В следующем руководстве по разнице между LRFD и ASD будут рассмотрены следующие темы.:
Что такое ЛРФД и АСД?
Проще говоря, ASD проверяет допустимые нагрузки и является более старой версией., более традиционный процесс проектирования; тогда как LRFD имеет тенденцию быть более современным методом, учет учтенных сил нагрузки и проверка их на соответствие некоторой максимальной прочности.
ASD и LRFD - это методологии или философии, которые обеспечивают общий рабочий процесс для проектирования структурных элементов.. Проектирование конструктивных элементов направлено на защиту здоровья населения., безопасность, и общее благополучие жильцов здания и самого строения. Эта цель достигается, когда элементы в структуре пропорциональны таким образом, что, при определенных нагрузках, они не достигают предельного состояния.
Расчет коэффициента нагрузки и сопротивления (LRFD)
С одной стороны, LRFD расшифровывается как расчет коэффициента нагрузки и сопротивления.. Коротко, он состоит в подборе элементов конструкции с использованием некоторых факторов для снижения их сопротивления таким образом, чтобы не было достигнуто применимое предельное состояние, когда конструкция подвергается некоторым воздействиям. соответствующие комбинации нагрузки LRFD. Эти комбинации нагрузок являются результатом факторизации фактической (номинальный) нагрузки другими факторами, чтобы получить предельные условия нагрузки состояния. При проектировании стальных и деревянных конструкций, термин “LRFD” используется для обозначения этого метода, тем не мение, для проектирования бетонных и каменных конструкций срок “прочный дизайн” предпочтительнее, когда речь идет об этом методе.
Допустимая прочность конструкции (ASD)
С другой стороны, ASD расшифровывается как допустимое напряжение (Также иногда упоминается как расчет допустимого напряжения.). В итоге, он состоит из конструктивных элементов, подобранных таким образом, чтобы упругие расчетные напряжения на этапе расчета при номинальных нагрузках не превышали некоторого заданного допустимого напряжения.. Этот метод также известен как “дизайн рабочего стресса”. Номинальные нагрузки, при котором рассчитываются упругие напряжения, родом из Комбинации нагрузки ASD.
В чем разница между работоспособностью и прочностью?
Существует два типа предельных состояний; работоспособность и прочность. Предельное состояние работоспособности достигается, когда сооружение считается непригодным для своей предполагаемой функции, это обычно связано с пределами прогиба или смещения. Определение эксплуатационной пригодности AISC: «государство в какая функция сборкиинг, его внешний вид, поддерживатьспособность, долговечность, и комфорт его обитателей сохранились ни подмал Применение." Состояние предела прочности достигается, когда конструкция становится небезопасной, до окончательного разрушения при превышении прочности материала.
В общем, работоспособность должны быть выполнены тогда как пределы прочности обеспечивают безопасность конструкции и должны быть выполнены. Хороший способ посмотреть на это - каков результат или эффект превышения этих предельных состояний.? Если предел прочности достигнут, конструкция, вероятно, испытает некоторые серьезные последствия, такие как коробление, нестабильность, выход или полный отказ. Если проблемы с удобством обслуживания превышены, они обычно влияют на людей и использование здания, например, жильцы могут чувствовать себя некомфортноfortable, если есть чрезмерная дефорколебания или вибрации в здании. Это не означает, что нельзя сбрасывать со счетов строгость или серьезность проверки пригодности к эксплуатации., поскольку они обычно требуются по контракту, влияют на использование здания, и их устранение в случае отказа чрезвычайно дорого.
Основные различия между ASD и LRFD
Комбинации нагрузки
При использовании АСД, коэффициенты комбинаций нагрузок не увеличивают значение комбинируемых эксплуатационных нагрузок, а представляют фактические эксплуатационные нагрузки. Большинство комбинаций в ASD включают статическую нагрузку с единичным коэффициентом., и в сочетании с динамическими нагрузками, такими как ветер, снег, и землетрясение, последние умножаются на число меньше единицы, учет баланса между вероятностью природы, экономика, и безопасность. Чтобы получить больше информации, проверить Статья о сочетаниях нагрузок ASD.
Наоборот, комбинации нагрузок в LRFD увеличивают значения сервисных нагрузок, использование коэффициентов больше единицы в большинстве комбинаций. Эти факторы объясняют неопределенность динамических нагрузок., и возможность превышения ожидаемых статических нагрузок в течение жизненного цикла конструкции. Чтобы получить больше информации, проверить Статья о сочетаниях нагрузок LRFD.
Неравенства предельного состояния
Для РАС, неравенство предельного состояния выражается как:
\(R_a leq frac{R_n}{\Омега}\)
куда \(Р_а), Требуемая прочность, основанная на нагрузках, приложенных в соответствии с Комбинации нагрузки ASD. \(R_n\) Номинальная прочность, предоставленная проверенным элементом, и \(\Omega\) это фактор безопасности. Дробь справа соответствует допустимая прочность, что является верхним пределом, теоретически налагаемым на материал конструкции.
Для ЛРФД, неравенство предельного состояния выглядит так:
\(R_a \leq \phi \cdot R_n\)
куда \(Р_а), Требуемая прочность, основанная на нагрузках, приложенных в соответствии с Комбинации нагрузок LRFD. \(R_n\) Номинальная прочность, предоставленная проверенным элементом, и \(\фи) это коэффициент сопротивления который варьируется в зависимости от проверяемого предельного состояния. Дробь справа соответствует расчетная прочность, что является верхним пределом, теоретически налагаемым на материал конструкции.
Доступная сила
В РАС, доступная прочность называется допустимой прочностью, в то время как в LRFD это называется расчетной прочностью. В неравенствах предельного состояния, это термин с правой стороны. Графически, на общей кривой деформации материала, доступная сила выглядит как на картинке ниже, где доступная сила для ASD явно ниже, чем для LRFD. тем не мение, это не означает, что LRFD всегда менее консервативен, чем ASD, потому что требуемая прочность (левая часть неравенства) также масштабируется некоторыми факторами в LRFD.
Фактор безопасности
Для философии ASD, коэффициент запаса принимается постоянным для различных комбинаций нагрузок., она меняется только для различных условий предельного состояния: осевая сила, изгибающий момент, крутящий момент, и поперечная сила.
Для ЛРФД, коэффициент запаса не выражен явно в неравенстве предельного состояния, но эффективный коэффициент безопасности может быть получен следующим образом:
\(R_a = U \cdot (Р_{service\; грузы}) \leq \phi \cdot R_n\)
\(Р_{service\; грузы} \leq гидроразрыв{R_n}{U/\phi} = frac{R_n}{\Омега_{эфф, \; LRFD}}\)
куда \(U\) различные коэффициенты нагрузки, характерные для каждой комбинации нагрузок, поэтому эффективный коэффициент безопасности в LRFD варьируется в зависимости от комбинации нагрузки и условия предельного состояния. (изгиб, сдвиг, осевой, кручение) считается. Это сказал, LRFD лучше учитывает неопределенность приложенных нагрузок и доступную прочность, распределение факторов в различных сочетаниях нагрузок и условиях предельного состояния.
Сравнение блок-схем
Для дальнейшего сравнения между предельным состоянием и ASD (или допустимое напряжение), см. схему ниже:
Используйте SkyCiv для проверки дизайна с помощью LRFD или ASD.
Использование SkyCiv, можно запустить проверку конструкции на конструкции, с использованием методологий LRFD и ASD. Для обоих, мы предлагаем подробные отчеты о расчетах, которые позволяют легко понять, что делает программное обеспечение.
Ссылки
- 2015 Международный строительный кодекс. Международный совет по кодексу, 2015.
Новое в SkyCiv Structural 3D? Зарегистрируйтесь сегодня бесплатно!
Разработчик продукта
BEng (гражданского)
