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LRFD vs ASD

O que é TEA e LRFD?

ASD e LRFD são metodologias ou filosofias que fornecem um fluxo de trabalho geral para o projeto de elementos estruturais. Projetar elementos estruturais visa salvaguardar a saúde pública, segurança, e bem-estar geral dos ocupantes da estrutura e da própria estrutura. Este objetivo é cumprido quando os elementos da estrutura são proporcionados de tal forma que, sob certas cargas, não atingem um estado limite.

Por um lado, LRFD significa Projeto de Fator de Carga e Resistência. Resumidamente, consiste em proporcionar elementos estruturais usando alguns fatores para reduzir sua resistência de modo que nenhum estado limite aplicável seja alcançado quando a estrutura estiver submetida a algum combinações de carga LRFD apropriadas. Essas combinações de carga são o resultado de fatorar o real (nominal) cargas por outros fatores para obter as condições de carga do estado final. No projeto de estruturas de aço e madeira, O termo “LRFD” é usado para se referir a este método, Contudo, para o projeto de estruturas de concreto e alvenaria o termo “design de força” é preferível quando se refere a este método.

SkyCiv S3D mostrando os resultados do projeto conforme AISC 360 16 LRFD

Por outro lado, ASD significa Design de Estresse Permitido (Também às vezes referido como Projeto de Tensão Admissível). Resumindo, consiste em proporcionar membros estruturais de modo que as tensões computadas elasticamente no estágio de análise sob cargas nominais não excedam alguma tensão admissível especificada. Este método também é conhecido como “projeto de estresse de trabalho”. Cargas nominais, sob o qual as tensões elásticas são calculadas, vem do Combinações de carga ASD.

SkyCiv S3D mostrando os resultados do projeto conforme AISC 360 16 ASD

Qual é a diferença entre capacidade de manutenção e resistência?

Existem dois tipos de estados limites; facilidade de serviço e força. Estado limite de serviço é alcançado quando a estrutura é julgada não ser útil para sua função pretendida, isso está normalmente associado a limites de deflexão ou deslocamento. A definição AISC de Serviceability é “um estado em qual a função de um building, sua aparência, manterhabilidade, durabilidade, e conforto de seus ocupantes são preservados sob nemmal uso." Estado limite de força é alcançado quando a estrutura se torna insegura, antes do colapso final quando a resistência do material é excedida.

No geral, facilidade de manutenção deve ser cumprido enquanto limites de força garantem segurança da estrutura e deve ser encontrado. Uma boa maneira de ver isso é qual é o resultado ou efeito desses estados limites sendo excedidos? Se os limites de força forem atingidos, é provável que a estrutura sofra algumas consequências graves, como flambagem, instabilidade, cedência ou falha completa. Se os problemas de manutenção forem excedidos, estes geralmente afetam as pessoas e o uso do edifício, por exemplo, os ocupantes podem se sentir desconfortáveisfortável se houver defor excessivoções ou vibrações no edifício. Isso não é para descartar a gravidade ou a seriedade de atender às verificações de manutenção, uma vez que estes são geralmente exigidos contratualmente, afetam o uso do edifício e são extremamente caros para corrigir se ocorrer falha.

Principais diferenças entre ASD e LRFD

Carregar combinações

Ao usar o TEA, os fatores de combinações de carga não aumentam o valor das cargas de serviço sendo combinadas, mas representam as cargas de serviço reais. A maioria das combinações em ASD inclui carga permanente com um fator unitário, e quando combinado com cargas dinâmicas como o vento, neve, e terremoto, os últimos são multiplicados por um número menor que um, contabilizando um equilíbrio entre a probabilidade da natureza, economia, E segurança. Para maiores informações, Verifica a artigo de combinações de carga ASD.

Em contraste, combinações de carga em LRFD aumentam os valores das cargas de serviço, usando fatores maiores que um na maioria das combinações. Esses fatores respondem pela incerteza sobre cargas dinâmicas, e a possibilidade de ultrapassar as cargas estáticas esperadas durante o ciclo de vida da estrutura. Para maiores informações, Verifica a artigo de combinações de carga LRFD.

Desigualdades de estado limite

para TEA, a desigualdade do estado limite é expressa como:

\(R_a \leq \frac{R_n}{\Ómega}\)

Onde \(R_a\), é a força necessária com base nas cargas aplicadas de acordo com o Combinações de carga ASD. \(R_n\) é a força nominal fornecida pelo membro verificado, e \(\Omega\) é o fator de segurança. A fração à direita corresponde ao força permitida, que é o limite superior teoricamente imposto ao material da estrutura.

Para LRFD, a desigualdade do estado limite se parece com isso:

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

Onde \(R_a\), é a força necessária com base nas cargas aplicadas de acordo com o Combinações de carga LRFD. \(R_n\) é a força nominal fornecida pelo membro verificado, e \(\phi\) é o fator de resistência que varia dependendo do estado limite que está sendo verificado. A fração à direita corresponde ao força do projeto, que é o limite superior teoricamente imposto ao material da estrutura.

Força disponível

em TEA, a resistência disponível é referida como resistência admissível, enquanto no LRFD é chamado de força de projeto. Nas desigualdades de estado limite, é o termo do lado direito. Graficamente, em uma curva de tensão-tensão de material genérico, a força disponível se parece com a imagem abaixo, onde a força disponível para ASD é claramente menor do que a de LRFD. Contudo, isso não significa que o LRFD é sempre menos conservador do que o ASD porque a resistência necessária (lado esquerdo da desigualdade) também é ampliado por alguns fatores no LRFD.

Força disponível para ASD vs LRFD

Fator de segurança

Para a filosofia ASD, o fator de segurança é considerado constante nas diferentes combinações de carga, varia apenas para as diferentes condições de estado limite: força axial, momento de flexão, momento de torção, e força de cisalhamento.

Para LRFD, o fator de segurança não está explícito na desigualdade do estado limite, mas um fator efetivo de segurança pode ser derivado da seguinte forma:

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

\(R_{service\; cargas} \leq frac{R_n}{U/\phi} = frac{R_n}{\Ómega_{ef, \; LRFD}}\)

Onde \(U\) são os diferentes fatores de carga que são específicos para cada combinação de carga, portanto, o fator efetivo de segurança em LRFD varia dependendo da combinação de carga e condição de estado limite (curvatura, tesoura, axial, torção) considerado. Dito isto, O LRFD leva em conta melhor a incerteza das cargas aplicadas e a força disponível, espalhando os fatores nas diferentes combinações de carga e as condições do estado limite.

Comparação de Fluxograma

Para uma comparação adicional entre Estado Limite e ASD (ou Estresse Admissível), consulte o diagrama abaixo:

Use o SkyCiv para executar verificações de projeto usando LRFD ou ASD

Usando SkyCiv, é possível executar verificações de projeto em uma estrutura, usando as metodologias LRFD e ASD. Para ambos, oferecemos relatórios de cálculo detalhados que facilitam a compreensão do que o software está fazendo.

SkyCiv S3D mostrando relatórios de projeto detalhados para ASD e LRFD

Referências

  1. 2015 Código Internacional de Construção. Conselho do Código Internacional, 2015.

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oscar sanches
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