فلسفه عدد 1.7 در بند 3-11 استاندارد 2800
روش طراحی سازههای فولادی عموماً به یکی از دو روش تنش مجاز (ASD) و یا به روش ضریب بار و مقاومت (LRFD) انجام میشود. مبنای نظری روش تنش مجاز به صورتی است که تنشها ایجاد شده در اعضا در اثر بارهای بدون ضریب از تنش مجاز تجاوز نکند. لیکن روش ضریب بار و مقاومت بر پایه مفاهیم احتمالات پایه گذاری شده است و ضریب کاهش مقاومت و افزایش بار، با توجه به تغییرات آماری بارها و مقاومت سازه تعیین میگردند. حالات حدی شرایط متفاوتی هستند که در آنها یک سازه به عنوان سازهای که نتوانسته اهداف سازهای را جامه عمل بپوشاند بررسی میشود. در طراحی، دو حالت حدی نهایی و حدی بهرهبرداری مورد توجه و بررسی قرار میگیرند.
از این پس منظور از عبارت ASD، روش طراحی تنش مجاز و منظور از LRFD، روش طراحی براساس ضرایب بار و مقاومت (به اختصار: روش حالات حدی) است. روش طراحی LRFD از سال 1986 در آیین نامه AISC مورد پذیرش قرار گرفت. در سال 1974، حالات حدی در آیین نامه کانادا مورد استفاده قرار گرفت و از سال 1978 به عنوان تنها روش طراحی در این آییننامه ارائه گردید. در این روش بارها با ضرایب بزرگتر از واحد و مقاومت با ضرایب کمتر از واحد ضرب میشوند تا ضریب اطمینان حاصل گردد. در ویرایش سال 92 مبحث دهم از مقررات ملی، روش حالات حدی تنها روش طراحی شد. طبق AISC360-16 داریم:
Ru ≤ φRn (B3-1)
where
Ru = required strength using LRFD load combinations
Rn = nominal strength
φ = resistance factor
φRn = design strength
در روش مقاومت مجاز داریم:
Design shall be performed in accordance with Equation B3-2:
Ra ≤ Rn/Ω
where
Ra = required strength using ASD load combinations
Rn = nominal strength
Ω = safety factor
Rn/Ω = allowable strength
در رابطه فوق، مقدار W، که همان ضریب اطمینان است، برابر 1.65 در نظر گرفته شده است. روش تعیین این ضریب اطمینان به صورت زیر است: در صورتی که DQ اضافه سربار، Q بار طراحی، R مقاومت در نظر گرفته شده و DR، کمبود مقاومت (در اثر عوامل مختلف مانند اجرای بد) برای یک سازه باشد:
Rn-DRn=Q+DQ => Ω=Rn/Q=(1+DQ/Q)/(1-DRn/Rn)
در صورتی که اثر اضافه بار (DQ/Q) برابر 40% مقدار اسمی، و کمبود مقاومت (DR/R) را برابر 15% مقدار اسمی آن در نظر بگیریم؛ داریم:
Ω=(1+0.4)/(1-0.15)=1.4/0.85=1.65
در آیین نامه AISC-ASD و ویرایش قدیم مبحث دهم (روش تنش مجاز)، مقدار ضریب اطمینان (F.S) برابر 1.67 در نظر گرفته شده است. در این بند از استاندارد 2800 عدد 1.7 در واقع گرد شده عدد 1.67 است که برای تبدیل سطح ظرفیت مقاومت مجاز به حالات حدی استفاده میشود.