Wat is ASS en LRFD?
ASD en LRFD zijn methodologieën of filosofieën die een algemene workflow bieden voor het ontwerpen van structurele elementen. Het ontwerpen van structurele elementen is gericht op het waarborgen van de volksgezondheid, veiligheid, en algemeen welzijn van de gebruikers van de constructie en de constructie zelf. Dit doel wordt bereikt wanneer elementen in de constructie zo worden geproportioneerd dat:, onder bepaalde belastingen, ze bereiken geen grenstoestand.
Aan de ene kant, LRFD staat voor Load and Resistance Factor Design. Kortom, het bestaat uit het proportioneren van structurele elementen met behulp van enkele factoren om hun weerstand te verminderen, zodat er geen toepasselijke grenstoestand wordt bereikt wanneer de structuur wordt onderworpen aan een aantal geschikte LRFD-belastingscombinaties. Die belastingscombinaties zijn het resultaat van het in rekening brengen van de werkelijke (nominaal) laadt door andere factoren om de ultieme laadcondities te krijgen. Bij het ontwerpen van staal- en houtconstructies, de voorwaarde “LRFD” wordt gebruikt om naar deze methode te verwijzen, echter, voor het ontwerp van beton- en metselwerkconstructies de term “sterkte ontwerp” heeft de voorkeur bij het verwijzen naar deze methode.
Anderzijds, ASD staat voor Allowable Stress Design (Ook wel Permissible Stress Design genoemd). samengevat, het bestaat uit zodanige proportionele constructiedelen dat de elastisch berekende spanningen in de analysefase onder nominale belastingen een gespecificeerde toelaatbare spanning niet overschrijden. Deze methode is ook bekend als: “werkstress ontwerp”. Nominale belastingen, waaronder de elastische spanningen worden berekend, kom uit de ASD-belastingscombinaties.
Wat is het verschil tussen onderhoudbaarheid en kracht?
Er zijn twee soorten grenstoestanden:; bruikbaarheid en kracht. Grenstoestand bruikbaarheid wordt bereikt wanneer wordt geoordeeld dat de structuur niet bruikbaar is voor de bedoelde functie, dit wordt normaal gesproken geassocieerd met doorbuigings- of verplaatsingslimieten. De AISC-definitie van Serviceability is “een staat in wat de functie van een gebouw ising, zijn uiterlijk, behoudenvermogen, duurzaamheid, en comfort van de inzittenden worden bewaard onder nochmal gebruik." Kracht limiet staat wordt bereikt wanneer de constructie onveilig wordt, voorafgaand aan de uiteindelijke ineenstorting wanneer de materiaalsterkte wordt overschreden.
In het algemeen, bruikbaarheid moet worden voldaan terwijl krachtgrenzen zorgen veiligheid van de structuur en moet worden voldaan. Een goede manier om hiernaar te kijken is wat de uitkomst of het effect is van het overschrijden van deze grenstoestanden? Als de krachtlimieten zijn bereikt, de constructie zal waarschijnlijk enkele ernstige gevolgen ondervinden, zoals knikken, instabiliteit, meegeven of volledig mislukken. Als onderhoudbaarheidsproblemen worden overschreden, deze hebben over het algemeen invloed op de mensen en het gebruik van het gebouw, de bewoners kunnen zich bijvoorbeeld ongemakkelijk voelenfortable als er overmatige defor isbewegingen of trillingen in het gebouw. Dit is niet om de ernst of de ernst van het voldoen aan bruikbaarheidscontroles te onderschatten, aangezien deze over het algemeen contractueel vereist zijn, het gebruik van het gebouw beïnvloeden en zijn extreem duur om te herstellen als er een storing optreedt.
Belangrijkste verschillen tussen ASS en LRFD
Belastingcombinaties
Bij gebruik van ASS, de belastingscombinatiefactoren verhogen niet de waarde van de servicebelastingen die worden gecombineerd, maar vertegenwoordigen de daadwerkelijke servicebelastingen. De meeste combinaties in ASD omvatten dode belasting met een eenheidsfactor, en in combinatie met dynamische belastingen zoals wind, sneeuw, en aardbeving, de laatste worden vermenigvuldigd met een getal kleiner dan één, rekening houdend met een evenwicht tussen de waarschijnlijkheid van de natuur, economie, en veiligheid. Voor meer informatie, controleer de Artikel over ASD-belastingscombinaties.
In tegenstelling tot, belastingscombinaties in LRFD verhogen de waarden van servicebelastingen, met behulp van factoren groter dan één in de meeste combinaties. Deze factoren verklaren de onzekerheid over dynamische belastingen, en de mogelijkheid om de verwachte statische belastingen tijdens de levenscyclus van de constructie te overschrijden. Voor meer informatie, controleer de LRFD belastingcombinaties artikel.
Beperk staatsongelijkheid
Voor ASS, de ongelijkheid van de grenstoestand wordt uitgedrukt als:
\(R_a leq frac{R_n}{\Omega}\)
Waar \(R_a), is de vereiste sterkte op basis van de belastingen die worden toegepast volgens de ASD-belastingscombinaties. \(R_n\) is de nominale sterkte die wordt geleverd door het gecontroleerde lid, en \(\Omega\) is de veiligheidsfactor. De breuk aan de rechterkant komt overeen met de toelaatbare kracht, wat de bovengrens is die theoretisch wordt opgelegd aan het structuurmateriaal.
Voor LRFD, de ongelijkheid van de grenstoestand ziet er als volgt uit:
\(R_a \leq \phi \cdot R_n\)
Waar \(R_a), is de vereiste sterkte op basis van de belastingen die worden toegepast volgens de LRFD belastingscombinaties. \(R_n\) is de nominale sterkte die wordt geleverd door het gecontroleerde lid, en \(\phi) is de weerstandsfactor die varieert afhankelijk van de gecontroleerde grenstoestand. De breuk aan de rechterkant komt overeen met de ontwerp sterkte, wat de bovengrens is die theoretisch wordt opgelegd aan het structuurmateriaal.
Beschikbare sterkte
Bij ASS, de beschikbare sterkte wordt toegestane sterkte genoemd, terwijl het in LRFD ontwerpsterkte wordt genoemd. In de grenstoestand ongelijkheden, het is de term aan de rechterkant. Grafisch, in een generieke materiaalrek-spanningscurve, de beschikbare sterkte ziet eruit zoals op onderstaande afbeelding, waarbij de beschikbare sterkte voor ASS duidelijk lager is dan die voor LRFD. Echter, dit betekent niet dat LRFD altijd minder conservatief is dan ASS vanwege de vereiste kracht (linkerkant van de ongelijkheid) wordt ook opgeschaald door een aantal factoren in LRFD.
Veiligheidsfactor
Voor de ASS-filosofie, de veiligheidsfactor wordt als constant beschouwd voor de verschillende belastingscombinaties, het varieert alleen voor de verschillende grenstoestanden: axiale kracht, buigend moment, torsie moment, en afschuifkracht.
Voor LRFD, de factor veiligheid is niet expliciet aanwezig in de grenstoestandsongelijkheid, maar een effectieve veiligheidsfactor kan als volgt worden afgeleid:
\(R_a = U cdot (R_{dienst; ladingen}) \leq \phi \cdot R_n\)
\(R_{dienst; ladingen} \leq frac{R_n}{U/\phi} = frac{R_n}{\Omega_{eff, \; LRFD}}\)
Waar \(U\) zijn de verschillende belastingsfactoren die specifiek zijn voor elke belastingscombinatie, daarom varieert de effectieve veiligheidsfactor in LRFD afhankelijk van de belastingscombinatie en de grenstoestand (buigen, schuintrekken, axiaal, torsie) beschouwd. Dat gezegd hebbende, LRFD houdt beter rekening met de onzekerheid van toegepaste belastingen en de beschikbare sterkte, het spreiden van de factoren in de verschillende belastingscombinaties en de randtoestanden.
Stroomdiagramvergelijking
Voor een verdere vergelijking tussen Limit State en ASS (of toegestane spanning), zie onderstaand schema:
Gebruik SkyCiv voor het uitvoeren van ontwerpcontroles met behulp van LRFD of ASD
SkyCiv gebruiken, het is mogelijk om ontwerpcontroles uit te voeren op een constructie, met behulp van de LRFD- en ASD-methodologieën. Voor beide, we bieden gedetailleerde berekeningsrapporten die het gemakkelijk maken om te begrijpen wat de software doet.
Referenties
- 2015 Internationale bouwcode. Internationale Code Raad, 2015.
Nieuw bij SkyCiv Structurele 3D? Schrijf je vandaag GRATIS in!
Productontwikkelaar
BEng (Civiel)
