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LRFD対ASD

ASDおよびLRFDとは?

ASD と LRFD は、構造要素の設計の一般的なワークフローを提供する方法論または哲学です。. 構造要素の設計は、公衆衛生の保護を目的としています, 安全性, 構造物および構造物自体の居住者の一般的な福利厚生. この目的は、構造内の要素が次のような方法で比例している場合に達成されます。, 特定の負荷の下で, 彼らは限界状態に達していません.

一方では, LRFD Load and Resistance Factor Designの略. 要するに, それは、構造が何らかの影響を受けたときに適用可能な限界状態に達しないように、いくつかの要因を使用してそれらの抵抗を減らすために構造要素を比例させることからなる 適切なLRFD負荷の組み合わせ. これらの荷重の組み合わせは、実際の荷重を因数分解した結果です。 (公称) 最終的な状態の荷重条件を取得するための他の要因による荷重. 鋼構造と木造構造の設計において, 用語 “LRFD” このメソッドを参照するために使用されます, しかしながら, コンクリートおよび石積み構造の設計のための用語 “強度設計” この方法を参照する場合は、.

AISCに従って設計結果を示すSkyCiv S3D 360 16 LRFD

一方, ASD 許容応力設計の略 (許容応力設計と呼ばれることもあります). 要約すれば, これは、公称荷重下での解析段階で弾性的に計算された応力が、指定された許容応力を超えないように、構造部材を比例配分することで構成されます。. この方法は、としても知られています。 “作業ストレス設計”. 定格荷重, 弾性応力が計算される条件, から来る ASD負荷の組み合わせ.

AISCに従って設計結果を示すSkyCiv S3D 360 16 ASD

保守性と強度の違いは何ですか?

限界状態には2種類あります; 整備性と強度. 保守限界状態 構造が意図された機能に役立たないと判断された場合に達します, これは通常、たわみまたは変位の制限に関連しています。. Serviceability の AISC 定義は次のとおりです。 「ある状態 ビルドの機能している, その外観, 維持能力, 耐久性, と快適さ その居住者のマル 利用方法。" 強度限界状態 構造が安全でなくなったときに到達します, 材料強度を超えた最終的な崩壊の前に.

一般に, 保守性 満たされるべき 一方 強度制限を確保 構造物の安全性と 満たされなければなりません. これを調べる良い方法は、これらの制限状態を超えた結果または影響が何であるかです? 強度制限に達した場合, 構造は、座屈などの深刻な結果を招く可能性があります。, 不安定, 降伏または完全な失敗. 保守性の問題を超えた場合, これらは一般的に人々と建物の使用に影響を与えます, たとえば、居住者は不快に感じるかもしれません過度な変形がある場合は fortable建物の動きや振動. これは、保守性チェックを満たすことの厳しさや深刻さを軽視するものではありません, これらは一般的に契約上必要とされるため, 建物の使用に影響を与え、障害が発生した場合の修正には非常に費用がかかります.

ASDとLRFDの主な違い

荷重の組み合わせ

ASD使用時, 負荷結合係数は、結合されるサービス負荷の値を増加させるのではなく、実際のサービス負荷を表します. ASD のほとんどの組み合わせには、単位係数の死荷重が含まれます, 風のような動的荷重と組み合わせると, 雪, と地震, 後者は1未満の数で乗算されます, 自然の確率の間のバランスを説明する, 経済, と安全. 詳細については, を確認してください ASD負荷の組み合わせに関する記事.

対照的に, LRFD の負荷の組み合わせは、サービス負荷の値を増加させます, ほとんどの組み合わせで 1 より大きい係数を使用する. これらの要因により、動的負荷に関する不確実性が説明されます, 構造のライフサイクル中に予想される静的荷重を超える可能性. 詳細については, を確認してください LRFD 負荷の組み合わせに関する記事.

状態の不等式を制限する

ASDの場合, 極限状態の不等式は次のように表されます。:

\(R_a \leq \frac{R_n}{\オメガ}\)

どこ \(R_a\), に従って適用される負荷に基づく必要な強度です。 ASD負荷の組み合わせ. \(R_n\) チェックされたメンバーによって提供される公称強度です, そして \(\Omega\) それは 安全率. 右側の分数は、 許容強度, これは、構造材料に課される理論上の上限です。.

LRFDの場合, 限界状態の不等式は次のようになります:

\(R_a \leq \phi \cdot R_n\)

どこ \(R_a\), に従って適用される負荷に基づく必要な強度です。 LRFD 荷重の組み合わせ. \(R_n\) チェックされたメンバーによって提供される公称強度です, そして \(\ファイ) それは 抵抗係数 これは、チェックされている制限状態によって異なります. 右側の分数は、 設計強度, これは、構造材料に課される理論上の上限です。.

利用可能な強度

ASDで, 使用可能な強度は許容強度と呼ばれます, 一方、LRFD では設計強度と呼ばれます。. 限界状態の不等式では, 右辺の項です. グラフィカルに, 一般的な材料のひずみ-応力曲線, 利用可能な強度は下の図のようになります, ASDの利用可能な強度がLRFDの強度よりも明らかに低い場合. しかしながら, これは、LRFD が常に ASD より保守的でないという意味ではありません。 (不等式の左辺) LRFDのいくつかの要因によっても拡大されます.

ASD と LRFD の利用可能な強度

安全率

ASDの哲学のために, 安全率は、さまざまな負荷の組み合わせで一定と見なされます, 異なる限界状態条件に対してのみ変化します: 軸力, 曲げモーメント, ねじりモーメント, およびせん断力.

LRFDの場合, 極限状態の不等式では安全率が明示的ではありません, しかし、有効な安全率は次のように導き出すことができます:

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

\(R_{service\; 負荷} \leq frac{R_n}{U/\phi} = frac{R_n}{\オメガ_{eff, \; LRFD}}\)

どこ \(U\) 各荷重の組み合わせに固有のさまざまな荷重係数, したがって、LRFD の実効安全率は、負荷の組み合わせと制限状態の条件によって異なります。 (曲げ, 剪断, アキシャル, ねじれ) 考慮. とはいえ, LRFD は、適用される荷重の不確実性と利用可能な強度をより適切に説明します, さまざまな負荷の組み合わせと限界状態条件での要因の分散.

フローチャートの比較

Limit State と ASD をさらに比較するには (または許容応力), 下の図を参照してください:

LRFD または ASD を使用して設計チェックを実行するには、SkyCiv を使用します

SkyCivの使用, 構造物に対して設計チェックを実行することが可能です, LRFD と ASD の方法論を使用する. 両方のための, ソフトウェアが何をしているかを簡単に理解できる詳細な計算レポートを提供します.

ASDおよびLRFDの詳細な設計レポートを示すSkyCiv S3D

参考文献

  1. 2015 国際建築基準. 国際規範評議会, 2015.

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