Working Stress Design (WSD): Prinzipien, Herleitung und Vergleich mit LRFD

Working Stress Design (WSD), auch Allowable Stress Design (ASD) genannt, stellt sicher, dass strukturelle Spannungen unter Dienstlasten unter zulässigen Grenzen bleiben.

Fundamentale Gleichung

σ_max ≤ σ_allow = σ_yield / FS

Wo σ_max = berechnete Spannung, σ_allow = zulässige Spannung, σ_yield = Streckgrenze des Materials, FS = Sicherheitsbeiwert (typischerweise 1,5–3,0).

Hauptannahmen

• Lineares elastisches Materialverhalten.
• Kleine Verformungen.
• Deterministische Dienstlasten (keine Lastbeiwerte).

Vorteile

• Einfach, intuitiv, konservativ.
• Lange Geschichte; etabliert in AISC ASD, ACI 318 alternative Methode.

Einschränkungen

• Gleicher FS für alle Lastkombinationen – spiegelt Lastvariabilität nicht wider.
• Keine explizite Duktilitätserwägung.
• Kann unwirtschaftlich sein (Überdimensionierung).
• Verhindert keinen spröden Bruch direkt.

WSD vs. LRFD (Load and Resistance Factor Design)

• LRFD verwendet gefaktorte Lasten (γ) und Widerstandsbeiwerte (φ) kalibriert auf Zielzuverlässigkeitsindex (β).
• Einheitlichere Sicherheit über Lastarten und Materialien.
• Moderne Codes (AISC 360, ACI 318, Eurocode) bevorzugen LRFD / Grenztragfähigkeitskonzept.

WSD bleibt in vielen Codes für einfachere Strukturen erlaubt, aber LRFD ist der moderne Standard für zuverlässigkeitsbasiertes Design.