על נוסחת 2D ועוד רבע אינץ'). הסטנדרט גם מכסה צורות מיוחדות שמופיעות בסיטואציות עבודה מציאותיות. לדוגמה: מוטות חוטמיים מלאים, ברגים עקומים, או ברגי עיגון עם ראש מתכתי מאForge בקצה אחד. סוגים אלו של ברגים מופיעים לעיתים קרובות בבסיסים והרכבת מכונות כבדות. A449 מאפשר רמות קשיחות עד 35 HRC ללא צורך בבדיקות התנגדות מכה, אך חסר לו בהשוואה ל-F3125 בכמה דרכים חשובות. אין מעקב הדוק אחר דגימות, אין דרישות לבדיקות מתיחה נוספות, ואין אישורי מפעל חובה ליישומים מבניים. בגלל ההבדלים הללו, מהנדסים פשוט לא יציינו A449 עבור חיבורים פלטיים מבניים שנכללים תחת AISC 360 או مواصفות RCSC. פרויקטים כאלה דורשים תאימות מלאה ל-F3125.

רכיבים תומכים: ברגים, כ washers, ומערכות עיגון למרכבי ברגים בעלי חוזק גבוה

ברגים לפי ASTM A563 ו-A194: התאמת חוזק, בדיקת עומס הוכחה, ודרכי prevntion של כשל ברגים

בחירת האגודות הנכונות היא לא רק עניין של תוספת – אלא קריטית לשימור מפרקים חזקים ומאובטחים. קיימים שני תקנים עיקריים הפועלים כאן. ASTM A563 עוסק באגודות סטנדרטיות מפלדת פחמן או פלדה יתירנית שעובדות עם ברגים מבניים. לעומת זאת, ASTM A194 עוסק באגודות עמידות במיוחד לעומס גבוה, המיועדות לסביבות חמות, כמו דרגות 2H, 4 ו-7 המשולבות עם ברגי A490 בתנאים מאתגרים במיוחד. כל התקנים האלה מתרכזים ברעיון בסיסי אחד: אגודות חייבות להיות לפחות חזקות כמו הברהים המתאימים להן. לדוגמה, אגודות דרגה DH מהתקן A563 תוכננו במיוחד כדי שלא ייפרמו בעת איטום על ברגי A490 כבדים. גם כל שורה צריכה לעבור בדיקת עומס הוכחה, בה מפעילים 120% מכוח העומס שהאגודה אמורה לעמוד בו לפני שהיא מציגה סימני כשל. בדיקה זו בודקת אם הכל נשאר יציב תחת לחץ ומאשרת שהתושבים מחזיקים יחד בצורה תקינה. שימוש באגודות לא תואמות או שאינן עומדות בדרישות מאפשר בעיות כמו התפתחות סדקים כתוצאה ממאמץ, התרופפות ברגים בגלל רעידה, ואיבוד מתח במפרקים לאורך זמן. הוספת כ washers שטוחים מאולתרים לפי ASTM F436 עוזרת לפזר את כוח הכפיפה בצורה טובה יותר על פני השטחים. כ washers משופעים או כדוריים גם כן מסייעים רבות בפיזור מאמצים כאשר השטחים אינם מושלמים, למשל בלוחות בסיס או בכפות של קורה. בנוגע לחיבורים, נטילת חוטים (rolled threads) הפכה לפרקטיקה סטנדרטית עבור ברגי F3125, dado שהם עמידים יותרภายใตמאמצים חוזרים ונשנים ושומרים על צורה עקבית לאורך כל מחזור החיים שלהם, ביחס לחוטים חתוכים.

תאימות ספציפית ליישום: גשרים, מסגרות פלדה ובולמי עמידות לאשיות בעלות חוזק גבוה

נירוסטה סוג 3 לעומת גלוואני: בחירת בולמי עמידות לאשיות בעלות חוזק גבוה לפי הסביבה

מהנדסים צריכים לתכנן עמידות בפני קורוזיה במקום לקוות שזה יקרה במקרה. ברגים מסוג פלדת אל חימוץ 3 (ASTM A320 Grade L7) שעוצבו בתחילה לשימוש בתנאי מזג אוויר קרים הפכו לפופולריים כיוון שהם עמידים בפני קורוזיה נקודתית ובקורוזיה בסדקים בתנאים קיצוניים כמו חשיפה למים מלוחים, אזורים לעיבוד כימי או מקומות שטופלו באמצעות מלח דרכי. הרגים הללו יוצרים שכבת חימוץ מגינה באופן טבעי, ולכן הם אינם זקוקים לתחזוקה רגילה ויוכלו לשרוד שנים רבות גם בסביבות קשות. זה הופך אותם להשקעה שווה את עלותם הנוספת בעת בניית מבנים כמו כונניות נפט ימיות, גשרים חופיים או מתקני טיפול בשפכים. מאידך, ברגים מוגנזים בשיטת טבילת חם (ASTM F2329) מקבלים את ההגנה שלהם מחיפוי זינק שמופעל לאחר הייצור. הם פועלים היטב בערים, במפעלים או באזורי כפר שבהם לא נמצא הרבה מלח באוויר. אך יש להזהיר מפני בעיות כאשר ברגים אלו מצויים בתנאי מים מלוחים מתמשכים או קרקע חומצית. החיפוי יכול להיגמר במהירות, ולפעמים הוא מתנפח במהלך ההתקנה אם עובי החיפוי עבה מדי לפי المواصفות. עבור מבני פלדה בתוך האדמה שבהם נערכות בדיקות תקופתיות והברגים ניתנים לחיזוק מחדש, ברגים מוגנזים מציעים יחס תמורה טוב. כשמדובר בסיכוני קורוזיה חמורים או במצבים שבהם איננו בטוחים מה יקרה, רבים מהспécialיסטים בוחרים כיום בפלדות אל חימוץ דופלקס כמו ASTM A193 Grade B8M Class 2 או בחיפויים מיוחדים המקיימים את תקני ASTM F1160 עבור חיבורים חשובים במבנים.