Was ist die Arbeitsstressmethode?

Die Arbeitsspannungsmethode ist eine traditionelle Methode der Tragwerksplanung, die darauf abzielt, sicherzustellen, dass die in der Struktur induzierten Spannungen unterschritten werden

Die schlechteste zulässige Belastungskombination überschreitet nicht die zulässigen Arbeitsspannungen, die für die beteiligten Materialien vorgesehen sind. Bei diesem Ansatz basiert der Entwurf auf dem Konzept, die strukturelle Integrität sicherzustellen, indem ausreichend Festigkeit bereitgestellt wird, um den erwarteten Belastungen standzuhalten, ohne einen vordefinierten Spannungsgrenzwert zu überschreiten. Die Arbeitsbelastungsmethode wird allgemein als Allowable Stress Design (ASD)-Methode bezeichnet . Hier sind die wichtigsten Punkte zur Arbeitsstressmethode:

1. Zulässige Spannungen :

Bei dieser Methode hat jedes Strukturmaterial eine festgelegte zulässige Spannung, die einen Bruchteil (typischerweise zwischen 33 % und 66 %) seiner Endfestigkeit ausmacht. Diese zulässigen Spannungen werden auf der Grundlage empirischer Tests und Sicherheitsfaktoren ermittelt, die Unsicherheiten und mögliche Schwankungen der Materialeigenschaften und Belastungsbedingungen berücksichtigen.

2. Designphilosophie :

Die Entwurfsphilosophie der Arbeitsspannungsmethode besteht darin, sicherzustellen, dass die Spannungen in der Struktur bei jeder Lastkombination unter den entsprechenden zulässigen Spannungen für die verwendeten Materialien bleiben. Dies stellt sicher, dass die Struktur über eine ausreichende Festigkeit verfügt, um den erwarteten Betriebslasten standzuhalten, und bietet einen Sicherheitsspielraum gegen Ausfälle.

3. Kombinationen laden :

Bei der Konstruktion müssen verschiedene Lastkombinationen berücksichtigt werden, die für die strukturelle Sicherheit von entscheidender Bedeutung sein können, z. B. Eigenlasten (permanente Gewichte), Verkehrslasten (veränderliche Lasten wie Belegung und Ausrüstung), Windlasten, seismische Kräfte, Temperaturschwankungen und andere unfallbedingte Lasten. Jede Lastkombination wird mit einem entsprechenden Lastfaktor multipliziert, um Unsicherheiten und mögliche extreme Bedingungen zu berücksichtigen.

4. Designprozess :

a) Bestimmen Sie die Bemessungslasten für verschiedene Lastkombinationen.

b) Berechnen Sie die in der Struktur induzierten Spannungen für jede Lastkombination.

c) Vergleichen Sie die berechneten Spannungen mit den zulässigen Spannungen für die jeweiligen Materialien.

d) Wenn die berechneten Spannungen kleiner oder gleich den zulässigen Spannungen sind, gilt die Konstruktion als zufriedenstellend. Ist dies nicht der Fall, muss die Tragwerkskonstruktion überarbeitet oder verstärkt werden.

5. Vorteile :

a) Einfachheit:Die Arbeitsspannungsmethode ist relativ einfach zu verstehen und anzuwenden und eignet sich daher für einfache Strukturen und routinemäßige Entwurfsaufgaben.

b) Etablierte Praktiken:Es handelt sich um eine gut etablierte Methode, die auf historischem empirischem Wissen basiert und sie in der Ingenieursgemeinschaft bekannt und weithin akzeptiert macht.

6. Nachteile :

a) Konservatismus:Die Arbeitsbelastungsmethode kann als konservativ angesehen werden, da sie erhebliche Sicherheitsfaktoren anwendet, die zu Überkonstruktion und ineffizientem Materialeinsatz führen können.

b) Mangelnde Verfeinerung:Das tatsächliche Verhalten der Struktur außerhalb des elastischen Bereichs wird nicht berücksichtigt, was bei bestimmten komplexen Strukturanwendungen relevant sein könnte.

c) Komplexität für komplexe Strukturen:Die Anwendung der Arbeitsspannungsmethode bei komplexen oder unbestimmten Strukturen wird immer schwieriger, da umfangreiche Berechnungen und manuelle Iterationen erforderlich sind, um mehrere Spannungsbeschränkungen zu erfüllen.

Zusammenfassend ist die Arbeitsspannungsmethode ein traditioneller Entwurfsansatz, der sicherstellt, dass die Spannungen unter vordefinierten Grenzwerten bleiben und so einen Sicherheitsspielraum gegen Strukturversagen bietet. Obwohl es einfach und allgemein verständlich ist, kann es in bestimmten Situationen konservativ und weniger effizient im Vergleich zu fortgeschritteneren Methoden wie der Grenzzustandsbemessungsmethode sein, die in modernen Bauingenieurspraktiken häufig verwendet wird.