Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Πόσο ασφαλή είναι (ή πρέπει να είναι) τα γεωτεχνικά έργα Μια πιθανοτική θεώρηση της ασφάλειας των τεχνικών έργων Μ. Καββαδάς, Αναπλ. Καθηγητής ΕΜΠ Ειδική.

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Παρουσίαση με θέμα: "Πόσο ασφαλή είναι (ή πρέπει να είναι) τα γεωτεχνικά έργα Μια πιθανοτική θεώρηση της ασφάλειας των τεχνικών έργων Μ. Καββαδάς, Αναπλ. Καθηγητής ΕΜΠ Ειδική."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Πόσο ασφαλή είναι (ή πρέπει να είναι) τα γεωτεχνικά έργα Μια πιθανοτική θεώρηση της ασφάλειας των τεχνικών έργων Μ. Καββαδάς, Αναπλ. Καθηγητής ΕΜΠ Ειδική Ομιλία Βόλος, 29/9 – 1/10/2010

2 Περιεχόμενο της παρουσίασης : 1. Τι σημαίνει «ασφαλές έργο» 2.Εκτίμηση του «βαθμού ασφάλειας» των έργων, δηλαδή εκτίμηση της πιθανότητας αστοχίας (risk assessment) 3.Επιλογή του «αποδεκτού βαθμού ασφάλειας» των έργων, δηλαδή της αποδεκτής πιθανότητας αστοχίας (risk management) 4.Πιθανοτική θεώρηση του σεισμικού κινδύνου Πόσο ασφαλή είναι (ή πρέπει να είναι) τα γεωτεχνικά έργα Μια πιθανοτική θεώρηση της ασφάλειας των τεχνικών έργων

3 1. Τί σημαίνει : « ασφαλές έργο » Συνήθης άποψη της κοινής γνώμης : Ένα τεχνικό έργο που έχει άρτια και επαρκή : 1.Μελέτη (σύμφωνη με την επιστήμη και τους κανονισμούς) 2.Κατασκευή (σύμφωνη με την μελέτη και τις προδιαγραφές) είναι απολύτως ασφαλές. Η παρούσα ομιλία δεν εξετάζει θέματα ασφάλειας των έργων λόγω σφαλμάτων Μελέτης ή Κατασκευής, αλλά εξετάζει την ασφάλεια των «άρτιων» τεχνικών έργων

4 Τί σημαίνει : « ασφαλές έργο » Ερώτηση : Ένα «άρτιο» έργο είναι απολύτως ασφαλές ???? Απάντηση : Όχι !!!! Ένα «άρτιο» έργο έχει την ασφάλεια που παρέχουν (και θεωρούν ως αποδεκτή) οι Κανονισμοί με τους οποίους μελετήθηκε •Ποιά είναι αυτή η ασφάλεια ? -> Μέρος 2 •Ποια πρέπει να είναι αυτή η ασφάλεια ? -> Μέρος 3 Ερώτηση : Γιατί τα «άρτια» έργα δεν είναι απολύτως ασφαλή ? Απάντηση : (1)Διότι το κόστος ενός «απολύτως ασφαλούς» έργου είναι δυσανάλογα μεγάλο σε σχέση με τις οικονομικές δυνατότητες της πολιτείας (και των πολιτών) (2)Διότι καμιά ανθρώπινη δραστηριότητα δεν είναι απολύτως ασφαλής

5 Ερώτηση : Γιατί η ασφάλεια των έργων αποτελεί κύριο θέμα τελευταίως ; Απάντηση : 1.Οι οικονομικές συνθήκες έχουν βελτιωθεί και η ανθρώπινη ζωή αξιολογείται σήμερα περισσότερο (συχνά θεωρείται «ανεκτίμητη»). Υπάρχουν λοιπόν οι διαθέσιμοι πόροι για βελτίωση της ασφάλειας των έργων 2.Οι νομικές συνέπειες σε θέματα επαγγελματικής ευθύνης έχουν αυξηθεί. Απαιτείται σαφές θεσμικό πλαίσιο επαγγελματικής ευθύνης 3.Τα ΜΜΕ συχνά καλλιεργούν (ή εκμεταλλεύονται) υπέρμετρα την εγγενή «επισφάλεια» (πιθανότητα αστοχίας  0) των τεχνικών έργων, δημιουργώντας πλασματικές εντυπώσεις στην κοινή γνώμη (για όλα φταίνε οι Μηχανικοί …) Τί σημαίνει : « ασφαλές έργο »

6 Πόσο ασφαλή είναι (ή πρέπει να είναι) τα γεωτεχνικά έργα Μια πιθανοτική θεώρηση της ασφάλειας των τεχνικών έργων Περιεχόμενο της παρουσίασης : 1. Τι σημαίνει «ασφαλές έργο» 2.Εκτίμηση του «βαθμού ασφάλειας» των έργων, δηλαδή εκτίμηση της πιθανότητας αστοχίας (risk assessment) 3.Επιλογή του «αποδεκτού βαθμού ασφάλειας» των έργων, δηλαδή της αποδεκτής πιθανότητας αστοχίας (risk management) 4.Πιθανοτική θεώρηση του σεισμικού κινδύνου

7 Συνήθη ερωτήματα : 1.Πώς συσχετίζεται ο συντελεστής ασφαλείας με την πιθανότητα αστοχίας FS - p f ? Δηλαδή, ποιά είναι η πιθανότητα αστοχίας ( p f ) ενός έργου που έχει σχεδιασθεί με συντελεστή ασφαλείας FS (π.χ. 1.5) ? 2.Εάν αυξηθεί ο συντελεστής ασφαλείας κατά τι (π.χ. από 1.5 σε 1.75), πόσο μειώνεται η πιθανότητα αστοχίας ? Δηλαδή, τί κερδίζω σε ασφάλεια έναντι του πρόσθετου κόστους ? 3.Ποιός πρέπει να είναι ο αποδεκτός συντελεστής ασφαλείας, δηλαδή πώς οι Κανονισμοί καθορίζουν την αποδεκτή πιθανότητα αστοχίας ? (Μέρος 3) Η ασφάλεια των έργων συνήθως εκφράζεται μέσω του συντελεστή ασφαλείας (FS) : 2. Εκτίμηση του «βαθμού ασφάλειας» των έργων FS = (αντοχή) / (φόρτιση) > FS αποδ FS=C/A > 1.50 FS αποδ δίνεται στους Κανονισμούς Συνεπώς, οι Κανονισμοί καθορίζουν (μηχανιστικά) το επίπεδο ασφάλειας των έργων C A

8 Πιθανότητα αστοχίας των τεχνικών έργων - Σχέση FS - p f 1. Κλασσική μέθοδος σχεδιασμού : FS = Αντοχή (C) / Φόρτιση (A) όπου : C = C (F, X), A = A (F, X) F = δράσεις, X= ιδιότητες Απαίτηση : FS > FS αποδ όπου : FS αποδ = αποδεκτός FS (π.χ. 1.5) 2. Πιθανοτικός σχεδιασμός : F, X = τυχαίες μεταβλητές Άρα : C = C (F, X), Α = Α (F, X) είναι τυχαίες μεταβλητές p f  P (FS < 1)  p fa FS = C / Α = τυχαία μεταβλητή p f = P (FS < 1) C A

9 1. Πόση ασφάλεια αντιστοιχεί στον FS=1.5 (ποιά η πιθανότητα αστοχίας); 2. Πόση είναι η πρόσθετη ασφάλεια αν αυξήσω τον FS από 1.5 σε 1.75 (σε σχέση με το πρόσθετο κόστος) ; 3. Ποιά είναι η αποδεκτή ασφάλεια (γιατί FS=1.5 και όχι 1.6 ή 1.01) ; Συντελεστής ασφαλείας (FS) Κόστος ορύγματος (εκατ. Ευρώ) Πιθανότητα αστοχίας (%) % 10 % 3 % 1 % 0.43 % 0.2 % 0.1 % 2. Εκτίμηση του «βαθμού ασφάλειας» των έργων Παράδειγμα : Ευστάθεια πρανούς ορύγματος Με αλλαγή της κλίσης του πρανούς, αλλάζει ο FS και το κόστος C A FS = C/A

10 (1)Επιλέγονται (τυχαίες) τιμές των παραμέτρων (F,X) με βάση την στατιστική κατανομή τους (2)Υπολογίζεται η αντοχή C=C(F,X) και η ένταση Α=Α(F,X) που αντιστοιχεί στις τιμές αυτές. Υπολογίζεται ο συντελεστής ασφαλείας FS=C/A (3)Η διαδικασία επαναλαμβάνεται πολλές φορές, με διαφορετικές τιμές των παραμέτρων F, X (4)Mε τον τρόπο αυτό υπολογίζεται η κατανομή του FS (ιστόγραμμα) (5)Η πιθανότητα αστοχίας p(f) υπολογίζεται από το εμβαδόν της κατανομής του FS p f = P (FS < 1) Υπολογισμός της πιθανότητας αστοχίας (p f ) 1. Μέθοδος προσομοίωσης Monte-Carlo Αν είναι γνωστές οι κατανομές των παραμέτρων (F, X) που επηρεάζουν το πρόβλημα (π.χ. γωνία τριβής, συνοχή, ειδικό βάρος κλπ) τότε : ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑ : Η ανάγκη εκτέλεσης πολλών επαναλήψεων (απαιτείται Η/Υ)

11 Μέθοδος προσομοίωσης Monte-Carlo : Εφαρμογή – ευστάθεια πρανούς Δυσμενέστερη γωνία : θ = 0.5 * (β + φ) (κατά Culmann) Η=18.2m, β=45 ο, γ=20 kN/m 3 E[φ] = 20 ο, V φ =0.10, άρα : σ[φ] = 0.10*20 = 2 ο E[c] = 25 kPa, V c =0.35, άρα : σ[c] = 0.35*25 = 8.75 kPa Μέθοδος Culmann FS = συντελεστής ασφαλείας : Υπολογισμός της πιθανότητας αστοχίας (p f ) Εκτίμηση του συνήθους συντελεστή ασφαλείας (FS) : Για συντηρητικές τιμές των ιδιοτήτων / χαρακτηριστική τιμή ( m – 0.5 σ ) : c = 25 – 0.5 x 8.75 = 20.6 kPa, φ = 20 – 0.5 x 2 = 9 ο  FS = 1.22

12 Μέθοδος προσομοίωσης Monte-Carlo : Εφαρμογή – ευστάθεια πρανούς Κατανομή του συντελεστή ασφαλείας FS : Μέση τιμή : E (FS) = 1.41 Τυπική απόκλιση : σ (FS) = 0.31 Πιθανότητα αστοχίας του πρανούς : p f = P (FS<1) = 8.76 % ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑ : Η ανάγκη εκτέλεσης πολλών επαναλήψεων Υπολογισμός της πιθανότητας αστοχίας (p f )

13 Η = 18.2m, γ = 20 kN/m 3 E[φ] = 20 ο, σ[φ] = 2 ο E[c] = 25 kPa, σ[c] = 8.75 kPa βFS * pfpf 53 o 45 o 40 o 37.5 o % 8.8% 3.8% 2.5% * Για την χαρακτηριστική τιμή των c, φ : c = 20.6 kPa, φ = 19 ο Μέθοδος προσομοίωσης Monte-Carlo : Εφαρμογή – ευστάθεια πρανούς Υπολογισμός της πιθανότητας αστοχίας (p f ) Σχέση μεταξύ FS - p f

14 Ο συντελεστής ασφαλείας FS είναι τυχαία μεταβλητή που εξαρτάται από τις τιμές των παραμέτρων του προβλήματος Χ 1, Χ 2, Χ 3, … Χ n (π.χ. ειδικό βάρος, γωνία τριβής, συνοχή, κλπ), δηλαδή : FS=FS(Χ 1, Χ 2, Χ 3, … Χ n ). Η Μέθοδος Σημειακής Εκτίμησης επιτρέπει τον υπολογισμό των E[FS], σ[FS] συναρτήσει των Ε[ Χ i ], σ[ Χ i ], χωρίς την απαίτηση παραδοχής κάποιας στατιστικής κατανομής για τα Χ i. Στη συνέχεια, η πιθανότητα αστοχίας υπολογίζεται από τη σχέση : όπου : 2. Μέθοδος Σημειακής Εκτίμησης (Point Estimate Method) Υπολογισμός της πιθανότητας αστοχίας (p f )

15 p f = p (FS<1) 0.5 Δείκτης αξιοπιστίας (β) pfpf % 10 % 6.7 % 2.5 % % 1.0 % % 0.1 % 0.01 % % % % % % pfpf Mέθοδος Σημειακής Εκτίμησης (Point Estimate Method)

16 Περίπτωση 1 : FS=Υ(Χ) (δηλαδή μία παράμετρος) Είναι γνωστά τα Ε[Χ] και σ[Χ]=Ε[Χ]*V x ( V x =συντελεστής μεταβλητότητας) Υπολογισμός των E[Y], σ[Υ] : β 1 = συντελεστής ασυμμετρίας της κατανομής ( β 1 =0 για συμμετρικές κατανομές ) Mέθοδος Σημειακής Εκτίμησης (Point Estimate Method) όπου Για συμμετρικές κατανομές : p + = p - = 0.5 Υπολογισμός της πιθανότητας αστοχίας (p f )

17 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ : Φέρουσα ικανότητα λωριδωτού πεδίλου B = 2m, d = 2m γ = 20 kN/m 3, c = 0 P Ε[φ]=37 ο, V φ =0.10, άρα : σ[φ]=0.10*37=3.7 ο p + =0.5, p - =0.5, φ + = =40.7 ο, φ - = =33.3 ο Mέθοδος Σημειακής Εκτίμησης (Point Estimate Method) Πιθανότητα αστοχίας των τεχνικών έργων - Σχέση FS - p f Σταθερές ιδιότητες : Μεταβλητή ιδιότητα «φ»:

18 φ + =40.7 ο άρα : N q = 70.8, N γ = φ - =33.3 ο άρα : N q = 27.05, N γ = ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ : Φέρουσα ικανότητα λωριδωτού πεδίλου P Y + = σ u + =0.5*20*2* *2*70.8 = = 5234 kPa Y - = σ u - =0.5*20*2* *2*27.05 = = kPa Mέθοδος Σημειακής Εκτίμησης (Point Estimate Method) Ε[σ u ] = 0.5* * = 3500 kPa Ε[σ 2 u ] = 0.5* * = kPa 2 σ [σ u ]= sqrt ( ) = kPa V σu = σ [σ u ] / Ε[σ u ] = / 3500 = 50% (πολύ μεγάλη μεταβλητότητα)

19 MFS = 4.5 = E[ σ u ] / p = 3500 / p, άρα : p = 3500 / 4.5 = 778 kPa p = επιβαλλόμενη πίεση FS = σ u / p = σ u / 778 = σ u E[FS] = * E[ σ u ] = *3500 = 4.50 σ[FS] = * σ [ σ u ] = * = 2.23 β = { Ε[FS]-1 } / σ[FS] = ( ) / 2.23 = 1.57 Πιθανότητα αστοχίας : p(f) = 6.3% ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ : Φέρουσα ικανότητα λωριδωτού πεδίλου P Έστω ότι το πέδιλο σχεδιάζεται με συντηρητικό συντ. ασφαλείας (m σ) : FS = 3  «μέσος» FS : MFS  1.5 x FS 2 = 4.5 Mέθοδος Σημειακής Εκτίμησης (Point Estimate Method)

20 B = 2m, d = 1m, γ = 20 kN/m 3 c = 0 P Ε[φ] = 37 ο, σ[φ] = 0.10*37 = 3.7 ο FS * pfpf % 10 % 6.7 % 6.3 % 5 % * Για χαρακτηριστική τιμή του φ Mέθοδος Σημειακής Εκτίμησης (Point Estimate Method) ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ : Φέρουσα ικανότητα λωριδωτού πεδίλου Σχέση μεταξύ FS - p f

21 Πόσο ασφαλή είναι (ή πρέπει να είναι) τα γεωτεχνικά έργα Μια πιθανοτική θεώρηση της ασφάλειας των τεχνικών έργων Περιεχόμενο της παρουσίασης : 1. Τι σημαίνει «ασφαλές έργο» 2.Εκτίμηση του «βαθμού ασφάλειας» των έργων, δηλαδή εκτίμηση της πιθανότητας αστοχίας (risk assessment) 3.Επιλογή του «αποδεκτού βαθμού ασφάλειας» των έργων, δηλαδή της αποδεκτής πιθανότητας αστοχίας (risk management) 4.Πιθανοτική θεώρηση του σεισμικού κινδύνου

22 Κατηγορία Ι : Η αστοχία συνήθως δεν περιλαμβάνει απώλειες ζωής ή μακροχρόνιες επιπτώσεις στο περιβάλλον (π.χ. οδικά και σιδηροδρομικά επιχώματα, έργα αντιστηρίξεως, αντλήσεις). Στην κατηγορία αυτή ανήκουν τα συνήθη γεωτεχνικά έργα Κατηγορία ΙΙ : Η αστοχία μπορεί να προκαλέσει περιορισμένες απώλειες ζωής ή περιορισμένης έκτασης περιβαλλοντικές επιπτώσεις (π.χ. συνήθη φράγματα) Κατηγορία ΙΙΙ : Η αστοχία μπορεί να προκαλέσει μεγάλες απώλειες ζωής ή εκτεταμένες περιβαλλοντικές επιπτώσεις (π.χ. μεγάλα φράγματα, μεγάλες χημικές βιομηχανίες, πυρηνικά εργοστάσια) 3. Αποδεκτή πιθανότητα αστοχίας των τεχνικών έργων UK Health and Safety Executive (1999) US Presidential Commission on Risk Assessment / Risk Management (1997) Από πλευράς αποδεκτής ασφάλειας τα τεχνικά έργα διακρίνονται σε τρεις κατηγορίες :

23 Έργα κατηγορίας Ι Έργα κατηγορίας Ι (χωρίς απώλειες ζωής) : Οικονομικά κριτήρια Σύγκριση κόστους και επιτυγχανόμενου αποτελέσματος Συνήθως, η αποδεκτή πιθανότητα αστοχίας είναι : p f = 1-10% Οι συντελεστές ασφαλείας των κανονισμών αναφέρονται κυρίως σ’ αυτά τα έργα και στοχεύουν στις ανωτέρω πιθανότητες αστοχίας Έργα κατηγορίας ΙΙ Έργα κατηγορίας ΙΙ («μικρές» απώλειες ζωής) : Κοινωνικά κριτήρια Η πολιτεία οφείλει να εξασφαλίζει κάποια ελάχιστη αποδεκτή ασφάλεια σε όλα τα άτομα, ανεξαρτήτως του κόστους των έργων και της γενικότερης ωφέλειας του κοινωνικού συνόλου Συνήθως, η αποδεκτή πιθανότητα αστοχίας είναι : p f = 0.1-1% Έργα κατηγορίας ΙΙΙ Έργα κατηγορίας ΙΙΙ («μεγάλες» απώλειες ζωής) : Τεχνικά κριτήρια Εφόσον γίνει αποδεκτή η κατασκευή τέτοιων έργων, ο βαθμός ασφάλειας θεωρείται ικανοποιητικός εάν στη μελέτη και κατασκευή τους χρησιμοποιείται η πλέον σύγχρονη επιστήμη και τεχνολογία Συνήθως, η αποδεκτή πιθανότητα αστοχίας είναι : p f = –0.001 % Κριτήρια καθορισμού της αποδεκτής πιθανότητας αστοχίας

24 Αποδεκτή πιθανότητα αστοχίας των τεχνικών έργων Έργα κατηγορίας Ι (χωρίς απώλειες ζωής) : Οικονομικά κριτήρια Ο αποδεκτός βαθμός ασφάλειας αντιστοιχεί στην ελαχιστοποίηση του συνολικού αναμενόμενου κόστους •Πρόκειται για το γνωστό “calculated risk” (Casagrande, 1964) p f = πιθανότητα αστοχίας του έργου (στη διάρκεια της ζωής του) C c = κόστος κατασκευής, λειτουργίας και συντήρησης του έργου Είναι συνάρτηση του p f C f = κόστος συνεπειών σε περίπτωση αστοχίας (αποζημιώσεις, πρόστιμα, αντικατάσταση του έργου, διαφυγόντα κέρδη, περιβαλλοντική αποκατάσταση, κλπ). Συνήθως, είναι ανεξάρτητο του p f Σκοπός : ελαχιστοποίηση του συνολικού αναμενόμενου κόστους C T = C c + C f p f = minimum

25 Αποδεκτή Πιθανότητα Αστοχίας p fa (ΑΠΑ) : Οικονομικά κριτήρια C T = C c + C f p f = min ΑΠΑ=1% ΑΠΑ=0.4% C f = 500 C f = 1500 CcCc CTCT C f p f Τα τελευταία χρόνια, το κόστος C f έχει αυξηθεί σημαντικά, με αποτέλεσμα την μείωση της ΑΠΑ και την αύξηση του απαιτούμενου συντελεστή ασφαλείας

26 Αποδεκτή πιθανότητα αστοχίας των τεχνικών έργων Έργα κατηγορίας ΙΙ («μικρές» απώλειες ζωής) : Κοινωνικά κριτήρια Η πολιτεία οφείλει να εξασφαλίζει κάποια ελάχιστη αποδεκτή ασφάλεια, ανεξαρτήτως του κόστους των έργων Η αποδεκτή πιθανότητα αστοχίας ( p fa ) των έργων καθορίζεται από την “ετήσια ευρέως αποδεκτή θνησιμότητα” : p a1,min = = 1 / Παραδείγματα (Wilson, 1979) συνήθων δραστηριοτήτων με επικινδυνότητα ίση με την ευρέως αποδεκτή ετήσια θνησιμότητα ( p a1 = ) Κίνδυνος με πιθανότητα θανάτου Αιτία θανάτου Κάπνισμα 1.4 τσιγάρα Διαμονή με καπνιστή επί 2 μήνες Διαμονή σε μεγαλούπολη επί 2 μήνες (ΗΠΑ) Ακτινογραφία θώρακος (καλό νοσοκομείο) Ταξίδι 8000 km με αεροπλάνο Ταξίδι 200 km με αυτοκίνητο (ΗΠΑ) Ταξίδι 50 km με αυτοκίνητο (Ελλάδα) Καρκίνος / αγγειοπάθεια Ατμοσφαιρική ρύπανση Καρκίνος λόγω ακτινοβολίας Δυστύχημα

27 Χρήσιμη ζωή φράγματος : t = 75 έτη Αναμενόμενος αριθμός θανάτων σε περίπτωση αστοχίας φράγματος ως ποσοστό του εκτεθειμένου πληθυσμού : λ = 1 % ο – 2 % (5 – 100 στους 5000) Αποδεκτή ετήσια θνησιμότητα : p a1 = (ευρέως αποδεκτή ασφάλεια) Αποδεκτή πιθανότητα αστοχίας : Κοινωνικά κριτήρια Αποδεκτή πιθανότητα αστοχίας (p f ): Προσδιορισμός αποδεκτής πιθανότητας αστοχίας ( p f ) Παράδειγμα : Συνήθη φράγματα λ Αποδεκτή πιθανότητα αστοχίας - p f Ετήσια αποδεκτή πιθανότητα αστοχίας – p f1 Μέση περίοδος επανάληψης (Τ) γεγονότος με πιθανότητα υπέρβασης p f στα t=75 έτη 1 % ο (5 / 5000) 5 % ο (25 / 5000) 1 % (50 / 5000) 2 % (100 / 5000) 7.5 % 1.5 % 0.75 % % 1 x x x x

28 Whitman. R.V Evaluating calculated risk in geotechnical engineering. J. Geotech. Engng, ASCE 110(2), Ετήσια αποδεκτή πιθανότητα αστοχίας (p f1 ) ως προς τον αναμενόμενο αριθμό θανάτων ανά ατύχημα Για φράγματα με λ = 1%, p f1 = Για διάρκεια ζωής του έργου t=75 έτη : p f = 0.75 % p f1 = ΚΑΤΗΓΟΡΙΑ Ι ΙΙ ΙΙΙ Οι Κανονισμοί καθορίζουν τους αποδεκτούς συντελεστές ασφαλείας με βάση τις «αποδεκτές» πιθανότητες αστοχίας 50

29 Swiss Federal Office for Water and Geology (2003) λ 1 % 5 % ο 1 % ο Ελβετικές αρχές αντισεισμικού σχεδιασμού φραγμάτων ταμίευσης νερού (2003)

30 Πόσο ασφαλή είναι (ή πρέπει να είναι) τα γεωτεχνικά έργα Μια πιθανοτική θεώρηση της ασφάλειας των τεχνικών έργων Περιεχόμενο της παρουσίασης : 1. Τι σημαίνει «ασφαλές έργο» 2.Εκτίμηση του «βαθμού ασφάλειας» των έργων, δηλαδή εκτίμηση της πιθανότητας αστοχίας (risk assessment) 3.Επιλογή του «αποδεκτού βαθμού ασφάλειας» των έργων, δηλαδή της αποδεκτής πιθανότητας αστοχίας (risk management) 4.Πιθανοτική θεώρηση του σεισμικού κινδύνου

31 ΠΙΘΑΝΟΤΙΚΗ ΘΕΩΡΗΣΗ ΤΟΥ ΣΕΙΣΜΙΚΟΥ ΚΙΝΔΥΝΟΥ Ο Αντισεισμικός Σχεδιασμός των (γεω)τεχνικών έργων γίνεται μέσω : 1.Της σεισμικής επιτάχυνσης εδάφους (α) του ΕΑΚ σε συνδυασμό με την σπουδαιότητα του έργου 2.Της αναμενόμενης σεισμικής μετακίνησης τεκτονικών ρηγμάτων που διασχίζουν το έργο 1. Σεισμική επιτάχυνση εδάφους (α) του ΕΑΚ (2000 & 2003) : Κατά τον ΕΑΚ, το επίπεδο ασφάλειας του αντισεισμικού σχεδιασμού συνήθων έργων καθορίζεται από σεισμικά γεγονότα με πιθανότητα υπέρβασης 10% στα 50 χρόνια, δηλαδή με Μέση Περίοδο Επανάληψης Τ = 475 έτη (Poisson)

32 Επιρροή της σπουδαιότητας του έργου στον αντισεισμικό σχεδιασμό: α Ι = α γ Ι α Ι = Σεισμική επιτάχυνση εδάφους για έργα μεγάλης σπουδαιότητας Κατά τον Ευρωκώδικα 8-1 (εδάφιο 2.1.(4)), η σεισμική επιτάχυνση εδάφους ( a ) συνδέεται με την μέση περίοδο επανάληψης (Τ) του σεισμικού γεγονότος που την προκαλεί, με την προσεγγιστική σχέση :  ΣπουδαιότηταγΙγΙ α Για Ζώνη ΙΙ Μέση περίοδος επανάληψης (Τ Ι ) Πιθανότητα υπέρβασης στα 50 έτη Μικρή (Σ1) έτη15.7% Συνήθης (Σ2) έτη10% Μεγάλη (Σ3) έτη6.7 % Πολύ Μεγάλη (Σ4) έτη4.7 %

33 Επιρροή της σπουδαιότητας του έργου στον αντισεισμικό σχεδιασμό: Οι Μελέτες Σεισμικής Επικινδυνότητας πρέπει να καταλήγουν στην «σεισμική επιτάχυνση εδάφους» για σεισμικά γεγονότα με τα ανωτέρω Τ Ι (αναλόγως της σπουδαιότητας του έργου). Σε ειδικά έργα που δεν καλύπτονται από τον ΕΑΚ (π.χ. φράγματα) μπορεί να αυξηθεί το Τ : Τ= έτη - βεβαίως για σχεδιασμό μή-κατάρρευσης (ΌΧΙ FS>1) ΣπουδαιότηταγΙγΙ α Για Ζώνη ΙΙ Μέση περίοδος επανάληψης (Τ Ι ) Πιθανότητα υπέρβασης στα 50 έτη Μικρή (Σ1) έτη15.7% Συνήθης (Σ2) έτη10% Μεγάλη (Σ3) έτη6.7 % Πολύ Μεγάλη (Σ4) έτη4.7 % έτη2.4 % έτη1 % έτη0.5 % Για παράδειγμα, για Τ=5000 έτη :

34 2. Σεισμική μετακίνηση ρήγματος : Ο ΕΑΚ δεν αναφέρει το μέγεθος της σεισμικής μετακίνησης ενός ενεργού τεκτονικού ρήγματος που πρέπει να λαμβάνεται υπόψη στις μελέτες των έργων. Κατ’ αναλογία με την σεισμική επιτάχυνση, προτείνεται να χρησιμοποιείται η σεισμική μετακίνηση με την ίδια Μέση Περίοδο Επανάληψης (Τ). Συνήθως, η σεισμική μετακίνηση (MD - m) ρήγματος εκτιμάται από το ενεργοποιούμενο μήκος του ρήγματος (SRL - km) με την σχέση : Wells & Coppersmith (1994) log (MD) = log (SRL) SRL MD

35 Μήκος ρήγματος SRL=15 km Ποιά είναι η μέση περίοδος (Τ) ενεργοποίησης του συνολικού μήκους του ρήγματος ? log (MD) = log (SRL) Για ενεργοποιούμενο μήκος ρήγματος SRL=15 km  MD = 66 cm Παράδειγμα :

36 Ας θεωρηθεί ότι το μέγιστο μήκος του ρήγματος (SRL max ) ενεργοποιείται κάθε Τ max =5000 έτη (κατά μέσον όρο). Θα υπολογισθεί το SRL για περίοδο επανάληψης Τ. M = log (SRL) M max = log (SRL max ) log T = b M - a log T max = b M max - a Wells & Coppersmith (1994)Gutenberg & Richter (1954) b  0.85 Οπότε : Τ max = 5000 έτη, SRL max = 15 km Για σπουδαιότητα έργου Σ4 (Τ = 1045 έτη), προκύπτει SRL = 3.1 km και MD = 13 cm log (MD) = log (SRL)


Κατέβασμα ppt "Πόσο ασφαλή είναι (ή πρέπει να είναι) τα γεωτεχνικά έργα Μια πιθανοτική θεώρηση της ασφάλειας των τεχνικών έργων Μ. Καββαδάς, Αναπλ. Καθηγητής ΕΜΠ Ειδική."

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Διαφημίσεις Google