The following guide to the difference between LRFD and ASD will go through the following topics:
What is LRFD and ASD?
Με απλά λόγια, ASD checks against allowable stresses and is an older, more traditional design process; whereas LRFD tends to be a more modern method, considering factored load forces and checking them against some maximum strength.
Το ASD και το LRFD είναι μεθοδολογίες ή φιλοσοφίες που παρέχουν μια γενική ροή εργασίας για το σχεδιασμό δομικών στοιχείων. Ο σχεδιασμός των δομικών στοιχείων στοχεύει στη διασφάλιση της δημόσιας υγείας, ασφάλεια, και τη γενική ευημερία των ενοίκων της κατασκευής και της ίδιας της δομής. Αυτός ο στόχος εκπληρώνεται όταν τα στοιχεία της δομής αναλογίζονται με τέτοιο τρόπο ώστε, κάτω από ορισμένα φορτία, δεν φτάνουν σε οριακή κατάσταση.
Σχεδιασμός συντελεστή φόρτωσης και αντίστασης (LRFD)
Από την μία, LRFD σημαίνει Load and Resistance Factor Design. Εν συντομία, αποτελείται από αναλογικά δομικά στοιχεία που χρησιμοποιούν ορισμένους παράγοντες για τη μείωση της αντίστασής τους, έτσι ώστε να μην επιτυγχάνεται η ισχύουσα οριακή κατάσταση όταν η κατασκευή υποβάλλεται σε κατάλληλους συνδυασμούς φορτίου LRFD. Αυτοί οι συνδυασμοί φορτίου είναι το αποτέλεσμα της παραγοντοποίησης του πραγματικού (ονομαστικός) φορτίζει από άλλους παράγοντες για να ληφθούν οι τελικές συνθήκες φόρτωσης κατάστασης. Στο σχεδιασμό κατασκευών από χάλυβα και ξύλο, ο όρος “LRFD” χρησιμοποιείται για να αναφερθεί σε αυτή τη μέθοδο, ωστόσο, για το σχεδιασμό κατασκευών από σκυρόδεμα και τοιχοποιία ο όρος “σχέδιο αντοχής” προτιμάται όταν αναφέρεται σε αυτή τη μέθοδο.
Επιτρεπόμενη σχεδίαση αντοχής (ASD)
Αφ 'ετέρου, ASD σημαίνει Allowable Stress Design (Επίσης μερικές φορές αναφέρεται ως Επιτρεπόμενος Σχεδιασμός Καταπόνησης). Συνοψίζοντας, αποτελείται από αναλογικά δομικά μέλη έτσι ώστε οι ελαστικά υπολογισμένες τάσεις στο στάδιο της ανάλυσης υπό ονομαστικά φορτία να μην υπερβαίνουν κάποια καθορισμένη επιτρεπόμενη τάση. Αυτή η μέθοδος είναι επίσης γνωστή ως “σχεδιασμός εργασιακής καταπόνησης”. Ονομαστικά φορτία, κάτω από το οποίο υπολογίζονται οι ελαστικές τάσεις, προέρχονται από το Συνδυασμοί φορτίου ASD.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της δυνατότητας συντήρησης και της αντοχής?
Υπάρχουν δύο τύποι οριακών καταστάσεων; λειτουργικότητα και αντοχή. Κατάσταση ορίου δυνατότητας συντήρησης επιτυγχάνεται όταν η δομή κρίνεται ότι δεν είναι χρήσιμη για την προβλεπόμενη λειτουργία της, Αυτό συνήθως συνδέεται με όρια παραμόρφωσης ή μετατόπισης. Ο ορισμός της AISC για τη δυνατότητα εξυπηρέτησης είναι «ένα κράτος σε που η λειτουργία μιας κατασκευήςεισερχόμενος, την εμφάνισή του, διατηρούνικανότητα, αντοχή, και άνεση των κατοίκων του σώζονται υπό ουδμαλ χρήση." Κατάσταση ορίου αντοχής επιτυγχάνεται όταν η κατασκευή γίνει επισφαλής, πριν από την τελική κατάρρευση όταν ξεπεραστεί η αντοχή του υλικού.
Γενικά, λειτουργικότητα πρέπει να πληρούνται ενώ τα όρια αντοχής εξασφαλίζουν ασφάλεια της δομής και πρέπει να πληρούνται. Ένας καλός τρόπος για να το δούμε αυτό είναι το αποτέλεσμα ή το αποτέλεσμα της υπέρβασης αυτών των οριακών καταστάσεων? Εάν επιτευχθούν τα Όρια Δύναμης, η κατασκευή είναι πιθανό να αντιμετωπίσει ορισμένες σοβαρές συνέπειες, όπως λυγισμό, αστάθεια, υποχώρηση ή πλήρη αποτυχία. Εάν ξεπεραστούν τα ζητήματα δυνατότητας συντήρησης, Αυτά γενικά επηρεάζουν τους ανθρώπους και τη χρήση του κτιρίου, Για παράδειγμα, οι ένοικοι μπορεί να αισθάνονται αδιάφοροιεύφορη αν υπάρχει υπερβολική ντεφόρδονήσεις ή δονήσεις στο κτίριο. Αυτό δεν σημαίνει έκπτωση της σοβαρότητας ή της σοβαρότητας των ελέγχων επισκευής, καθώς αυτά απαιτούνται γενικά συμβατικά, επηρεάζουν τη χρήση του κτιρίου και είναι εξαιρετικά δαπανηρή η διόρθωση σε περίπτωση βλάβης.
Κύριες διαφορές μεταξύ ASD και LRFD
Φόρτωση συνδυασμών
Όταν χρησιμοποιείτε ASD, οι συντελεστές συνδυασμών φορτίου δεν αυξάνουν την τιμή των φορτίων υπηρεσίας που συνδυάζονται, αλλά αντιπροσωπεύουν τα πραγματικά φορτία εξυπηρέτησης. Οι περισσότεροι από τους συνδυασμούς στο ASD περιλαμβάνουν νεκρό φορτίο με συντελεστή μονάδας, και όταν συνδυάζεται με δυναμικά φορτία όπως ο άνεμος, χιόνι, και σεισμός, τα τελευταία πολλαπλασιάζονται με έναν αριθμό μικρότερο του ενός, λογιστικοποιώντας μια ισορροπία μεταξύ της πιθανότητας της φύσης, Οικονομικά, και ασφάλεια. Για περισσότερες πληροφορίες, έλεγξε το Άρθρο συνδυασμών φορτίου ASD.
Σε αντίθεση, Οι συνδυασμοί φορτίου στο LRFD αυξάνουν τις τιμές των φορτίων υπηρεσίας, χρησιμοποιώντας παράγοντες μεγαλύτερους από έναν στους περισσότερους συνδυασμούς. Αυτοί οι παράγοντες ευθύνονται για την αβεβαιότητα σχετικά με τα δυναμικά φορτία, και τη δυνατότητα υπέρβασης των αναμενόμενων στατικών φορτίων κατά τη διάρκεια του κύκλου ζωής της κατασκευής. Για περισσότερες πληροφορίες, έλεγξε το Άρθρο συνδυασμών φορτίου LRFD.
Όριο ανισοτήτων κατάστασης
Για ASD, η ανισότητα οριακής κατάστασης εκφράζεται ως:
\(R_a \leq \frac{R_n}{\Ωμέγα}\)
Οπου \(R_a\), είναι η Απαιτούμενη Αντοχή με βάση τα φορτία που εφαρμόζονται σύμφωνα με την Συνδυασμοί φορτίου ASD. \(R_n\) είναι η Ονομαστική Αντοχή που παρέχεται από το ελεγμένο μέλος, και \(\Omega\) είναι το παράγοντας ασφάλειας. Το κλάσμα στα δεξιά αντιστοιχεί στο επιτρεπόμενη αντοχή, που είναι το ανώτερο όριο που επιβάλλεται θεωρητικά στο υλικό κατασκευής.
Για LRFD, η ανισότητα οριακής κατάστασης μοιάζει με αυτό:
\(R_a \leq \phi \cdot R_n\)
Οπου \(R_a\), είναι η Απαιτούμενη Αντοχή με βάση τα φορτία που εφαρμόζονται σύμφωνα με την Συνδυασμοί φορτίου LRFD. \(R_n\) είναι η Ονομαστική Αντοχή που παρέχεται από το ελεγμένο μέλος, και \(\φι) είναι το παράγοντα αντίστασης που ποικίλλει ανάλογα με την οριακή κατάσταση που ελέγχεται. Το κλάσμα στα δεξιά αντιστοιχεί στο δύναμη σχεδιασμού, που είναι το ανώτερο όριο που επιβάλλεται θεωρητικά στο υλικό κατασκευής.
Διαθέσιμη Αντοχή
Σε ASD, η διαθέσιμη αντοχή αναφέρεται ως επιτρεπόμενη αντοχή, ενώ στο LRFD ονομάζεται αντοχή σχεδίασης. Στην οριακή κατάσταση ανισότητες, είναι ο όρος στη δεξιά πλευρά. Γραφικά, σε μια γενική καμπύλη παραμόρφωσης-καταπόνησης υλικού, η διαθέσιμη δύναμη φαίνεται όπως στην παρακάτω εικόνα, όπου η διαθέσιμη ισχύς για ASD είναι σαφώς χαμηλότερη από αυτή για LRFD. Ωστόσο, Αυτό δεν σημαίνει ότι το LRFD είναι πάντα λιγότερο συντηρητικό από το ASD λόγω της απαιτούμενης αντοχής (αριστερή πλευρά της ανισότητας) κλιμακώνεται επίσης από ορισμένους παράγοντες στο LRFD.
Συντελεστής Ασφάλειας
Για τη φιλοσοφία της ASD, Ο συντελεστής ασφάλειας λαμβάνεται ως σταθερός στους διαφορετικούς συνδυασμούς φορτίων, ποικίλλει μόνο για τις διαφορετικές συνθήκες οριακής κατάστασης: αξονική δύναμη, στιγμή κάμψης, ροπή στρέψης, και δύναμη διάτμησης.
Για LRFD, ο παράγοντας ασφάλειας δεν είναι ρητός στην ανισότητα οριακής κατάστασης, αλλά ένας αποτελεσματικός παράγοντας ασφάλειας μπορεί να εξαχθεί ως εξής:
\(R_a = U \cdot (R_{service\; φορτία}) \leq \phi \cdot R_n\)
\(R_{service\; φορτία} \leq frac{R_n}{U/\phi} = frac{R_n}{\Ωμέγα_{εφ, \; LRFD}}\)
Οπου \(U\) είναι οι διαφορετικοί συντελεστές φορτίου που είναι συγκεκριμένοι για κάθε συνδυασμό φορτίου, Επομένως, ο αποτελεσματικός παράγοντας ασφάλειας στο LRFD ποικίλλει ανάλογα με το συνδυασμό φορτίου και την κατάσταση οριακής κατάστασης (κάμψη, κουρεύω, αξονικός, συστροφή) λαμβάνονται υπόψη. Εχοντας πεί αυτό, Το LRFD αντιπροσωπεύει καλύτερα την αβεβαιότητα των φορτίων που εφαρμόζονται και τη διαθέσιμη αντοχή, κατανομή των συντελεστών στους διαφορετικούς συνδυασμούς φορτίων και τις συνθήκες οριακής κατάστασης.
Σύγκριση διαγράμματος ροής
Για μια περαιτέρω σύγκριση μεταξύ οριακής κατάστασης και ASD (ή Επιτρεπόμενο Στρες), ανατρέξτε στο παρακάτω διάγραμμα:
Χρησιμοποιήστε το SkyCiv για την εκτέλεση ελέγχων σχεδιασμού με χρήση LRFD ή ASD
Χρησιμοποιώντας το SkyCiv, είναι δυνατή η εκτέλεση σχεδιαστικών ελέγχων σε μια κατασκευή, χρησιμοποιώντας τις μεθοδολογίες LRFD και ASD. Και για τους δύο, προσφέρουμε λεπτομερείς αναφορές υπολογισμού που διευκολύνουν την κατανόηση του τι κάνει το λογισμικό.
βιβλιογραφικές αναφορές
- 2015 Διεθνής Οικοδομικός Κώδικας. Διεθνές Συμβούλιο Κώδικα, 2015.
Νέος στο SkyCiv Structural 3D? Εγγραφείτε σήμερα δωρεάν!
Προγραμματιστής προϊόντος
BEng (Εμφύλιος)
