DIE REAKTION AUF LASTEN
Der NESC befasste sich ursprünglich mit der Zuverlässigkeit, indem er den zulässigen Spannungsentwurf von Holz-, Stahl- und Betonkonstruktionen bereitstellte. Der Kodex spezifizierte in der sechsten Auflage zunächst die Überlastfähigkeitsfaktoren für Stahl und 1977 für die meisten anderen Werkstoffe. Der Einfluss der Konstruktion von Stahlübertragungstürmen war eine motivierende Kraft in diesem Konzept. Der ASCE „Guide for Design of Steel Transmission Towers“ (1971) stellt in der Einleitung fest, dass „eine der vielen Arten, in denen sich das Turmdesign vom Brücken- und Gebäudedesign unterscheidet, darin besteht, dass das Turmdesign Überlastungsfaktoren verwendet, um Sicherheitsfaktoren anstelle der Verringerung der zulässigen Belastung zu integrieren. Bei der Turmkonstruktion wird die Grundlast durch die Verwendung eines Überlastfaktors erhöht und der Turm ist so ausgelegt, dass herannahende Ausfälle beim Nachgeben und Knicken vermieden werden. Bei der Konstruktion von Gebäuden und Brücken werden die tatsächlichen Lasten verwendet, und die Struktur ist für Spannungen bei bestimmten Prozentsätzen des Versagens beim Nachgeben oder Knicken ausgelegt. Der Überlastungsfaktoransatz für die Konstruktion ermöglicht es, die Variation jedes Festigkeitselements (vertikal, quer und längs) entsprechend seiner Bedeutung für die Struktur zu steuern.“
Das Rätsel bleibt, ob die Bereitstellung für Zuverlässigkeit unter Verwendung von zulässigen Stress oder Überlastkapazitätsfaktor Bereitstellung für Zuverlässigkeit, Was ist Ausfall? Die Entwurfsphilosophie der Verwendung einer reduzierten Spannung an der Grundlinie in den frühen Ausgaben des Codes wandte sich der Verwendung von Überlastfaktoren in der Stahlkonstruktion zu. Es gab einen Hinweis auf Erfolg, als der Turm, wenn er getestet wurde, keine bleibende Verformung zeigte. In der vierten Ausgabe des Kodex wurde dieser Philosophie weiter Rechnung getragen, indem vorgeschlagen wurde, diese Bemessungslast um zehn Prozent zu erhöhen, um Variabilität der Abmessungen oder Materialfehler zu berücksichtigen. Diskussionen des NESC befassen sich häufig mit dem Begriff Sicherheitsfaktor. Phil M. Ferguson in seiner dritten Ausgabe von Stahlbetongrundlagen bietet „Richtig definiert, Der Sicherheitsfaktor ist das Verhältnis der Last, die zum Einsturz führen würde, zur Betriebs- oder Arbeitslast. Sicherheitsfaktor ist jetzt ein missbrauchter Begriff, der fast jedes Mal eine Definition erfordert, wenn er verwendet wird.“
Der NESC hat Faktoren erkannt, die als Überlastkapazitätsfaktoren angesprochen wurden, aber die ursprüngliche Definition scheint sich mit der Leistung einer Struktur unter Testbedingungen zu befassen. Der NESC hat sich zu der vorliegenden Ausgabe entwickelt, in der Strukturen so ausgelegt sind, dass sie den Belastungen in Regel 252 standhalten, multipliziert mit den entsprechenden Überlastkapazitätsfaktoren, die im Abschnitt Stärke des Codes angegeben sind. Die maximale Spannung in Holzkonstruktionen darf zusätzlich die angegebene Faserspannung nicht überschreiten. Querarme und Leiter haben materielle Faktoren, die durch Prozentsatz auf entscheidende oder bewertete Bruchfestigkeiten bezogen werden. Sie sind sowohl für den Überlastfähigkeitsfaktor als auch für einen Prozentsatz der Nennbruchfestigkeit ausgelegt. Historische exakte strukturelle Entwurfsmethoden begünstigten keine schnelle Analyse, bei der unbestimmte Strukturen und Sekundärspannungen beteiligt waren. Rechenschieber oder mechanische Taschenrechner wurden verwendet, um Nomogramme und Tabellen für Drahtlasten, Durchhänge, Spannungen, Widerstandsmomente von Holzstangen, „abgeschriebene“ Erdlinienumfänge, Oberleitungskurven und andere Grafiken oder Tabellen zu erstellen. Sie erschienen im Anhang der vierten Ausgabe oder in der Diskussion der fünften Ausgabe des NESC. Als in den 1960er Jahren digitale Computer verfügbar wurden, wurden neue Methoden entwickelt, die schnell und genau waren.
Ingenieure neigten dazu, die Glaubwürdigkeit der Belastbarkeit auf Strukturtests im vollen Maßstab zu legen. Das Verhältnis von zulässiger zu Endspannung wurde übersetzt, um Lastfaktoren für die Verwendung in Lasttests von Strukturen mit vollem Maßstab zu erhalten. Die Reaktion auf Betriebslasten wurde im Allgemeinen ignoriert, und der von Stahlturmkonstrukteuren häufig verwendete Überlastkapazitätsfaktor wurde zur Norm für die Messung der Festigkeit im Code.
Vergleiche gleichgesetzt prozent der festigkeit zu Überlast Kapazität Faktor, die zufrieden einfache analyse von einzel pole strukturen wo cantilever moment an der grundlinie vernachlässigt sekundäre momente. Tests von Metalltürmen und H-Rahmen mit Überlastfaktoren ermittelten die Ausfallkapazität. Die Auswirkungen einer solchen Gleichsetzung liegen in zwei Bereichen, wobei der erste und wichtigste ist, welche Last die Struktur voraussichtlich im Betrieb aushalten wird, und der zweite, wie sich der Lastfaktor auf die Analyse der Struktur auswirkt. Die erforderlichen Überlastkapazitätsfaktoren identifizieren häufig Lasten, die die Kapazität des Leiters und der Hardwarekomponenten überschreiten, um sie auf die Struktur zu übertragen. Das Ergebnis ist ein ineffizientes System mit Komponenten, die in Bezug auf Festigkeit und Zuverlässigkeit nicht kompatibel sind.
Die unregelmäßige Entwicklung der Belastungs- und Festigkeitsabschnitte in den letzten acht Ausgaben des NESC kann auf die Notwendigkeit hinweisen, einen Strukturcode bereitzustellen oder Lasten unabhängig und in Kombination korrekt zu identifizieren, und Festigkeitskapazität der verschiedenen Materialien, die in den Komponenten von Übertragungs-, Verteilungs- und Kommunikationssystemen verwendet werden.
Wenn die Task Force, die mit der Überprüfung von Änderungsvorschlägen beauftragt wurde, die jetzt für den NESC von 1987 in Bezug auf die Holzfestigkeit abgelehnt wurden, die Möglichkeit hat, während der Überprüfung des Holzproblems den Kodex zu verbessern, kann das Problem verbessert werden, indem das Problem erweitert wird, um Belastung und Festigkeit zu untersuchen, da sie sich auf alle Materialien beziehen.
Eine vernünftige Auflösung im Ladeabschnitt 25 des NESC besteht darin, Eis- und Windlasten zu trennen. Ice-Ladezonen können die derzeitige schwere, mittlere und leichte Bezeichnung beibehalten. Es sollte eine Rückstellung für einen extremen Eiszustand in Betracht gezogen werden, der auf einer wahrscheinlichen Rückkehrperiode wie 50 Jahren beruht. Windlasten sollten ebenfalls nach Bezirken mit hohen, mittleren und niedrigen Windgeschwindigkeiten spezifiziert werden. Kombinationen von Lasten können dann auf rationaler Basis zugewiesen werden, um die Vielfalt der Belastungen bei der Kombination dieser klimatologischen Merkmale mit der Temperatur zu berücksichtigen. Die extreme Windrichtung sollte bleiben.
Wenn zusätzliche Belastungsfaktoren für die Reaktion des Dienstes auf Wind oder Eis als wünschenswert erachtet werden, sollten sie in diesem Abschnitt aufgeführt werden. Diese Lasten sollten die Grundlage für die Analyse der Kräfte auf Komponenten aller Materialien von Drähten, Kabeln, durch Strukturen und auf das Fundament unabhängig von den Materialien verwendet, um die Lasten zu übertragen.
Abschnitt 26 über die Festigkeit sollte die erforderliche Festigkeit jedes Materials auf der Grundlage des Lastzustands und der gewünschten Zuverlässigkeit des betreffenden Bauteils angeben. Ein typisches Beispiel existiert im gegenwärtigen Code, in dem Leiterspannung auf 60 Prozent der Bruchfestigkeit begrenzt wird, die auf spezifizierten Lasten von Abschnitt 25 basiert, aber bei 60°F eine anfängliche unbelastete Spannung erfordert, die nicht über 35 Prozent der Leiterbruchfestigkeit und einer abschließenden unbelasteten Spannung nicht über 25 Prozent der Leiterbruchfestigkeit hinausgeht. Im abgelehnten IEEE-Holzänderungsvorschlag für den Code von 1987 betrug die Bemessungsfestigkeitskapazität 65 Prozent der Holzfestigkeit und 85 Prozent der Holzfestigkeit für die Konstruktionen der Klassen B und C. Ähnliche Faktoren der Materialfestigkeitskapazität könnten 90 Prozent für Metall und 65 Prozent für Stahlbeton betragen.
End-, Streck- oder Nennfestigkeiten von Materialien sollten nicht im Abschnitt Festigkeit aufgeführt sein und vom für das strukturelle System verantwortlichen Ingenieur auf der Grundlage seines Urteils und seiner Sachkenntnis in Bezug auf die Materialien festgelegt werden.
Bisherige Bemühungen, neue Konzepte im Laden zu entwickeln, waren relativ erfolglos, da Code-Bestimmungen Vorrang hatten und Änderungen entweder nicht vorgeschlagen oder nicht akzeptiert wurden. Ein Versuch, die umfangreichen Daten zu nutzen, die jetzt über die Wahrscheinlichkeit von Lasten und die Festigkeit von Materialien verfügbar sind, könnte produktiver sein, wenn Belastungs- und Zuverlässigkeitsstudien in eine wesentliche Änderung der Belastungs- und Festigkeitsabschnitte des NESC integriert würden. Die derzeitige Verfügbarkeit eines Computers für einzelne Ingenieure und Designer ermöglicht einen genauen, rationalen und zuverlässigen Entwurfsansatz. Der Code sollte dem Ingenieur einen gewissen Spielraum geben, um den aktuellen Stand der Technik zu nutzen, um effizientere und zuverlässigere strukturelle Systeme zu entwerfen. Der Kodex kann weiterhin sogenannte „Ignoranzfaktoren“ als Alternative vorsehen, sollte jedoch deren Verwendung auf die wenigen Fälle beschränken, in denen die technische Verantwortung nicht verfügbar ist. Die endgültige Bestimmung sollte verlangen, dass alle Entwürfe von einem verantwortlichen Ingenieur geleitet werden.