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LRFD contre ASD

Qu'est-ce que l'ASD et le LRFD?

ASD et LRFD sont des méthodologies ou des philosophies qui fournissent un flux de travail général pour la conception d'éléments structurels. La conception d'éléments structuraux vise à protéger la santé publique, sécurité, et le bien-être général des occupants de la structure et de la structure elle-même. Cet objectif est atteint lorsque les éléments de la structure sont proportionnés de telle manière que, sous certaines charges, ils n'atteignent pas un état limite.

D'un côté, LRFD représente la conception du facteur de charge et de résistance. En bref, il consiste à dimensionner les éléments structuraux en utilisant certains facteurs pour réduire leur résistance de telle sorte qu'aucun état limite applicable n'est atteint lorsque la structure est soumise à certains combinaisons de charge LRFD appropriées. Ces combinaisons de charge sont le résultat de la factorisation de la charge réelle (nominal) charges par d'autres facteurs pour obtenir les conditions de charge de l'état ultime. Dans la conception de structures en acier et en bois, le terme “LRFD” est utilisé pour désigner cette méthode, toutefois, pour la conception des structures en béton et en maçonnerie, le terme “force de conception” est préférable en se référant à cette méthode.

SkyCiv S3D montrant les résultats de conception selon AISC 360 16 LRFD

D'autre part, ASD signifie conception de contrainte admissible (Also sometimes referred to as Permissible Stress Design). En résumé, il consiste à dimensionner les éléments structuraux de telle sorte que les contraintes calculées élastiquement au stade de l'analyse sous les charges nominales ne dépassent pas une certaine contrainte admissible spécifiée. Cette méthode est également connue sous le nom de “conception de la contrainte de travail”. Charges nominales, sous lequel les contraintes élastiques sont calculées, viennent de la Combinaisons de charges ASD.

SkyCiv S3D montrant les résultats de conception selon AISC 360 16 ASD

Quelle est la différence entre la facilité d'entretien et la force?

Il existe deux types d'états limites; facilité d'entretien et solidité. État limite de service est atteint lorsque la structure est jugée comme n'étant pas utile pour sa fonction prévue, ceci est normalement associé aux limites de déflexion ou de déplacement. La définition AISC de l'aptitude au service est « un État dans dont la fonction d'un building, son apparence, maintenircapacité, durabilité, et confort de ses occupants sont préservés sous nimal usage." État limite de résistance est atteint lorsque la structure devient dangereuse, avant l'effondrement final lorsque la résistance du matériau est dépassée.

En général, facilité d'entretien devrait être rencontré tandis que les limites de résistance garantissent la sécurité de la structure et doit être respecté. Une bonne façon de voir cela est de savoir quel est le résultat ou l'effet du dépassement de ces états limites? Si les limites de force sont atteintes, la structure est susceptible de subir des conséquences graves telles que le flambage, instabilité, cédant ou échec complet. Si les problèmes de maintenance sont dépassés, ceux-ci affectent généralement les personnes et l'utilisation du bâtiment, par exemple, les occupants peuvent se sentir gênésconfortable s'il y a un defor excessifations ou vibrations dans le bâtiment. Il ne s'agit pas de négliger la sévérité ou le sérieux des contrôles de fonctionnement, car ceux-ci sont généralement requis par contrat, affectent l'utilisation du bâtiment et sont extrêmement coûteux à corriger en cas de défaillance.

Principales différences entre ASD et LRFD

Combinaisons de charge

Lors de l'utilisation de l'ASD, les facteurs de combinaisons de charges n'augmentent pas la valeur des charges de service combinées mais représentent les charges de service réelles. La plupart des combinaisons dans ASD incluent une charge permanente avec un facteur unitaire, et lorsqu'il est combiné avec des charges dynamiques comme le vent, neige, et tremblement de terre, ces derniers sont multipliés par un nombre inférieur à un, tenant compte d'un équilibre entre la probabilité de nature, économie, et la sécurité. Pour plus d'informations, vérifier la Article sur les combinaisons de charges ASD.

En revanche, les combinaisons de charge dans LRFD augmentent les valeurs des charges de service, en utilisant des facteurs supérieurs à un dans la plupart des combinaisons. Ces facteurs expliquent l'incertitude sur les charges dynamiques, et la possibilité de dépasser les charges statiques prévues pendant le cycle de vie de la structure. Pour plus d'informations, vérifier la Article sur les combinaisons de charge LRFD.

Inégalités d'état limite

Pour les TSA, l'inégalité à l'état limite est exprimée par:

\(R_a leq frac{R_n}{\Oméga}\)

Où \(R_a), est la résistance requise basée sur les charges appliquées conformément aux Combinaisons de charges ASD. \(R_n\) est la résistance nominale fournie par l'élément coché, et \(\Omega\) est le coefficient de sécurité. La fraction de droite correspond à la résistance admissible, qui est la limite supérieure théoriquement imposée au matériau de la structure.

Pour LRFD, l'inégalité à l'état limite ressemble à ceci:

\(R_a leq phi cdot R_n)

Où \(R_a), est la résistance requise basée sur les charges appliquées conformément aux Combinaisons de charges LRFD. \(R_n\) est la résistance nominale fournie par l'élément coché, et \(\phi\) est le facteur de résistance qui varie en fonction de l'état limite contrôlé. La fraction de droite correspond à la force de conception, qui est la limite supérieure théoriquement imposée au matériau de la structure.

Force disponible

Dans le TSA, la résistance disponible est appelée résistance admissible, tandis que dans LRFD, cela s'appelle la force de conception. Dans les inégalités aux états limites, c'est le terme à droite. Graphiquement, dans une courbe de déformation-contrainte de matériau générique, la force disponible ressemble à l'image ci-dessous, où la force disponible pour ASD est nettement inférieure à celle pour LRFD. toutefois, cela ne signifie pas que LRFD est toujours moins conservateur que ASD parce que la force requise (côté gauche de l'inégalité) est également augmentée par certains facteurs dans LRFD.

Force disponible pour ASD vs LRFD

Coefficient de sécurité

Pour la philosophie ASD, le coefficient de sécurité est considéré comme constant pour les différentes combinaisons de charge, il ne varie que pour les différentes conditions d'état limite: force axiale, moment de flexion, moment de torsion, et force de cisaillement.

Pour LRFD, le facteur de sécurité n'est pas explicite dans l'inégalité d'état limite, mais un facteur de sécurité effectif peut être dérivé comme suit:

\(R_a = U cdot (R_{un service; charges}) \leq \phi \cdot R_n\)

\(R_{un service; charges} \leq frac{R_n}{U/\phi} = frac{R_n}{\Oméga_{eff, \; LRFD}}\)

Où \(U\) sont les différents facteurs de charge spécifiques à chaque combinaison de charge, par conséquent, le facteur de sécurité effectif dans LRFD varie en fonction de la combinaison de charge et de l'état limite (pliant, tondre, axial, torsion) considéré. Cela dit, LRFD tient mieux compte de l'incertitude des charges appliquées et de la résistance disponible, répartir les facteurs dans les différentes combinaisons de charges et les états limites.

Flowchart Comparison

For a further comparison between Limit State and ASD (or Permissible Stress), refer to the diagram below:

Utilisez SkyCiv pour exécuter des vérifications de conception à l'aide de LRFD ou ASD

Utilisation de SkyCiv, il est possible d'effectuer des vérifications de conception sur une structure, en utilisant les méthodologies LRFD et ASD. Pour les deux, nous offrons des rapports de calcul détaillés qui permettent de comprendre facilement ce que fait le logiciel.

SkyCiv S3D montrant des rapports de conception détaillés pour ASD et LRFD

Références

  1. 2015 Code international du bâtiment. Conseil international du code, 2015.

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