English
Język Polski
Wieloaspektowa ocena bezpieczeństwa konstrukcji
DOI:
https://doi.org/10.24425/ace.2021.137159Abstrakt
Bezpieczeństwo, niezawodność, odporność i podatność na zniszczenie są kluczowymi i ściśle powiązanymi, ale różnymi i różnie definiowanymi pojęciami. Bezpieczeństwo jest pojęciem najbardziej ogólnym, i w przeciwieństwie do pozostałych, najtrudniejszym do opisu ilościowego. Najczęściej spotykanymi przyczynami uszkodzeń, zniszczeń i katastrof konstrukcji są błędy ludzi, oddziaływania wyjątkowe lub kombinacje niekorzystnych zdarzeń. Ilościową miarą rozważanych właściwości jest ryzyko, które łącznie z niezawodnością, odpornością lub podatnością na zniszczenie umożliwia uwzględnienie najważniejszych aspektów bezpieczeństwa konstrukcji. W przedstawionej analizie i ocenie elementów bezpieczeństwa uwzględniono zmienne o charakterze deterministycznym, losowym i rozmytym. Wartości rozmytej i probabilistyczno-rozmytej miary bezpieczeństwa oszacowano z uwzględnieniem subiektywnych i nieprecyzyjnych informacji w formie zmiennych lingwistycznych. Pojęcie bezpieczeństwa konstrukcji ma wiele aspektów odnoszących się do zagrożenia życia i zdrowia ludzi, konsekwencji i strat ekonomicznych, społecznych, środowiskowych i innych. Ponieważ wiele z nich ma jakościowy, rozmyty lub subiektywny charakter, do oceny bezpieczeństwa stosowane są głównie miary jakościowe, często opisywane za pomocą zmiennych lingwistycznych, np. przepisy prawa budowlanego i zalecenia normowe. Koncepcje z zakresu logiki rozmytej, w tym liczb i statystyk rozmytych oraz wnioskowania przybliżonego, jakościowe i subiektywne informacje dotyczące zmiennych decydujących o stanie, metodach obliczeń, wykonawstwa i eksploatacji konstrukcji oraz wiedza i intuicja osób zaangażowanych w proces inwestycyjny i utrzymanie obiektów budowlanych, mogą być uwzględnione na etapie projektowania. Do wieloaspektowej oceny i prezentacji poziomu bezpieczeństwa konstrukcji zastosowano diagramy typu Pf - N- K-IR, gdzie: Pf - prawdopodobieństwo zniszczenia, N - liczba potencjalnych ofiar, K - miara konsekwencji, IR - wskaźnik odporności poawaryjnej. Przedstawiono autorską propozycję łącznej, ilościowej oceny wpływu lingwistycznych, rozmytych i probabilistycznorozmytych zmiennych na miary bezpieczeństwa konstrukcji żelbetowych oraz określenia ich akceptowalne wartości. Na przykładzie analizy bezpieczeństwa żelbetowej belki zilustrowano proponowane procedury obliczeń i porównano wyniki oszacowań miar bezpieczeństwa odniesionych do zginania, związanych z różnymi metodami projektowania: deterministyczną, półprobabilistyczną, probabilistyczną, rozmytą, probabilistyczno-rozmytą oraz uwzględniającą ocenę rozmytą z uwzględnieniem ryzyka związanego ze zniszczeniem belki. Zastosowanie proponowanego podejścia umożliwia wieloaspektową analizę i ilościową ocenę przyjętych wartości miar bezpieczeństwa oraz wizualizację uzyskanych rezultatów.Bibliografia
[1] A.G. Pugsley, “Concepts of safety in structural engineering”, J. Inst. Civil Engrs., 36(5): 5-51, 1951.
[2] M. Matousek, “Quality assurance”, in: D. Blockly, editor, Engineering Safety, UK McGraw-Hill: 72-88, 1992.
[3] J. Murzewski, “Reliability of engineering structures”, (in polish), Warszawa, Arkady, Poland, 1989.
[4] Eurocode, “Basis of structural design”, CEN, Brussels, 2002.
[5] ISO Standard 2394, “General principles on reliability for structures”, 2015.
[6] D.G. Elms, “Achieving structural safety: theoretical considerations”, Journal of Structural Safety, 21 (1): 311-333, 1999, http://doi.org/10.1016/SO167-4730(99)00027-2
[7] ISO Standard 13824, “General principles on risk assessment of systems involving structures”, 2010.
[8] Eurocode 1, “Actions on structures”, Part 1-7: “General actions - Accidental actions”, CEN, Brussels, 2006.
[9] M.A. Maes, K.E. Fritzson and S. Glowienka, “Structural robustness in the light of risk and consequence analysis”, Structural Engineering International, 77 (18): 73-78, 2006, https:/doi.org/10.2749/101686606777962468
[10] Sz. Woliński, “Defining of the structural robustness”, Bull. Pol. Ac.: Tech. 61: 137-144, 2013, DOI:10.2478/bpasts-2013-0012
[11] F. Knoll, T. Vogel, “Design for Robustness, Structural Engineering”, Document No 11 IABSE Zurich, ISBN 978-3-85748-120-8, 2009.
[12] D.I. Blockley, J. Agarval, J.T. Pinto, N.J. Woodman, “Structural vulnerability, reliability and risk”, Prog. Struct. Eng. Mater., 4: 203-212, 2002, https://doi.org/10.1002/pse.109
[13] M. H. Faber, “Framework for risk assessment of structural systems”, Proceedings of Workshop COST26: ‘Urban habitat constructions under catastrophic events‘. Czech TU Prague: 359-367, 2007.
[14] B.R. Ellingwood, “Strategies for mitigating risk of progressive collapse", Proc. of the ACSE Structures Congress, New York: 5-6, 2005.
[15] I.W. Baker, M. Schubert, M.H. Faber, “On assessment of robustness”, Journal of Structural Safety, 30 (3): 253-267, 2008, https://doi.org/10.1016/j.strusafe.2006.11.004
[16] L. Zadeh, “Fuzzy sets, Information and Control”, 8: 338-353, 1965.
[17] H.X. Li and V.C. Yen, “Fuzzy Sets and Fuzzy Decision-Making”, CRC Press, Boca Raton, 1995.
[18] H. Bandemer, S. Gottwald, “Fuzzy Sets, Fuzzy Logic, Fuzzy Methods with Applications”, J. Wiley & Sons, Chichester, 1995.
[19] G. Harding, G.J. Carpenter, “Disproportional collapse of Class 3 buildings: the use of risk assessment”, The Struc. Eng.: 87, (15-16): 29-34, 2009, https://worldcat.org/issn/14665123
[20] Eurocode 2, “Design of concrete structures”, Part 1-1: “General rules and rules for buildings”, CEN, Brussels, 2004.
[21] Sz. Woliński, “Risk based approach to service life assessment of building structures”, Proc. Sustainability of Construction: 4.43-4.51, Dresden, 2008.
Pobrania
Opublikowane
Jak cytować
Numer
Dział
