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用1個表格說明容許應力設計法與極限強度設計法之差異

容許應力設計法與極限強度設計法是土木結構設計裡常使用的兩種設計概念,以下是兩種設計方法的比較:

容許應力設計法:

容許應力設計法(Allowable Stress Design, ASD),以材料的降伏強度為基礎做設計的考慮,其設計理念為材料所承受之應力要小於容許應力,其中容許應力為材料的標稱強度除以一個安全係數而得。

極限強度設計法

極限強度設計法(Load and resistance factor design, LRFD):以材料的極限強度為基礎做設計的考慮,其設計理念為材料的設計強度要大於考慮多種載重組合下的作用值,因此極限強度設計法會依據結構的使用情形而選擇不同的載重組合(如常見組合如下表所示)。從下圖所示因LRFD考慮到材料的極限強度做設計,而ASD考慮材料的降伏強度,因此設計值相較於ASD較高。

圖.ASD與LRFD比較圖(未依比例繪製,其中Rn為標稱強度(材料的真實強度),Rn/Ω表示ASD設計,ΦRn表示LRFD設計)

比較表

ASDLRFD
設計標準所受應力<容許應力設計載重<設計強度
考慮基礎降伏強度極限強度
設計方程式Ra<Rn
Ra:需求強度
Rn:標稱強度
Ω:安全係數
Ra<ΦRn
Ra:需求強度
Rn:標稱強度
Φ:折減係數
載重組合(僅列1組代表)D + L1.2D +1.6 L
載重組合之安全係數是否考慮載重之變異性
設計所得之強度較小較大
設計複雜性較簡單較複雜
設計所得之結構尺寸經濟性較不經濟較經濟

結論:

ASD及LRFD兩種設計方式各有優劣,也都廣泛用於工程實務上,因此選擇何種設計方式還是要依據實際之情形做判斷。

參考:

1.ASD VS. LRFD DESIGN

2.ASD vs LRFD

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