LA risposta AI CARICHI
Il NESC originariamente affrontato affidabilità fornendo allowable stress design di legno, acciaio e strutture in calcestruzzo. Il codice ha prima specificato i fattori di capacità di sovraccarico per l’acciaio nella sesta edizione e poi li ha specificati per la maggior parte degli altri materiali nel 1977. L’influenza della progettazione di torri di trasmissione in acciaio è stata una forza motivante in questo concetto. L’ASCE “Guide for Design of Steel Transmission Towers” (1971) afferma nell’introduzione che “Uno dei molti modi in cui il design della torre differisce dal design del ponte e dell’edificio è che il design della torre utilizza fattori di sovraccarico per incorporare fattori di sicurezza al posto della riduzione dello stress ammissibile. Nella progettazione della torre, il carico di base è aumentato dall’uso di un fattore di sovraccarico e la torre è destinata agli sforzi che si avvicinano ai guasti nel rendimento e nell’instabilità. Nella progettazione di edifici e ponti, vengono utilizzati i carichi effettivi e la struttura è progettata per sollecitazioni a percentuali specificate del guasto nel cedimento o nell’instabilità. L’approccio del fattore di sovraccarico alla progettazione consente di controllare la variazione di ciascun elemento di resistenza (verticale, trasversale e longitudinale) in base alla sua importanza nella struttura.”
L’enigma rimane, se fornire affidabilità utilizzando lo stress ammissibile o fattore di capacità di sovraccarico fornitura di affidabilità, Che cosa è il fallimento? La filosofia progettuale di utilizzare uno stress ridotto alla linea di terra nelle prime edizioni del codice si è rivolta all’uso di fattori di sovraccarico nella progettazione dell’acciaio. C’era un accenno al successo quando la torre, se testata, non mostrava deformazioni permanenti. La quarta edizione del codice ha fornito un’ulteriore sistemazione a questa filosofia suggerendo di aggiungere il dieci per cento a questo carico di progettazione per tenere conto della variabilità delle dimensioni o dei difetti nei materiali. Le discussioni del NESC riguardano spesso il termine Fattore di sicurezza. Phil M. Ferguson nella sua terza edizione di Fondamenti cemento armato offre ” Correttamente definito, il fattore di sicurezza è il rapporto tra il carico che causerebbe collasso al carico di servizio o di lavoro. Fattore di sicurezza è ora un termine abusato richiede quasi una definizione ogni volta che viene utilizzato.”
Il NESC ha riconosciuto fattori che sono stati affrontati come fattori di capacità di sovraccarico, ma la definizione originale sembra affrontare le prestazioni di una struttura in condizioni di prova. Il NESC si è evoluto fino alla presente edizione in cui le strutture sono progettate per sopportare i carichi di cui alla regola 252 moltiplicati per i fattori di capacità di sovraccarico appropriati indicati nella sezione resistenza del codice. Lo stress massimo nelle strutture in legno inoltre non può superare lo stress della fibra designato. Crossarms e conduttori hanno fattori materiali correlati in percentuale alle forze di rottura finali o nominali. I ragazzi sono progettati sia per il fattore di capacità di sovraccarico che per una percentuale di resistenza alla rottura nominale. I metodi storici di progettazione strutturale esatta non hanno favorito un’analisi rapida in cui sono state coinvolte strutture indeterminate e sollecitazioni secondarie. Regoli o calcolatrici meccaniche sono stati utilizzati per produrre nomografi e tabelle per carichi di filo, cali, tensioni, momenti di resistenza di pali di legno, circonferenze di linee di terra “deprezzate”, curve catenarie e altri grafici o tabelle. Sono apparsi nell’appendice della quarta edizione o nella discussione della quinta edizione del NESC. Quando i computer digitali sono diventati disponibili nel 1960 sono stati sviluppati nuovi metodi che erano rapidi e precisi.
Gli ingegneri erano inclini a mettere la credibilità della capacità di carico sui test di struttura su larga scala. Il rapporto tra lo stress ammissibile e lo stress finale è stato tradotto per ottenere fattori di carico da utilizzare nelle prove di carico di strutture a fondo scala. La risposta ai carichi di servizio è stata generalmente ignorata e il fattore di capacità di sovraccarico comunemente usato dai progettisti di torri d’acciaio è diventato la norma per la misurazione della forza nel codice.
I confronti equiparavano la percentuale di forza al fattore di capacità di sovraccarico che soddisfaceva una semplice analisi delle strutture unipolari in cui il momento a sbalzo sulla linea di terra trascurava i momenti secondari. Test di torri metalliche e telai ad H con fattori di sovraccarico hanno determinato la capacità di guasto. Gli effetti di tali pensieri di abbandono equiparati in due aree, la prima e più importante è quale carico è la struttura che dovrebbe sostenere in servizio e la seconda qual è l’effetto del fattore di carico sull’analisi della struttura. I fattori di capacità di sovraccarico richiesti spesso identificano carichi che superano la capacità del conduttore e dei componenti hardware di trasmetterli alla struttura. Il risultato è un sistema inefficiente con componenti incompatibili per resistenza e affidabilità.
Lo sviluppo irregolare delle sezioni di carico e resistenza attraverso le ultime otto edizioni del NESC può indicare la necessità di fornire un codice strutturale o di identificare correttamente i carichi in modo indipendente e combinato e la capacità di resistenza dei vari materiali utilizzati nei componenti dei sistemi di trasmissione, distribuzione e comunicazione.
Se la task force incaricata di esaminare le proposte di modifica ora respinte per il NESC del 1987 relative alla resistenza del legno ha l’opportunità, poiché la questione del legno viene riesaminata, il codice può essere migliorato espandendo la questione allo studio del carico e della resistenza in relazione a tutti i materiali.
Una risoluzione ragionevole nella Sezione di carico 25 del NESC è quella di separare i carichi di ghiaccio e vento. Le zone di carico del ghiaccio possono mantenere l’attuale designazione pesante, media e leggera. Si dovrebbe prendere in considerazione una disposizione per una condizione di ghiaccio estrema basata su un probabile periodo di ritorno come 50 anni. I carichi di vento dovrebbero essere altresì specificati in base ai distretti soggetti a velocità del vento elevate, medie e basse. Le combinazioni di carichi possono quindi essere assegnate su base razionale per tenere conto della diversità dei carichi nel combinare queste caratteristiche climatologiche con la temperatura. La fornitura di vento estremo dovrebbe rimanere.
Se i fattori di carico aggiuntivi sono ritenuti desiderabili per la risposta in servizio al vento o al ghiaccio, devono essere collocati in questa sezione. Questi carichi dovrebbero essere la base per l’analisi delle forze sui componenti di tutti i materiali da fili, cavi, attraverso strutture e alla fondazione indipendentemente dai materiali utilizzati per trasmettere i carichi.
La sezione 26 sulla resistenza deve specificare la resistenza richiesta di ciascun materiale in base alle condizioni di carico e all’affidabilità desiderata del componente in questione. Un esempio tipico esiste nel codice corrente in cui la tensione del conduttore è limitata al 60% della resistenza alla rottura in base ai carichi specificati dalla Sezione 25 ma a 60°F richiede una tensione iniziale scaricata non superiore al 35% della resistenza alla rottura del conduttore e una tensione finale scaricata non superiore al 25% della resistenza alla rottura del conduttore. Nella proposta di modifica del legno IEEE respinta per il codice del 1987, la capacità di resistenza del progetto era del 65% della resistenza del legno e dell ‘ 85% della resistenza del legno per la costruzione di gradi B e C, rispettivamente. Fattori di capacità di resistenza del materiale simili potrebbero essere il 90% per il metallo e il 65% per il cemento armato.
Le forze finali, di resa o designate dei materiali non dovrebbero apparire nella sezione di resistenza e dovrebbero essere determinate dall’ingegnere responsabile del sistema strutturale in base al suo giudizio e alla sua esperienza nei materiali.
Gli sforzi passati per sviluppare nuovi concetti nel caricamento sono stati relativamente infruttuosi perché le disposizioni del codice hanno avuto la precedenza e le modifiche non sono state proposte o non accettate. Uno sforzo per utilizzare i vasti dati ora disponibili sulla probabilità di carichi e la resistenza dei materiali può essere più produttivo se gli studi di carico e affidabilità sono stati integrati con una modifica importante delle sezioni di carico e resistenza del NESC. L’attuale disponibilità di un computer per singoli ingegneri e progettisti consente un approccio di progettazione accurato, razionale e affidabile. Il codice dovrebbe fornire una certa libertà all’ingegnere di utilizzare le attuali conoscenze allo stato dell’arte per progettare sistemi strutturali più efficienti e affidabili. Il codice può ancora prevedere i cosiddetti “fattori di ignoranza” come alternativa, ma dovrebbe scoraggiarne l’uso nei pochi casi in cui la responsabilità ingegneristica non è disponibile. La disposizione finale dovrebbe richiedere che tutta la progettazione sia diretta da un ingegnere responsabile.