در طول دو دهه اخیر پیشرفت‌های چشمگیری در مفاهیم سازه‌های بتنی و روش‌های اجرای آنها حاصل شده است. این پیشرفت‌ها اثرات پردامنه‌ای بر روند طراحی به جای گذاشته و منجر به ظهور طراحی سازه‌های فولادی به روش حالت حدی شده است. در این روش مفاهیم ایمنی سازه به دلیل بررسی مسئله از دید احتمالات و حصول تجربایت و تحقیقات بیشتر، کاملاً بهبود یافته و علاوه بر این قابلیت بهره‌برداری از سازه نیز کاملاً مورد تاکید قرار گرفته است. از این رو، روش طراحی حالت حدی به دلیل امتیازات عملی برجسته خود به عنوان پایه و اساس طراحی در آیین نامه‌های جدید بسیاری از کشورهای جهان پذیرفته شده است.
هدف از طراحی به روش حالت حدی، حصول اطمینان از ایمنی و بهره‌برداری از سازه در طول عمر آن است و اینکه سازه برای استفاده‌ای که مورد نظر بوده نامناسب نشود. یعنی با نقض یک یا چند ملاک تعیین کننده کارکرد و استفاده، به یک حالت حدی نرسد. حالت حدی متناظر با حداکثر ظرفیت باربری سازه، یعنی ایمنی آن، حالت حدی گسیختگی یا حالت حدی نهایی خوانده می‌شود. در حالی که حالات حدی دیگری که متناظر با نحوه کارکرد سازه تحت اثر بارهای بهره‌برداری باشند، حالت حدی بهره برداری نامیده می‌شوند.
حالات حدی که در در طراحی سازه‌های فولادی مورد بررسی قرار می‌گیرد به قرار زیر است.
کل سازه یا بخشی از آن ممکن است در اثر شکست یک یا چند مقطع بحرانی یا ناپایداری ارتجاعی یا خمیری، واژگونی اثرات خستگی، دچار گسیخته شود. طراحی برای مقاومت نهایی در خمش، برش و غیره منطبق با حالت حدی گسیختگی است.
سازه ممکن است دچار خیز بیش از حد شود که بر عملکرد و بهره‌دهی آن اثر نامطلوب دارد.
ترک خوردگی بیش از حد در بتن ممکن است از نظر نمود ظاهر و نیز یکپارچگی سازه زیان آور باشد، همچنین ممکن است منجر به خوردگی در میلگرد‌ها شود. علاوه بر این حالت حدی، ممکن است در حالت خاص لازم باشد سازه را برای اثرات دیگری، از قبیل ارتعاشات، دوام و مقاومت در برابر آتش سوزی و غیره، نیز مورد بررسی قرار داد.
هر گونه ارزیابی از ایمنی و بهره‌دهی سازه باید با احتساب تغییرات بارهای اعمالی و تغییرات مقاومت‌های مصالح تشکیل دهنده سازه و نیز نقاط ضعف روش‌های تحلیل و طراحی و اجرا انجام گیرد. بنابراین، ایمنی و بهره‌دهی تنها بر حسب احتمال اینکه سازه به یک حالت حدی نرسد، می‌تواند معنی داشته باشد. یعنی روش طراحی باید تضمین کند که احتمال وقوع یک حالت حدی بسته به نوع سازه مورد نظر، در حد قابل قبولی پایین نگاه داشته شود. اما در حال حاضر یک چنین روند طراحی کاملاً احتمالی ممکن نیست. یکی به دلیل فقدان اطلاعات آماری مربوط به متغیرهای طراحی و دیگری وجود عواملی که چندان از روش‌های آماری تبعیت نمی‌کنند. ولی بارها و مقاومت اعضا را، حتی در جایی که از طریق آماری محاسبه شده، تغییر می‌دهند. بنابراین روشی که برای طراحی توصیه می‌شود روش نیمه احتمالی است، یعنی روشی که فقط متغیرهای اساسی ضرایب ایمنی اجزایی می‌پوشاند.
طراحی لزوماً حصول اطمینان از این است که مقاومت هر عضو از نیروهایی که به آن وارد می‌شوند، بزرگتر باشد. مقاومت هر عضو به وسیله مقاومت‌های مصالح تشکیل دهنده و نیروهای وارد بر آن، به وسیله بارهای اعمال شده بیان می‌شود. از این رو داده‌های طراحی را می‌توان به دو گروه اساسی بارها و‌گروه مقاومت‌های مصالح تقسیم کرد.
این مقادیر تغییرات آماری عادی را در داده‌های اولیه طراحی به حساب می‌آورد و به صورت زیر بیان می‌شود.
مقدار مشخصه = میانگین ± (انحراف معیار × k)
که در آن ضریب k به منظور ایجاد این اطمینان است که احتمال بزرگتر شدن (برای بارها) یا کوچکتر شدن (برای مقاومت‌های مصالح) مقادیر واقعی مشخصه در حد قابل قبولی پایین باشد.
برای مقاومت‌های مصالح، آیین نامه مقاومت مشخصه را مقاومتی تعریف می‌کند که بیشتر از ۵ درصد نتایج آزمایش از آن کمتر نباشد. برای چنین تعریفی K=1/64 است.
برخی شرایط از قبیل تحمیل اتفاقی بارهای بزرگتر و خطاهایی که در هنگام طراحی و اجرا رخ می‌دهد از مقاومت عضو می‌کاهد. و در نتیجه مقادیر واقعی بار و مقاومت سازه اجرا شده با مقادیری که بر اساس مقادیر مشخصه به دست می‌آید متفاوت خواهد بود. این گونه اثرات را می‌توان برای هر حالت حدی به وسیله اصلاح مقادیر مشخصه توسط ضرایب ایمنی اجزایی به حساب آورد تا مقادیر محاسباتی برای حالت حدی مربوط مناسب شود.
با انتقال بار محوری تیرها به راستای میلگردهای کششی می‌توان به آسانی تیرهای را مورد بررسی قرار داد. مقدار لنگر اضافی که از این انتقال حاصل می‌شود ممکن است باعث کاهش (در حالت کشش محوری) یا افزایش (در حالت فشار محوری) لنگر محاسباتی اولیه مقطع شود. برایند لنگر اولیه و این لنگر اضافی، لنگر موثر بر مقطع را به دست می‌دهد که تیر را باید برای این لنگر طرح کرد.
بار محوری که به راستای میلگردهای کششی انتقال می‌یابد می‌تواند (در حالت کشش محوری) باعث افزایش یا (در حالت فضار محوری) باعث کاهش نیروی محاسباتی حاصل از لنگر موثر در فولاد شود. بنابراین فولاد خمشی لازم برای لنگر موثر را باید به ازای بارمحوری تیر کاهش یا افزایش داد.
فرضیات اولیه برای حالت حدی گسیختگی در خمش خالص و خمش توام با بار آن طوری بیان شده که بر روی هم به روش طراحی یکنواختی برای تمامی کنش‌های عادی، یعنی کشش محوری و فشار محوری، خمش ساده یا خمش توام با نیروی محوری (فشاری یا کششی) می‌انجامد. توزیع تنش فشاری در بتن در موقع گسیختگی یعنی در حالت حدی نهایی بر اساس منحنی تنش کرنش مفروض برای این حالت طراحی است. رابطه تنش کرنش که توصیه شده سهمی – مستطیلی است و می‌توان آن را به وسیله یک سهمی درجه دوم که در کرنش ۰/۰۰۲ به فراز خود می‌رسد و سپس به خطر مستقیمی که با حفظ مقدار حداکثر تنش تا کرنش ۰/۰۰۳۵ امتداد می‌یابد، نشان داد.
مراحل اساسی طراحی اعضای تحت بارگذاری عادی در زیر شرح داده شده است. روش کاملاً کلی بوده و برای ستون‌ها و همچنین برای اعضایی که تحت بار محوری و خمش نسبت به یک یا هر دو محور اصلی قرار می‌گیرند به کار برده می‌شود.