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LRFD vs ASD

Cos'è ASD e LRFD?

ASD e LRFD sono metodologie o filosofie che forniscono un flusso di lavoro generale per la progettazione di elementi strutturali. La progettazione di elementi strutturali mira a salvaguardare la salute pubblica, sicurezza, e il benessere generale degli occupanti della struttura e della struttura stessa. Questo obiettivo è raggiunto quando gli elementi della struttura sono proporzionati in modo tale che, sotto determinati carichi, non raggiungono uno stato limite.

Da una parte, LRFD sta per Load and Resistance Factor Design. In breve, consiste nel proporzionare elementi strutturali utilizzando alcuni fattori per ridurne la resistenza in modo tale che non si raggiunga alcuno stato limite applicabile quando la struttura è soggetta ad alcuni combinazioni di carico LRFD appropriate. Queste combinazioni di carico sono il risultato della scomposizione in fattori dell'effettivo (nominale) carichi da altri fattori per ottenere condizioni di carico dello stato finale. Nella progettazione di strutture in acciaio e legno, il termine “LRFD” è usato per fare riferimento a questo metodo, però, per la progettazione di strutture in calcestruzzo e muratura il termine “disegno di forza” è preferito quando si fa riferimento a questo metodo.

SkyCiv S3D che mostra i risultati del progetto secondo AISC 360 16 LRFD

D'altro canto, ASD sta per Progettazione di sollecitazioni ammissibili (Also sometimes referred to as Permissible Stress Design). In sintesi, consiste nel proporzionare gli elementi strutturali in modo tale che le sollecitazioni calcolate elasticamente nella fase di analisi sotto carichi nominali non superino una determinata sollecitazione ammissibile. Questo metodo è anche noto come “progettazione dello stress lavorativo”. Carichi nominali, in cui si calcolano le sollecitazioni elastiche, venire dal Combinazioni di carico ASD.

SkyCiv S3D che mostra i risultati del progetto secondo AISC 360 16 ASD

Qual è la differenza tra praticità e forza?

Esistono due tipi di stati limite; manutenibilità e forza. Stato limite di esercizio si raggiunge quando la struttura è giudicata non utile per la sua funzione prevista, questo è normalmente associato a limiti di deflessione o spostamento. La definizione AISC di Manutenibilità è “uno stato in quale la funzione di una building, il suo aspetto, mantenerecapacità, durabilità, e conforto dei suoi occupanti sono conservati ai sensi del nmal uso”. Stato limite di forza si raggiunge quando la struttura diventa pericolante, prima del collasso finale quando viene superata la resistenza del materiale.

In generale, manutenibilità dovrebbe essere soddisfatto invece i limiti di forza assicurano sicurezza della struttura e Deve essere raggiunto. Un buon modo per vedere questo è qual è il risultato o l'effetto del superamento di questi stati limite? Se vengono raggiunti i limiti di forza, è probabile che la struttura subisca alcune gravi conseguenze come l'instabilità, instabilità, cedimento o completo fallimento. Se vengono superati i problemi di manutenzione, questi generalmente influenzano le persone e l'uso dell'edificio, per esempio gli occupanti possono sentirsi a disagiofortable se c'è eccessiva deforzioni o vibrazioni nell'edificio. Questo non è per sottovalutare la severità o la serietà di soddisfare i controlli di funzionalità, in quanto questi sono generalmente richiesti contrattualmente, incidono sull'uso dell'edificio e sono estremamente costosi da rettificare in caso di guasto.

Principali differenze tra ASD e LRFD

Combinazioni di carico

Quando si utilizza ASD, i fattori delle combinazioni di carico non aumentano il valore dei carichi di servizio combinati ma rappresentano i carichi di servizio effettivi. La maggior parte delle combinazioni in ASD include il carico morto con un fattore unitario, e quando combinato con carichi dinamici come il vento, neve, e terremoto, questi ultimi vengono moltiplicati per un numero inferiore a uno, rappresentando un equilibrio tra la probabilità della natura, economia, e sicurezza. Per maggiori informazioni, controlla il Articolo sulle combinazioni di carico ASD.

In contrasto, le combinazioni di carico in LRFD aumentano i valori dei carichi di servizio, utilizzando fattori maggiori di uno nella maggior parte delle combinazioni. Questi fattori spiegano l'incertezza sui carichi dinamici, e la possibilità di superare i carichi statici previsti durante il ciclo di vita della struttura. Per maggiori informazioni, controlla il Articolo combinazioni di carico LRFD.

Disuguaglianze di stato limite

Per DSA, la disuguaglianza di stato limite è espressa come:

\(R_a leq frac{R_n}{\Omega}\)

Dove \(RA), è la resistenza richiesta in base ai carichi applicati come da Combinazioni di carico ASD. \(R_n\) è la resistenza nominale fornita dall'elemento controllato, e \(\Omega\) è il fattore di sicurezza. La frazione a destra corrisponde al forza ammissibile, che è il limite superiore teoricamente imposto al materiale della struttura.

Per LRFD, la disuguaglianza di stato limite è simile a questa:

\(R_a leq phi cdot R_n)

Dove \(RA), è la resistenza richiesta in base ai carichi applicati come da Combinazioni di carico LRFD. \(R_n\) è la resistenza nominale fornita dall'elemento controllato, e \(\phi\) è il fattore di resistenza che varia a seconda dello stato limite che si sta verificando. La frazione a destra corrisponde al forza progettuale, che è il limite superiore teoricamente imposto al materiale della struttura.

Forza disponibile

Nell'ASD, la forza disponibile è indicata come forza ammissibile, mentre in LRFD si chiama forza del progetto. Nelle disuguaglianze di stato limite, è il termine sul lato destro. Graficamente, in una generica curva deformazione-sollecitazione del materiale, la forza disponibile appare come nell'immagine qui sotto, dove la forza disponibile per ASD è nettamente inferiore a quella per LRFD. però, questo non significa che LRFD sia sempre meno conservativo di ASD a causa della forza richiesta (lato sinistro della disuguaglianza) è anche ampliato da alcuni fattori in LRFD.

Forza disponibile per ASD vs LRFD

Fattore di sicurezza

Per la filosofia ASD, il fattore di sicurezza è considerato costante nelle diverse combinazioni di carico, varia solo per le diverse condizioni di stato limite: forza assiale, momento flettente, momento torcente, e forza di taglio.

Per LRFD, il fattore di sicurezza non è esplicito nella disuguaglianza di stato limite, ma un effettivo fattore di sicurezza può essere derivato come segue:

\(R_a = U cdot (R_{servizio; carichi}) \leq \phi \cdot R_n\)

\(R_{servizio; carichi} \leq frac{R_n}{U/\phi} = frac{R_n}{\Omega_{eff, \; LRFD}}\)

Dove \(U\) sono i diversi fattori di carico specifici per ciascuna combinazione di carico, pertanto il fattore di sicurezza effettivo in LRFD varia a seconda della combinazione di carico e della condizione dello stato limite (curvatura, cesoia, assiale, torsione) considerato. Detto ciò, LRFD spiega meglio l'incertezza dei carichi applicati e la forza disponibile, spalmando i fattori nelle diverse combinazioni di carico e nelle condizioni di stato limite.

Flowchart Comparison

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

Usa SkyCiv per eseguire controlli di progettazione utilizzando LRFD o ASD

Utilizzando SkyCiv, è possibile eseguire verifiche progettuali su una struttura, utilizzando le metodologie LRFD e ASD. Per entrambi, offriamo rapporti di calcolo dettagliati che rendono facile capire cosa sta facendo il software.

SkyCiv S3D che mostra rapporti di progettazione dettagliati per ASD e LRFD

Riferimenti

  1. 2015 Codice edilizio internazionale. Consiglio internazionale del codice, 2015.

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Sviluppatore di prodotti Oscar Sanchez
Oscar Sanchez
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