Od „předpočítačových“ metod posuzování spolehlivosti konstrukcí k pravděpodobnostní metodě SBRA

• Foto

V úvodním referátu obrátil Pavel Marek pozornost účastníků k rozvoji metod posuzování bezpečnosti, použitelnosti a trvanlivosti ocelových konstrukcí z hlediska dramatického rozvoje výpočetní techniky. „Počítačová revoluce“ (= počítač na stole každého projektanta) před dvaceti lety otevřela cestu k přechodu od deterministických a „předpisových“ metod posuzování spolehlivosti (viz např. od metody dílčích součinitelů) k metodám pravděpodobnostním, využívajícím stále rostoucí potenciál těchto nástrojů, což lze ukázat v posledních dvou dekádách například na vývoji a aplikacích metody SBRA (SimulationBased Reliability Assessment) dokumentované knižně a dále asi pěti sty publikacemi u nás a v zahraničí. Je vhodné připravovat studenty, doktorandy a projektanty na budoucí kvalitativní změny spočívající, stručně řečeno, v přechodu od deterministického k pravděpodobnostnímu způsobu myšlení, což se projeví též v uspořádání a obsahu nového typu norem (viz obr. 1).

Nepřednesený referát D. Pustky (FAST VŠB TU Ostrava), který bude publikován odděleně, je zaměřen na jedno- a vícekomponentní zatížení, účinky zatížení a na kombinace [1]. Je vhodné upozornit, že současné normy domácí ani zahraniční pojem „vícekomponentní“ neznají. Metodou SBRA lze efektivně určit kombinace vícekomponentních zatížení atd., viz [1].

Na některé slabiny současného pojetí průkazu spolehlivosti podle platných norem upozornil ve svém referátu P. Konečný. Na příkladě dimenzování ocelové tyče je poukázáno na hluboký rozpor v úrovni spolehlivosti mezi návrhy získanými podle současné normy EC a podle normy AISC LRFD (U.S.A.). Zájemci se mohou s porovnáním detailně seznámit v publikaci [1], kterou obdrželi účastnící semináře (včetně „lite“ verze Monte Carlo programu AntHill – kniha je k disposici na ÚTAM AV ČR v.v.i., Praha). Tato kniha mj. obsahuje velké množství řešených příkladů pravděpodobnostních posudků a kritický článek spoluautorů EC G. Sedlacka a J. Brozzettiho.

Jeden z čelných představitelů firmy Excon Praha, P. Háša, informoval účastníky semináře o aplikaci metody SBRA při posudku spolehlivosti vybraných sloupů elektráren v Opatovicích a Tušimicích z hlediska kombinací účinků více zatížení.

Představitel IOK Frýdek-Místek, L. Rozlívka, se už delší dobu zabývá histogramy reprezentujícími náhodně proměnné veličiny vstupující do pravděpodobnostního posudku, konkrétně rozptylem mechanických vlastností oceli a rozptylem geometrických charakteristik. Informoval o způsobu shromažďování a hodnocení dat a současně o obtížích při jednání s výrobci, kteří ne příliš ochotně informují o skutečné kvalitě svých výrobků. Rozvoj pravděpodobnostního pojetí posudku spolehlivosti ocelových konstrukcí bude vyžadovat z tohoto hlediska věcná i organizační opatření vytvářející předpoklady k tvorbě databází přístupných např. po internetu.

M. Rieger (VŠB-TUO) naznačil aplikaci metody SBRA na příkladě pravděpodobnostního posudku na únavu tramvajového mostního provizoria Partyzánská – Trojská přes Vltavu v Praze. Provoz na tomto mostu byl přerušen doslova pár dní před kolapsem. Trhlinami nenarušené dílce mostu byly použity k zastřešení zimního stadionu v Lounech.

L. Václavek (z VŠB-TUO) uvedl příklad ocelového rovinného rámu s opřenými sloupy, který ilustruje aplikaci metody SBRA při analytickém přístupu k posudku ocelové konstrukce s uvážením stability (tj. teorie druhého řádu). V příkladu jsou náhodně proměnné veličiny vyjádřeny histogramy (zatížení, mechanické vlastnosti oceli, geometrické charakteristiky a imperfekce) a vnitřní síly jsou určeny podle teorie 2. řádu na přetvořené konstrukci. Náhodná kombinace napětí v kritickém průřezu je porovnána s mezí kluzu vyjádřenou useknutým histogramem. Statistickou analýzou je vyhodnocena pravděpodobnost poruchy Pf, a ta je porovnána s návrhovou pravděpodobností poruchy Pd.

Aplikaci moderní výpočetní techniky a pravděpodobnostní posudek bezpečnosti patrového rovinného ocelového rámu programem MCD 1.0 předvedl Vít Křivý (VŠB-TUO). Uvedeným programem lze vyšetřit vliv náhodně proměnných veličin (zatížení, materiálových a geometrických vlastností, lokálních a globálních imperfekcí atd.) na pravděpodobnost poruchy v jednotlivých průřezech sloupů a nosníků rámu, což je nesporně zajímavý postup nevyžadující určení vzpěrných délek a součinitelů vzpěru.

Panelová diskuse uzavírající seminář byla zaměřena na otázky aplikace pravděpodobnostních metod v praxi, na motivaci projektantů, na výuku na školách, na vytvoření předpokladů pro zavedení pravděpodobnostních metod do norem atd. Diskuse se věnovala některým praktickým bariérám brzdícím zavedení metod (mezi něž patří též SBRA) do praxe.

K pozitivním pohledům do budoucna patří nesporně možnosti aplikace pravděpodobnostního pojetí posudku v praxi, uplatnění superpočítačů a vytvoření nového netradičního formátu norem (souvisejících s databázemi a softwarem).

Závěrem stojí za zmínku, že výzkumu v oblasti pravděpodobnostních posudků spolehlivosti stavebních konstrukcí je v České republice věnována např. na VŠB TU Ostrava a ÚTAM AV ČR zasloužená pozornost, o čemž svědčí výsledky publikované u nás i v zahraničí. Novinkám z domácího výzkumu bude v roce 2009 věnována konference v Praze (dvoudenní akce 20. a 21. 4. 2009), což bude desátá (jubilejní) konference zaměřená na rozvoj a aplikace metody SBRA. Následovat bude příprava mezinárodního kolokvia SiBRAM’ 2009. O předmětech jednání a dalších podrobnostech bude čtenář Konstrukcí včas informován.

LITERATURA

[1] Marek, P., Brozzetti, J., Guštar, M., Tikalsky, P. (editors): Probabilistic Assessment of Structures using Monte Carlo Simulation. Basics, Exercises, Software. (Second extended edition), Publisher: ITAM Academy of Sciences of Czech Republic, Prosecká 76, 190 00 Prague 9, Czech Republic. 2003, ISBN 80-86246-19-1

[2] Marek, P., Kennedy, D. J. L., Guštar, M.: The need for qualitative changes in design standards is coming. STU Bratislava, Int. Conference 70 years of CE STU, 4–5 12 2008, Bratislava

Normalization Committee TNK35 „Steel structures“ accepted the offer of the research project GAČR 103/07/0557 solvers and on September 25, 2008 organized an afternoon seminar for its members and other people interested, in the building ČNI in Prague with focus on development and application of probabilistic assessment of steel structures reliability. The research in the area of probabilistic assessment of the structure reliability is paid a lot of attention in the Czech Republic, mainly at VŠB – TU Ostrava and ÚTAM AV ČR, proved by the results published at home as well as abroad. In 2009 the conference in Prague (a two-day event on April 20–21, 2009) shall deal with the news from domestic research, this being the 10th (anniversary) conference focused on development and application of the method SBRA. Then the preparation of the international colloquium SiBRAM’ 2009 shall follow.

Autor

• (red)