3.1. Thiết kế theo ứng suất cho phộp - ASD (Allowable Stress Design)
Độ an toàn được xỏc định bằng cỏch cho rằng hiệu ứng của tải trọng sẽ gõy ra ứng suất chỉ bằng một phần của giới hạn chảy fy , Hệ số an toàn F = Cường độ của vật liệu R / hiệu ứng tải trọng Q (3.1) y y f f Q R F . α = =
Do tiờu chuẩn đặt dưới dạng ứng suất nờn gọi là thiết kế theo ƯSCP(ASD) Phương phỏp này cú nhiều nhược điểm như :
- Quan điểm về độ bền dựa trờn sự làm việc đàn hồi của vật liệu đẳng hướng, đồng nhất, trong khi đú sự làm việc của vật liệu cũn cú cả gian đoạn phi đàn hồi và vật liệ cỳ thể là khụng đẳng hướng và đồng nhất.
- Khụng biểu hiện được một cỏch hợp lý về cường độ giới hạn là chỉ tiờu cơ bản về khả năng chịu lực hơn là ứng suất cho phộp
- Hệ số an toàn chỉ ỏp dụng riờng cho cường độ, chưa xột đến sự biến đổi của tải trọng
- Việc chọn hệ số an toàn dựa trờn ý kiến chủ quan và khụng cú cơ sở tin cậy về xỏc suất hư
hỏng.
Để khắc phục thiếu sút này cần một phương phỏp thiết kế cú thể :
- Dựa trờn cơ sở cường độ giới hạn của vật liệu
- Xột đến sự thay đổi tớnh chất cơ học của vật liệu và sự biến đổi của tải trọng
- Đỏnh giỏ độ an toàn liờn quan đến xỏc suất phỏ hoại .
Phương phỏp khắc phục cỏc thiếu sút trờn đú là AASHTO-LRFD 1998 và nú được chọn làm cơ sở
biờn soạn tiờu chuẩn thiết kế cầu 22TCN272-05.
3.2.Thiết kế theo hệ số tải trọng và sức khỏng LRFD ( Load and Resistance Factors Design)
Để xột đến sự thay đổi ở cả hai phớa của bất đẳng thức trong phương trỡnh 1.1. Phớa sức khỏng
được nhõn với một hệ số sức khỏng φ dựa trờn cơ sở thống kờ (φ<=1). Phớa tải trọng được nhõn lờn với hệ số tải trọng γ dựa trờn cơ sở thống kờ tải trọng, γ thường lớn hơn 1. Vỡ hiệu ứng tải trong trạng thỏi giới hạn bao gồm một tổ hợp của nhiều loại tải trọng (Qi) ở nhiều mức độ khỏc nhau của sự dự tớnh nờn phớa tải trọng được biểu hiện là tổng của cỏc giỏ trịγi.Qi. Nếu sức khỏng danh định là Rn , tiờu chuẩn an toàn sẽ là:
φ.Rn≥ Hiệu ứng của Σγi.Qi (3.2)
Vỡ phương trỡnh 1.2 chứa cả hệ số tải trọng và hệ số sức khỏng nờn phương phỏp thiết kếđược gọi là thiết kế theo hệ số tải trọng và sức khỏng ( LRFD). Hệ số sức khỏng φ cho trạng thỏi giới hạn cần xột tới tớnh phõn tỏn của : - Tớnh chất vật liệu - Phương trỡnh dự tớnh cường độ - Tay nghề cụng nhõn - Kiểm soỏt chất lượng - Tỡnh huống hư hỏng Hệ số tải trọng γi dựng cho cỏc tải trọng đặc biệt cần xột tới độ phõn tỏn (sự sai khỏc) của : - Độ lớn của tải trọng - Sự sắp xếp của tải trọng - Tổ hợp tải trọng cú thể xảy ra Ưu điểm của LRFD: - Cú xột đến sư biến đổi cả về sức khỏng và tải trọng
- Đạt được mức độ an toàn đồng đều cho cỏc TTGH khỏc nhau và cỏc loại cầu mà khụng cần phõn tớch xỏc suất và thống kờ phức tạp.
- Phương phỏp thiết kế thớch hợp Nhược điểm của LRFD:
- Yờu cầu thay đổi tư duy thiết kế (so với tiờu chuẩn cũ)
- Yờu cầu hiểu biết cơ bản về lý thuyết xỏc suất và thống kờ
- Yờu cầu cú cỏc số liệu đầy đủ về thống kờ và thuật toỏn tớnh xỏc suất để chỉnh lý hệ số sức khỏng trong trường hợp đặc biệt.