Qual é a diferença entre o método de tensão de trabalho e o método de estado limite no projeto de vigas, lajes, colunas e rodapés com exemplos fáceis de entender?

A maioria das estruturas é projetada usando o método do estado limite. O método de estresse no trabalho é a maneira antiga de projetar e é mais conservador.

Sob o método de tensão de trabalho, e tomando o exemplo de uma viga na flexão, uma vez que a fibra externa da seção transversal atinge a tensão de escoamento, você atingiu o limite do projeto. No projeto do estado limite final, a seção transversal pode ceder além deste ponto, para que toda a profundidade da seção transversal possa atingir a tensão de escoamento (a menos que a flambagem ocorra antes). Pode haver um aumento de 50% na capacidade, no entanto, as cargas de projeto também aumentam. No design do estado limite final, as cargas de design são fatoradas e a capacidade é fatorada. A capacidade também é fatorada no design do estresse no trabalho. Você deve ler um código de design para entender isso em detalhes. Haverá muitos livros didáticos que dão exemplos de design com base em um padrão.

O design do estado limite final das estruturas de concreto não é necessariamente mais difícil ou tedioso do que o Working Stress Design, mas se presta ao uso de software, dadas as muitas fórmulas. Essencialmente, também havia fórmulas no projeto antigo do método de estresse no trabalho. As fórmulas tornaram-se mais complexas. Existem também regras sobre redistribuição de momentos fletores, através da formação de dobradiças plásticas. Você pode descobrir que, com base na distribuição elástica dos momentos fletores, uma viga está no seu limite para dobras negativas sobre um suporte, no entanto, o momento positivo do meio da faixa está dentro da capacidade. Desde que a ductilidade seja garantida, as zonas de momento negativo podem ser tratadas como dobradiças (suportando sua capacidade, mas não mais), e qualquer carga adicional faz com que apenas o momento positivo da midspan aumente. Em muitos casos, isso não é necessário, e o design é baseado na distribuição elástica dos momentos, de acordo com o Working Stress Method, com cargas fatoradas de acordo com as regras do código.

Para alguns materiais, como o alumínio, por exemplo, a redistribuição dos momentos fletores não é permitida pelo ULSD. Isso ocorre porque o material não possui ductilidade suficiente para sofrer as deformações necessárias.

Muito simples. Custo de levantar uma folha por um elefante: 1000 $ Custo de levantar a mesma folha por uma formiga: 1 $ O que é econômico? O projeto do estresse de trabalho do elefante para transportar cargaO design do estado limite para transportar a carga

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Vou tentar colocar isso da forma mais simples possível.

A resposta de é muito mais precisa.

O conceito básico de design é bastante simples - Capacidade> Demanda. Qualquer método de design deve seguir o mesmo princípio. Seja baseado em ASD / LRFD / Performance, todo método de design depende desse princípio.

No entanto, não é tão fácil determinar cada lado dessa equação, especialmente em engenharia civil.

Para a estimativa da capacidade, é essencial um bom entendimento da mecânica dos materiais e sua relação com as propriedades dos materiais em uso. Infelizmente para nós, concreto / madeira não é o mais homogêneo dos materiais e, portanto, somos forçados a fazer várias suposições sobre seu comportamento durante o projeto. Isso pode levar à superestimação da capacidade, o que certamente não é desejado.

Na estimativa da demanda, enfrentamos um problema semelhante, principalmente no cálculo das cargas e várias suposições de comportamento por meio da mecânica dos sólidos, o que poderia levar à subestimação da demanda. Este caso também não é o desejado.

Para lidar com os problemas mencionados acima, cada método adota uma abordagem diferente. O ASD, por exemplo, não faz nada com as cargas que atuam na estrutura. Contribui com alguns fatores no lado material da equação, enquanto o LRFD usa cargas fatoradas em vez das reais atuando.

Ambas as questões abordam a incerteza à sua maneira e são aceitas. Eles também têm vantagens diferentes quando usados ​​com materiais diferentes.

O pano de fundo é que, no interesse da segurança e do conservadorismo, estamos superestimando os requisitos e, portanto, gastando mais do que precisamos.

É aqui que novos métodos de design, como o design baseado em desempenho, preenchem as lacunas por meio da adoção de uma melhor análise usando cargas e usando melhores características de material estatisticamente aprovadas para um design mais preciso e auto-suficiente.

Método de tensão de trabalho

  • As tensões em um elemento são obtidas das cargas de trabalho e comparadas às tensões permitidas.
  • O método segue o comportamento de tensão-deformação linear de ambos os materiais.
  • A relação modular pode ser usada para determinar tensões permitidas.
  • As capacidades materiais são subestimadas em grande medida. O fator de segurança é usado no método de tensão de trabalho.
  • O membro é considerado como estresse no trabalho.
  • A capacidade final de carga não pode ser prevista com precisão.
  • A principal desvantagem desse método é que ele resulta em uma seção antieconômica.

Método do estado limite

  • As tensões são obtidas das cargas do projeto e comparadas com a força do projeto.
  • Neste método, segue a relação de deformação linear, mas não a relação de tensão linear (uma das principais diferenças entre os dois métodos de projeto).
  • As tensões finais dos próprios materiais são usadas como tensões permitidas.
  • As capacidades do material não são subestimadas tanto quanto no método de tensão de trabalho. Fatores de segurança parciais são usados ​​no método de estado limite.

MÉTODO DE ESTRESSE DE TRABALHO

: É um método tradicional usado no projeto de concreto armado, em que o concreto é assumido como elástico, aço e concreto atuam juntos elasticamente, onde a relação entre cargas e tensões é linear.

PREMISSAS

:

  • Uma seção que é plano antes da dobra permanece plano após a dobra (com base na teoria da dobra, a equação de Bernoulli).
  • A ligação entre aço e concreto é perfeita com limite elástico de aço.
  • Todas as tensões de tração são realizadas por armadura e nenhuma por concreto, exceto quando especificamente permitido.
  • A relação tensão-deformação de aço e concreto sob cargas de trabalho é uma linha reta, ou seja, o módulo de elasticidade é constante.
  • A relação modular 'm' tem o valor (280 / sigmacbc), onde (sigmacbc) é a tensão de compressão permitida devido à flexão do concreto em N / mm2.

MÉTODO DE ESTADO LIMITADO

: É um método de projetar estruturas com base no conceito de segurança e sua probabilidade de segurança. Aqui, além da adição final da abordagem de carga

facilidade de manutenção

também é dada importância. O estado limite é uma condição imediatamente antes do colapso. Uma estrutura projetada pelo estado limite deve fornecer resistência e capacidade de manutenção adequadas ao longo de sua vida útil

PREMISSAS:

  • A seção plana normal ao eixo do membro permanece plana após a dobra.
  • A resistência à tração do concreto é ignorada.
  • A tensão máxima no concreto na fibra de compressão mais externa é 0,0035
  • A curva de tensão de tensão compressiva pode ser assumida como retangular, trapezoidal, parábola ou qualquer outra forma, resultando na previsão de resistência em acordos substanciais com resultados de testes

PRINCÍPIOS ESTADOS LIMITES:

Limite do estado de colapso

FLEXÃO, COMPRESSÃO, CORTE, TORSÃO

Limite do estado de manutenção

DEFLEXÃO, RACHADURA, VIBRAÇÃO.

A diferença entre os dois métodos pode ser resumida da seguinte maneira:

  • No método de tensão de trabalho, você trata cargas mortas e vivas da mesma forma, ou seja, o fator de segurança seria o mesmo, independentemente do tipo de carga (morta ou viva). Aqui, você pega as cargas totais que espera na estrutura e aplica um único fator de segurança aos membros (por exemplo, 1.5), independentemente da natureza da carga.
  • O método do estado de limite reconhece a imprevisibilidade inerente das cargas e atribui um fator de segurança muito maior às cargas vivas (aumentamos de 1,5 a 1,6), enquanto reconhece que as cargas mortas estão muito mais próximas do que calculamos (apenas multiplicamos as cargas mortas por 1.2)
  • O método do estado limite também reconhece a incerteza de diferentes modos de falha. Por exemplo, a capacidade de flexão de uma viga de concreto é bastante previsível; portanto, contamos com 90% do valor teórico. O cisalhamento no concreto, por outro lado, é muito menos previsível; portanto, contamos apenas com 70% do valor.
  • No método de tensão de trabalho, os membros são projetados para nunca ir além da faixa elástica. O max. A carga que um membro pode suportar é, portanto, limitada e a faixa de plástico não é explorada.
  • O método do estado limite utiliza a resistência máxima do membro além do rendimento inicial e permite a deformação plástica em certa medida.

Por esse motivo, o método do estado limite fornece um design mais econômico e, portanto, mais e mais códigos estão começando a usar o método do estado limite em vez do método de tensão de trabalho. Portanto, o método de estresse no trabalho está se tornando mais desatualizado.

Espero que isto ajude...

A diferença principal entre o método do estado de trabalho (WSM) e o método do estado limite (LSM) é: O WSM é um método de design elástico, enquanto o LSM é um método de design de plástico.

No

design elástico, ou seja, WSM

, a resistência do projeto é calculada de modo que a tensão no material seja restringida ao seu limite de rendimento, sob o qual o material segue a lei de Hooke e, portanto, o termo "elástico" é usado. Esse método cede ao projeto não-econômico de viga simples ou a outros elementos estruturais nos quais os critérios que regem o projeto são tensão (estática). No entanto, em caso de mudança dos critérios de governança para outros fatores, como estresse por fadiga, ambos os métodos fornecerão um design semelhante. Além disso, o WSM reduz substancialmente os esforços de cálculo.

Agora vindo para

design de plástico, ou seja, LSM

, como o nome sugere, é permitido que a tensão no material ultrapasse o limite de rendimento e entre na zona plástica para atingir a resistência máxima. Portanto, a capacidade de rotação do momento da viga, por exemplo, é utilizada, tornando o projeto mais econômico. No entanto, devido à utilização da zona não linear, esse método envolve um cálculo árduo.

Todas as outras diferenças são principalmente derivadas da diferença fundamental acima mencionada, juntamente com poucas diferenças gerais. Algumas dessas diferenças são indicadas abaixo: 1) A verificação da capacidade de manutenção no caso de LSM é necessária porque, após a tensão na região elástica ser maior, o que resulta em mais deformação, portanto, é necessária uma verificação. 2) LSM é o método baseado em tensão, enquanto o WSM é o estresse O método utilizado é o método 3), o LSM é um método não determinístico, enquanto o WSM é uma abordagem determinística. 4) O fator de segurança parcial é usado no LSM, enquanto o fator de segurança é usado no WSM. enquanto valores médios ou estatísticos são usados ​​no WSM.