§é tin cËy vµ tuæi thä c«ng tr×nh Tµi liÖu dµnh cho cao häc GS TS Lª Xu©n Huúnh Trang 1 LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY (LTĐTC) VÀ DỰ BÁO TUỔI THỌ KẾT CẤU CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG (KCCT XD) Chương trình cao học chuyên ngành xây dựng dân dụng công nghiệp và xây dựng cầu đường Khối lượng: 3 đơn vị học trình (45tiết) Biên soạn và trình bày: Lê Xuân Huỳnh – ĐHXD Bài 1: Mở đầu §1. Sơ lược quá trình phát triển lý thuyết tính toán KCCTXD Căn cứ vào các giai đoạn thay đổi qui phạm cùng với sự ra đời và phát triển của công nghệ XD, kỹ thuật tính toán có thể chia ra các thời kỳ sau: 1. Từ 1945 trở về trước: phát triển lý thuyết tính toán theo ứng suất cho phép. [] = R/k trong đó: R. Cường độ phá huỷ của vật liệu, xác định bằng thực nghiệm. k. Hệ số lớn hơn đơn vị, còn gọi là hệ số an toàn. 2. Từ 1946-1955: Sử dụng phương pháp tải trọng phá huỷ. Vẫn dùng hệ số an toàn có kể đến hiện tượng biến dạng dẻo của vật liệu trong quá trình tăng tải. 3.Từ 1956-1970: Phát triển và tính toán theo trạng thái giới hạn.   ),( 1 2211 RmRm n Pk ii (1.1) Thời kỳ đầu chủ yếu sử dụng 3 hệ số (tải trọng, kết cấu, điều kiện làm việc) 4. Từ 1962-1970: song song với lý thuyết tính toán theo trạng thái giới hạn, phương pháp “bán xác suất” với 5 nhóm hệ số đã được đưa vào tính toán. Trong 5 nhóm hệ số có 1 nhóm kể đến tính chất trọng yếu của công trình ( ngoài phạm vi kỹ thuật và kinh tế thông thường). Các nhóm hệ số này nói chung được gọi là hệ số độ tin cậy. Giai đoạn này bắt đầu hình thành lý thuyết ĐTC và dự báo tuổi thọ để tính toán công trình. 5. Từ 1966-1975: Hình thành và phát triển lý thuyết độ tin cậy. 6. Từ 1976-1990: Bước đầu áp dụng LTĐTC tính toán KCCT và nghiên cứu đưa vào áp qui phạm. 7. Từ 1991-nay: Đã tiến hành đưa vào một số qui phạm cho KCCT chịu tải động chủ yếu mang tính chất ngẫu nhiên rõ rệt và thời gian khai thác không quá dài, nhằm giảm chi phí lớn cho những công trình chất lượng đắt tiền. Ở Việt Nam: 1986-1990 có các hội thảo về XDCT chịu tác động của gió bão, động đất. 1990-1995: Hình thành nhóm nghiên cứu qui phạm tải trọng động của gió theo quan điểm ngẫu nhiên. Cục đăng kiểm VN được nhà nước giao nhiệm vụ chủ trì làm qui phạm cho KC dàn khoan ngoài biển. §é tin cËy vµ tuæi thä c«ng tr×nh Tµi liÖu dµnh cho cao häc GS TS Lª Xu©n Huúnh Trang 2 1994: Viện khoa học công nghệ xây dựng chủ trì đề tài biên soạn tiêu chuẩn thiết kế nhà và công trình trong vùng có động đất. 2003: Viện khoa học công nghệ xây dựng chủ trì biên dịch tài liệu hướng dẫn tính toán thiết kế công trình xây dựng theo tiêu chuẩn độ tin cậy. 2005: Viện khoa học công nghệ xây dựng hoàn thành việc biên dịch tài liệu ISO-2394- Nguyên tắc chung về độ tin cậy của kết cấu xây dựng. 2006: Ban hành tiêu chuẩn TCXDVN 373:2006 Giám định kết cấu nhà 2007: Hình thành nhóm nghiên cứu ứng dụng lý thuyết mờ đánh giá kết cấu. §2. Tóm tắt quá trình phát triển lý thuyết ĐTC trong tính toán KCCT. Lý thuyết ĐTC được xây dựng và phát triển trên cơ sở các môn lý thuyết xác suất (LTXS), thống kê toán học (TKTH) và lý thuyết các quá trình ngẫu nhiên (QTNN) từ năm 1930. Lý thuyết ĐTC xuất phát từ nhu cầu về sự đánh giá, kiểm tra chất lượng sản phẩm cơ khí, thiết bị máy, hàng hoá, đặc biệt là những mặt hàng chất lượng cao sản xuất hàng loạt như hàng điện tử, cơ khí chính xác…Tuy vậy trong các CTXD độ tin cậy chưa được quan tâm đúng mức vì sản phẩm không có tính chất hàng loạt; các công trình lớn được xem là vĩnh cửu. Tuy nhiên trong thực tế có khá nhiều công trình XD bị phá hoại trước thời gian dự tính, ví dụ như công trình nhà máy điện nguyên tử Trecnôbin, cầu Rào (HP), rạp hát Nguyễn Trãi (Hà Đông), siêu thị Sơun, dàn khoan biển Bắc, 11 nhà máy điện hạt nhân của Nhật Bản phải đóng cửa (2004) để kiểm tra rò rỉ hơi nước; sập mái chợ Maxcơva (2/2006) do tuyết rơi dày, và nhiều công trình nhỏ bị sự cố… Năm 2007 sự cố sập hai nhịp cầu dẫn cầu Cần Thơ; sập cầu trên sông Mississippi, từ sự cố này người ta tiến hành kiểm tra và phát hiện 12% tổng số cầu ở Liên bang có vấn đề về kết cấu. Mặt khác các CTXD ngày càng có qui mô lớn, phức tạp về mặt kết cấu vật liệu mới, đa dạng về tác động do đó đòi hỏi các chuyên gia phải nghiên cứu ĐTC, dự báo tuổi thọ KCCT và nghiên cứu việc mô hình hoá hệ thống KCCT theo LTĐTC. Có thể chia quá trình nghiên cứu thành hai giai đoạn: 1. Nghiên cứu cơ bản: Bao gồm việc nghiên cứu các yếu tố tác động có bản chất ngẫu nhiên lên KCCT như động đất, gió bão, sóng…dẫn đến bài toán ĐLH ngẫu nhiên (tính chất ngẫu nhiên ở tác động đầu vào). Nghiên cứu các yếu tố ngẫu nhiên bản thân KCCT như vật liệu, cấp phối, kích thước hình học, sơ đồ biến dạng,…dẫn đến việc nghiên cứu các toán tử ngẫu nhiên mô tả bản chất KCCT. Nghiên cứu xử lý các kết quả các bài toán trên (các phản ứng của KCCT) để đánh giá sự làm việc an toàn, mức độ rủi ro và dự báo tuổi thọ của KCCT. Độ tin cậy và tuổi thọ công trình Tài liệu dành cho cao học GS TS Lê Xuân Huỳnh Trang 3 2. Nghiờn cu ng dng: Vt dng lý thuyt chung vo cỏc lp bi toỏn khỏc nhau ca KCCT xõy dng c thự v h KC v tỏc ng ca nguyờn nhõn bờn ngoi. Trờn c s cỏc kt qu nghiờn cu ng dng, hỡnh thnh vic xõy dng qui phm chuyờn ngnh. c im ca giai on ny l vic x lý mt khi lng rt ln thụng tin trc v sau thi im xem xột ỏnh giỏ. Nghiờn cu ng dng LTTC c bit cú ý ngha i vi nhng lnh vc m cỏc cu kin ca CTXD c chun hoỏ v sn xut hng lot theo qui mụ cụng nghip, thi gian khai thỏc CT khụng phi l vnh cu. Vớ d cỏc panel, ct in bờ tụng, ng cng, ct in bng thộp, khung nh cụng nghip tin ch 3. Trong nhng nm gn õy, xut hin cỏc cụng trỡnh nghiờn cu lý thuyt v ng dng lý thuyt m trong xõy dng. Đ3. BI TON KINH T - TIN CY Nõng cao cht lng KCCT, m bo s lm vic an ton trong quỏ trỡnh khai thỏc ó c n nh cú liờn quan cht ch n vic nõng cao TC ca KCCT. 1.Quỏ trỡnh xõy dng v hot ng khai thỏc ca KCCT c chia thnh 4 giai on chớnh - Kho sỏt - Thit k - Thi cụng - Khai thỏc 2. Cỏc yu t nh hng n cht lng (TC) v tui th - Tỏc ng ca mụi trng (khớ hu, t nn) - nh hng ca cụng ngh ch to v cht lng vt liu - nh hng ca iu kin, ch khai thỏc KCCT - nh hng ca c ch qun lý, s dng v ý thc con ngi 3. Nõng cao tin cy tin cy ca KCCT c xỏc nh bng xỏc sut tin cy P(t) cú min giỏ tr [0,1], l hm n iu gim theo bin thi gian. Mi KCCT, tu theo tớnh cht v mc quan trng ca nú, s c thit k vi mc bo m v TC P 0 thuc min giỏ tr núi trờn. Nu gi T l thi gian khai thỏc ti a theo thit k (tui th qui c) ca KCCT, thỡ ng vi t = T 1 ta cú tin cy P(T 1 ) v iu kin m bo TC ca KCCT s l P(T 1 ) P 0 . V nguyờn tc mt KCCT núi chung khi va ra i cú tin cy P (t=0) =1. Nhng ri theo thi gian, do tỏc ng ca cỏc yu t mụi trng v iu kin khai thỏc, TC ca KCCT s gim. Gi s ti thi im t = T 2 , o c tớnh §é tin cËy vµ tuæi thä c«ng tr×nh Tµi liÖu dµnh cho cao häc GS TS Lª Xu©n Huúnh Trang 4 toán, kiểm tra thấy ĐTC P(T 2 ) nhỏ hơn mức yêu cầu của thiết kế, để đảm bảo ĐTC cần phải đầu tư nâng cấp (ví dụ khách sạn, đường xá, cầu cống,…). Trong suốt quá trình khai thác KCCT để bảo đảm ĐTC theo qui định, thường phải tiến hành kiểm tra định kỳ và duy tu bảo dưỡng. Các chi phí này phải được tính đến trong tổng chi phí đầu tư khai thác đến cuối đời (thanh lý) của KCCT, vì vậy tổng chi phí sẽ là:    n i i CCC 1 0 (1.2) Trong đó C o là chi phí ban đầu, C i là chi phí bảo dưỡng tại thời điểm kiểm tra định kỳ t = t i . Từ đó hình thành cặp bài toán kinh tế - ĐTC đối ngẫu sau đây: P  max với C ≤ C 0 (1.3) (0T) và C  min với P (T) ≥ P 0 (1.4) (0T) Tất nhiên ở đây, để đầy đủ cần phải đề cập đến cả về mặt quản lý chứ không chỉ thuần tuý kỹ thuật. Liên quan đến bài toán tối ưu có xét đến độ tin cậy, theo tiêu chuẩn ISO- 2394 công thức (1) được đưa về dạng sau: fi n i fimT PCCCC    1 0 (1.5) Trong đó: Cm là chi phí bảo dưỡng sửa chữa định kỳ. P fi và C fi là xác suất phá hoại thứ i và chi phí phục hồi tương ứng với xác suất phá hoại thứ i. §3. CÁC BÀI TOÁN VỀ ĐỘ TIN CẬY CỦA CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG NHÓM 1: * Xây dựng khái niệm, tiêu chuẩn, phương pháp xác định độ tin cậy của kết cấu công trình * Giải bài toán động lực thống kê: Xác định khả năng làm việc của kết cấu trong điều kiện cho trước. NHÓM 2: * Xác định độ tin cậy tiêu chuẩn * Xây dựng mô hình độ tin cậy tối ưu NHÓM 3: * Nâng cao độ tin cậy của kết cấu công trình * Bài toán ngược của độ tin cậy §é tin cËy vµ tuæi thä c«ng tr×nh Tµi liÖu dµnh cho cao häc GS TS Lª Xu©n Huúnh Trang 5 §4. CƠ SỞ PHÂN LOẠI CÁC YẾU TỐ NGẪU NHIÊN 1/ Theo bản chất vật lý - Tác động ngẫu nhiên: - Gió , sóng, động đất, nhiệt, sóng chấn do nổ - Kết cấu có thông số ngẫu nhiên: sai lệch hình học, sơ đồ tính, liên kết, nền,… 2/ Theo bản chất toán học - Yếu tố ngẫu nhiên mô tả theo lý thuyết xác suất - Yếu tố ngẫu nhiên mô tả theo lý thuyết quá trình ngẫu nhiên §5. CÁC BIẾN MỜ TRONG PHÂN TÍCH KẾT CẤU. 1. Tác động không rõ qui luật, số liệu thiếu. 2. Sơ đồ tính kết cấu không rõ ràng, các sai sót kỹ thuật không có luật phân bố 3. Đánh giá bằng ngôn ngữ dễ hiểu, dễ thấy nhất nhưng phân tích nguyên nhân quá phức tạp, nhiều tranh cãi. L q u KC Tác động Phản ứng Hình 1.1 Độ tin cậy và tuổi thọ công trình Tài liệu dành cho cao học GS TS Lê Xuân Huỳnh Trang 6 Bi 2 KHI QUT CHUNG V Lí THUYT TNH TON TC V TT Đ1. NHNG KHI NIM V TC V TT tin cy v tui th l hai khỏi nim liờn quan cht ch vi nhau. lm c s cho vic tớnh toỏn nh lng TC v TT ta cú nh ngha sau: nh ngha 1: H thng v cỏc phn ca nú l khỏi nim tng quỏt hoỏ mụ phng cỏc cụng trỡnh XDCB c th do con ngi thit k, xõy dng v khai thỏc nhm mc ớch xỏc nh phc v nhu cu i sng vt cht v tinh thn. H thng gm nhiu phn t, b phn cu to theo qui tc nht nh v cú mi quan h tng tỏc. nh ngha 2: Cht lng ca h thng l phm cht ca h thng c biu th qua cỏc ch tiờu nh lng, bo m cho h thng hot ng bỡnh thng nh mc ớch thit k ban u, trong sut thi gian khai thỏc h thng. nh ngha 3: Cỏc tỏc ng lờn h thng l cỏc yu t gõy nh hng n cht lng h thng trong quỏ trỡnh to lp v khai thỏc. Trong nhiu KCCT vic mụ phng tp cỏc tỏc ng mt cỏch ỳng l mt vn rt khú. Do bn cht ngu nhiờn nờn ngi ta ch yu s dng mụ hỡnh thng kờ kt hp vi LTXS. i vi cỏc tỏc ng khụng mang bn cht s hc ngi ta quan tõm n vic mụ phng da trờn lý thuyt tp m. nh ngha 4: S lm vic an ton v s c. An ton l trng thỏi lm vic bỡnh thng n nh ca h thng, m bo cỏc ch tiờu cht lng qui nh di tỏc ng ca cỏc nguyờn nhõn bờn trong v bờn ngoi h thng. S c l trng thỏi hot ng khụng bỡnh thng cỏc mc khỏc nhau t nh n ln, t cc b dn tng th. nh ngha 5: tin cy ca KCCT (h thng k thut) l khỏi nim c nh lng hoỏ (o theo xỏc sut) phn ỏnh kh nng lm vic an ton ca h thng da trờn kt qu x lý cỏc phn ng ca h thng di tỏc ng ca tp nguyờn nhõn mang bn cht NN gõy ra. Biu din ỏnh giỏ TC theo mụ hỡnh lý thuyt iu khin: §é tin cËy vµ tuæi thä c«ng tr×nh Tµi liÖu dµnh cho cao häc GS TS Lª Xu©n Huúnh Trang 7 Định nghĩa 6: Từ chối là khái niệm “bù” đối với ĐTC Độ từ chối = 1 - ĐTC Định nghĩa 7: Tuổi thọ là toàn bộ thời gian khai thác an toàn của hệ thống, bảo đảm ĐTC đã qui định. Tuổi thọ T (trong đó P(T)=P 0 ) là đại lượng NN được xác định bởi các đặc trưng của nó. §2. NHIỆM VỤ CỦA LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY LTĐTC của hệ thống là một ngành mới có nhiệm vụ mô phỏng các qui luật tổng quát về các tác động NN lên hệ thống như các dữ liệu xuất phát; tính toán phản ứng của hệ thống và xử lý các tác động NN lên hệ thống như các dữ liệu xuất phát; tính toán phản ứng của hệ thống và xử lý các phản ứng đó để kết luận về sự an toàn và thời gian kéo dài sự an toàn đó (tuổi thọ). Xuất phát từ nhiệm vụ ta có các bài toán cụ thể sau: 1. Mô phỏng đầy đủ các yếu tố ảnh hưởng đến ĐTC và TT cho các dạng khác nhau của hệ thống. 2. Nghiên cứu các đặc trưng định lượng về ĐTC và TT của các dạng khác nhau của hệ thống nhằm mục đích phân cấp, lập tiêu chuẩn thiết kế hệ thống. 3. Xác định phản ứng và xử lý phản ứng cho phép dự báo ĐTC và TT. 4. Nghiên cứu mô hình thống kê để chuẩn đoán hệ thống. 5. Nghiên cứu các biện pháp nâng cao ĐTC và TT của hệ thống. 6. Tối ưu hoá các hệ thống theo tiêu chuẩn ĐTC. 7. Xử lý thông tin tác động ngoài và bên trong hệ thống theo lý thuyết mờ. 8. Các mô hình và phương pháp đánh giá ĐTC mờ HTKT X ử lý Đánh giá ĐTC của HTKT Tác động NN phản ứng NN Hình 2.1 Độ tin cậy và tuổi thọ công trình Tài liệu dành cho cao học GS TS Lê Xuân Huỳnh Trang 8 Đ3. S IU KHIN CHU TRèNH THIT K - XD - KHAI THC - CHUN ON KT CU CễNG TRèNH THEO LTTC 1. S chu trỡnh Dự án qui hoạch cấp nhà nớc Dự án ngành Q/Đ xây dựng Khảo sát thiết kế KCCT Yêu cầu ch ất lợng HT Thiết kế kỹ thuật Dự báo ĐTC - TT theo thiết kế Xây dựng - nghiệm thu Đánh giá ĐTC thi công Khánh thành khai thác Ch ẩn đoán kỹ thuật Đánh giá chất lợng ĐTC khai thác Chẩn đoán kỹ thuật Hủy bỏ Khắc phục Nâng cao ĐTC Cải tiến đổi mới Do chiến lợc vĩ mô Do công nghệ thay đổi Hỡnh 2.2 Độ tin cậy và tuổi thọ công trình Tài liệu dành cho cao học GS TS Lê Xuân Huỳnh Trang 9 2. Cỏc khõu ch yu nh hng n TC v TT KCXD a. S tng tỏc qun lý theo ISO v cỏc giai on ỏnh giỏ b. Cỏc thiu sút thng gp trong cỏc khõu lm gim TC v TT <1> Khụng thu thp y cỏc s liu cn thit cho u vo (thiu thit b o, phng phỏp x lý thụ s) <2> Sai sút trong t hp ti trng, chn s tớnh cho kt cu, phng phỏp gii cha chớnh xỏc. <3> Cht lng vt t khụng ỳng yờu cu, thit b khụng chun, sai thit k, bc th thp <4> Thit b bo trỡ thng xuyờn, s dng sai mc ớch thit k <5> Con ngi thiu ý thc, c ch qun lý khụng phự hp. <6> Tỏc ng ca mụi trng: n mũn, suy thoỏi vt liu, 3. Mt s bin phỏp nõng cao cht lng v TC ca HT - Tng cng d phũng cỏc khõu yu, cỏc phn t nhy cm m bo TC cỏc phn t HT ng u. - Kt hp thit k ban u + bo dng trong quỏ trỡnh khai thỏc theo ch . - Thit k cú d phũng cỏc tn tht khi khai thỏc. - Hng dn chi tit cỏc qui trỡnh khai thỏc. - Tng cng kim tra cht lng khi thi cụng. - Tuyờn truyn, giỏo dc, x lý v ý thc nõng cao cht lng v bi dng tay ngh cho ngi lao ng. - S dng cỏc thnh tu KHKT mi trong cỏc giai on trỏnh sai sút. - p dng qui trỡnh qun lý cht lng trong tt c cỏc khõu theo ISO. Số liệu khảo sát Hồ sơ thiết kế Hồ sơ hoàn công Khai thác ĐTC thiết kế ĐTC thi công ĐTC Khai thác ĐTC - TT ý thức con ngời Môi trờng 1 2 3 4 5 6 Hỡnh 2. 3 §é tin cËy vµ tuæi thä c«ng tr×nh Tµi liÖu dµnh cho cao häc GS TS Lª Xu©n Huúnh Trang 10 §4. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐỊNH LƯỢNG ĐTC VÀ TT Như đã trình bày ở trên, để có một KCCT thực làm đối tượng nghiên cứu, cần trải qua 4 giai đoạn chính: khảo sát, thiết kế, chế tạo và khai thác. Vì vậy chất lượng công trình phụ thuộc vào các khâu: khảo sát, thiết kế, thẩm kế, thi công, khai thác, bảo dưỡng, duy tu…Về mặt lý thuyết có thể xem xét ĐTC của HTKCCT theo ba giai đoạn: ĐTC về mặt thiết kế và ĐTC về mặt thi công và ĐTC về mặt khai thác sử dụng. Độ tin cậy về mặt thiết kế (gọi tắt là ĐTC thiết kế) là xác suất an toàn tính theo các số liệu thiết kế trên hồ sơ. Nếu quá trình thi công thực hiện đầy đủ, nghiêm túc hồ sơ thiết kế và các qui định, có thể xem gần đúng ĐTC thi công bằng độ tin cậy thiết kế (nói gần đúng vì không thể tính hết các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng, ngay cả về mặt lý thuyết). Độ tin cậy khai thác là ĐTC được xác định tại một thời điểm nào đó trong quá trình sử dụng KCCT. Như đã biết ĐTC là một hàm giảm theo thời gian do tác dụng của các nguyên nhân bên trong và bên ngoài tác động lên công trình. Nếu không duy tu bảo dưỡng, ĐTC khai thác tại thời điểm t = t i : P(t i ) < P(qui định). Như vậy độ tin cậy là xác suất an toàn. Trên cơ sở các khái niệm đã nêu có thể định nghĩa ĐTC cho một phần tử, một hệ thống nói chung và cho một cấu kiện, một hệ KCCT nói riêng. 1. Định nghĩa ĐTC Xét một hệ thống kỹ thuật chịu tác động của môi trường mà trạng thái của nó được biểu diễn bởi phương trình: Lu = q (1) Gv = u (2) Trong đó: u = {u i } là véc tơ trạng thái của hệ thống KT q = {q i } là véc tơ tác động ngoài qui về tải trọng v = {v i } là véc tơ chất lượng của hệ KT L: toán tử vi phân hoặc đại số, là phép ánh xạ từ véc tơ tác động sang véc tơ trạng thái. G: Toán tử biến đổi, là phép ánh xạ từ véc tơ trạng thái sang véc tơ chất lượng. Các véc tơ u, q, v là các quá trình ngẫu nhiên, chứa các biến không gian x và thời gian t. Gọi  0 là không gian chỉ tiêu chất lượng, chứa các phần tử chỉ tiêu chất lượng qui định trước, biểu diễn miền an toàn của hệ thống (cường độ phá hoại, [...]...Độ tin cậy và tuổi thọ công trình Tài liệu dành cho cao học tn s dao ng, gia tc dao ng, bin dng, vừng) v W l khụng gian cha h thng KT (khụng gian h thng chim ch trong phm vi cho phộp) tin cy ca h thng KT l xỏc sut: P(t) = Prob[v(x,)0; xW, 0t] (3) iu kin bo m tin cy (gi tt l iu kin tin cy) P(t) P0 t [0,T] (4) vi P0 l xỏc sut tin cy tiờu chun theo qui phm, T l tui... hiện ở phần giao thoa của hai đường cong như trên hình 3.7 và ý nghĩa hình học của xác suất phá hoại và xác suất an toàn thể hiện qua hai phần diện tích âm và dương của đường cong đồ thị hàm mật độ khoảng an toàn g(m) (hình 3.8) Hình 3.7 Mô hình giao thoa thể hiện xác suất không an toàn g(m) M PS =1- Pf = 0 M m Hình 3.8 ý nghĩa hình học của Pf và Ps GS TS Lê Xuân Huỳnh Trang 23 Độ tin cậy và tuổi thọ... đối với kì vọng - Có hai điểm uốn tại các điểm có hoành độ ( ) GS TS Lê Xuân Huỳnh Trang 18 Độ tin cậy và tuổi thọ công trình Tài liệu dành cho cao học - Nếu thay đổi thì đường cong trượt theo trục x; nếu thay đổi thì đường cong thay đổi hình dạng : với càng lớn, nghĩa là khi sai số càng lớn, đường cong càng bị dẹt xuống (hình 3.4) Hình 3.4 Hàm mật độ phân phối chuẩn với các tham số khác nhau Tiếp... dạng đường cong liên tục (hình 3.2b) biểu diễn sự phân bố của các giá trị độ bền Nếu như trên hình a) trục tung biểu thị số trường hợp thí nghiệm, thì trên hình b) trục tung biểu thị tỷ số của số trường hợp đối với tổng số lần thí nghiệm hay còn gọi là mật độ phân bố của ĐLNN Và do đó diện tích phần đường cong mật độ phân bố với trục hoành sẽ bằng đơn vị, nghĩa là : P ( x)dx 1 (3.3) Đường cong Px(x)... sai của khoảng an toàn Tính độ tin cậy P(t) của phần tử (xác suất tin cậy) Tính độ tin cậy của kết cấu 3 Ví dụ minh họa Ví dụ 1: Dầm đơn giản tiết diện chữ nhật kích thước bxh chịu lực tập trung P và trọng lượng phân bố đều q (hình 3.8) Tính xác suất an toàn về bền của dầm, biết []=155,4 KG/cm2 và l = 4m, b =0,15m, h = 0,20m, P =1 tấn lực, GS TS Lê Xuân Huỳnh Trang 31 Độ tin cậy và tuổi thọ công trình... Q1 1 1 0,9 Q1 1 P 0,5 (4) 1 2 0,025 = 0,5 - 0,499968 = 0,000032 Xác suất từ chối do tải trọng Q2 1 0,3.50 Q2 1 P2 0,5 (3) 2 5 = 0,5 - 0,49865 = 0,00135 Vậy độ tin cậy của dầm do ảnh hưởng đồng thời cả hai yếu tố là P = P1 P2 = (1-Q1).(1-Q2) = 0,99864 GS TS Lê Xuân Huỳnh Trang 33 Độ tin cậy và tuổi thọ công trình Tài liệu dành cho cao học Ví dụ 3: Hệ kết cấu chịu lực như hình... phân này chính là diện tích hình giới hạn bởi đường cong f(x) và các đường thẳng x1, x2 Mối quan hệ giữa hàm phần phối và hàm mật độ xác suất được thể hiện ở Hình 3-3 sau đây Hình 3.3 Hàm phân phối và Hàm mật độ của biến ngẫu nhiên liên tục GS TS Lê Xuân Huỳnh Trang 17 Độ tin cậy và tuổi thọ công trình Tài liệu dành cho cao học Khi nghiên cứu độ tin cậy của một phần tử kết cấu (hay hệ kết cấu), ta... const: P (t ) e t Cụng thc ny thng c ỏp dng cho h thng KT cú iu kin ch to lý tng nh thit b in t xỏc nh tui th HTKT theo TC, Bolotin V.V xut hm phõn phi tui th cú dng sau: F (T ) 1 P (t ) t T GS TS Lê Xuân Huỳnh Trong ú P(t) l hm xỏc sut tin cy (TC) Trang 13 Độ tin cậy và tuổi thọ công trình Vỡ vy mt phõn phi tui th f (t ) Tài liệu dành cho cao học dF (t ) cng s bng mt t chi dt dQ(t ) dt... còn đáp ứng chức năng theo thiết kế Phương trình trạng thái giới hạn đóng một vai trò quan trọng trong việc khai triển các phương pháp phân tích độ tin cậy Trạng thái giới hạn có thể là một hàm tường minh hoặc một hàm ẩn của các biến ngẫu nhiên cơ bản, và nó có thể ở dạng đơn giản hoặc phức tạp Các phương pháp phân tích độ tin cậy được khai triển tương ứng với các trạng thái giới hạn theo tính chất... gọi là phép xấp xỉ phân phối toàn phần và có thể xem là phương trình cơ bản để phân tích độ tin cậy GS TS Lê Xuân Huỳnh Trang 20 Độ tin cậy và tuổi thọ công trình Tài liệu dành cho cao học Nói chung, hàm mật độ xác suất đồng thời của các biếnngẫu nhiên thực tế rất khó xác định, cho dù có thể sử dụng đầy đủ thông tin, việc xác định tích phân theo (3.16) vẫn là khó khăn Vì vậy sử dụng các phép gần đúng . tin cy P(T 1 ) v iu kin m bo TC ca KCCT s l P(T 1 ) P 0 . V nguyờn tc mt KCCT núi chung khi va ra i cú tin cy P (t=0) =1. Nhng ri theo thi gian, do. định độ tin cậy tiêu chuẩn * Xây dựng mô hình độ tin cậy tối ưu NHÓM 3: * Nâng cao độ tin cậy của kết cấu công trình * Bài toán ngược của độ tin cậy