Thiết kế công trình theo lý thuyết ngẫu nhiên và phân tích độ tin cậy - Chương pot

CHƯƠNG - PHÂN TÍCH R I RO 2.1 Gi i thi u chung Trư c ñ c p ñ n phân tích r i ro, c n xem xét khái ni m r i ro Trong cu c th o lu n, khái ni m r i ro r t mơ h Theo t ñi n Oxford, r i ro “kh x y k t qu x u, gây thi t h i ” ð nh nghĩa có đ c p đ n xác su t (kh x y ra) h u qu ð nh lư ng so sánh r i ro ch d a vào xác su t khơng th c t , r i ro trư ng h p m t 100 nghìn đ ng v i kh 50% khơng gi ng v i r i ro m t tri u ñ ng v i kh 50% Các nhà phân tích r i ro khơng th ng nh t v khái ni m r i ro Thông thư ng, có đ nh nghĩa v r i ro đư c đưa phân tích: - R m R R R i ro xác su t x y m t s c ý mu n m t quy trình/q trình hay c a t đ i tư ng i ro h u qu c a m t s c ý mu n i ro tích s c a xác su t x y s c h u qu s c i ro hàm c a xác su t x y thi t h i h u qu thi t h i Nhìn chung, hai đ nh nghĩa đ u khơng phù h p l m R i ro xác su t nh gây h u qu r t l n ho c xác su t l n có h u qu nh , v y đ nh nghĩa th nh t khơng gi i thích th a đáng, tương t ñ nh nghĩa th hai v y ð nh nghĩa th ba ñưa s so sánh t t v r i ro Th c t ta có th xác ñ nh giá tr h u qu ch p nh n ñư c c a m t trình Trong nhi u trư ng h p giá tr tương ng v i thi t h i x y th i gian dài V i ñ nh nghĩa này, xác su t x y s c ý mu n h u qu c a đóng vai trị quan tr ng Do xác su t x y s c ñ i lư ng không th nguyên, nên theo ñ nh nghĩa xác su t x y s c ngang b ng v i h u qu c a ð nh nghĩa đơn gi n h u qu c a m t s c ngồi ý mu n x y thư ng có th nguyên khác v tính ch t (thi t h i v v t ch t, thương vong, gây hoang mang ) nên r i ro không th di n t ch m t s ð nh nghĩa r i ro cu i t ng quát nh t b n ñ nh nghĩa nêu Ba ñ nh nghĩa ñ u nh ng trư ng h p ñ c bi t c a đ nh nghĩa th tư Qua đó, ta có th xác đ nh tr ng s đ i v i h u qu c a s c ý mu n tuỳ theo tính ch t nghiêm tr ng c a ði u đ c bi t quan tr ng ñ i v i trư ng h p xác su t x y s c nh h u qu l n, không xác ñ nh ñư c thi t h i lâu dài Vi c đánh giá r i ro ph i tính ñ n r i ro không mong mu n H u qu c a m t s c ý mu n có th t t đ nh ho c b t ñ nh N u h u qu mang tính b t đ nh có th ñ nh nghĩa r i ro b ng hàm m t ñ xác su t ñ xác ñ nh ñ i lư ng quan tâm ð nh nghĩa t ng quát nh t v r i ro là: tích s c a xác su t x y thi t h i v i lu th a b c n c a h u qu thi t h i: R i ro = xác su t thi t h i * (h u qu thi t h i)n Lu th a mũ n ph thu c vào tình tr ng c a h th ng, thông thư ng v i n = trư ng h p phân tích r i ro t nhiên, trư ng h p ta có th tính đư c giá tr d ki n, n > ph n ánh trư ng h p r i ro không mong mu n HWRU/CE Project - TU Delft đối tợng phân tích rủi ro Tiêu chuẩn tham chiếu Mô tả hệ thống Liệt kê cố v thảm họa xảy Xác đinh xác suất xảy cố Kết hợp XS v thiệt hại Tần suất v mức độ thiệt hại định lợng hậu Rủi ro đánh giá Tiêu chuẩn, tiêu chí Ra định ®iỊu chØnh CÊp ®é rđi ro chÊp nhËn Hình 2.1 Sơ đ q trình phân tích r i ro Hình mơ t thành ph n phân tích r i ro c a m t h th ng theo phương pháp ng u nhiên ð u tiên mô t thành ph n h th ng cơng trình phịng ch ng lũ đo n đê, c ng cơng trình thành ph n khác Ti p theo danh m c li t kê ki u nguy s c hư h ng có th x y ðây m t bư c quan tr ng phân tích r i ro b i n u thi u m t ki u s c (m t ch phá ho i) có th gây nh hư ng nghiêm tr ng đ n đ an tồn thi t k Bư c k ti p ñ nh lư ng h u qu cho t t c s c có kh x y Ví d 2.1 M t b ch a ng m ñư c dùng ñ ch a ch t th i ñ c h i S c môi trư ng c a h th ng b ch a x y rò r , ch y tràn ch t th i ñ c vào mơi trư ng đ t D a vào s lan r ng c a lư ng ch t th i ta có th xác đ nh đư c thi t h i môi trư ng Trong trư ng h p này, m t s v n ñ c n xem xét thi t h i quan tr ng làm nh hư ng ñ n c u trúc ñ t, m c nư c ng m dịng ch y, s th m th u đ t Lư ng ch t th i đ c rị r (X) h u qu c a s c ý mu n “Rò r b ch a” thi t h i v môi trư ng m t hàm s g(X) Xem lư ng ch t th i đ c b rị r s c ngồi ý mu n, có giá tr trung bình µ đ l ch chu n σ Xác su t c a s c ý mu n Pf M t ñ xác su t thi t h i môi trư ng đư c mơ t sau: ∞ X=0   (g(X )) =  f g( X )  X−µ  Pf ϕ  σ  X ≠    N u r i ro ñư c bi u di n thông qua giá tr kỳ v ng E(Pfg(X)), ta có: ∞ risk = Pf  X −µ σ ∫ g( X )ϕ   -∞  d X  Vi c gi i tốn hàm tích phân có th tham kh o t i m c 2.4 HWRU/CE Project - TU Delft Phân tích r i ro ñư c dùng cho nhi u m c đích ch ng h n ki m tra đ an tồn c a m t quy trình hay đ i tư ng có phù h p v i tiêu chu n hay ñ t t i ưu v kinh t hay khơng M c đích chung c a phân tích r i ro cung c p s ñ ñưa quy t ñ nh cu i d a s k t qu phân tích r i ro Các ví d cho m c đích ñư c áp d ng thi t k cơng trình, t i ưu hố thi t k h th ng phòng ch ng lũ h th ng tương t , t i ưu hoá v quy ho ch, tu b o dư ng Căn c vào m c tiêu mà k t qu phân tích c n đ t đ n chu n ñã thi t l p Liên quan ñ n v n đ v an tồn sách an toàn qu c gia quan tr ng nh t Chính sách tiêu chu n ngh ñ nh ph ban hành Trong trư ng h p c n thi t, quy trình thơng s k thu t c a ñ i tư ng ph i ñi u ch nh ñ tuân theo chu n V i m c đích t i ưu hố kinh t r i ro g n v i giá thành c a ñ i tư ng đóng vai trị quan tr ng Có th xem xét r i ro theo hư ng tài Ch ng h n ngư i ta t p trung phân tích đ làm gi m t i thi u r i ro t ng giá thành tri n khai b o dư ng ñ i tư ng Trong nh ng trư ng h p v y, khơng th xác đ nh trư c giá tr gi i h n r i ro Ví d 2.2 Khái ni m r i ro liên quan ñ n h th ng cơng trình đ u m i h ch a vùng h lưu Ch c c a m t ñ p dâng tr nư c N u ñ p b v , nư c ch y tràn b t ng gây lũ l t d n ñ n h u qu n ng n v tài s n sinh m ng vùng h du Vì v y, c n tránh v đ p ngun nhân gây thi t h i to l n v kinh t , xã h i ngư i ð p tràn gi i pháp h u hi u ñ gi i quy t v n ñ ñi u ti t lũ Tuy nhiên, vi c đ m b o an tồn cho ñ p dâng m t v n ñ ñư c quan tâm thi t k N u lư ng nư c ch y vào h ch a l n t o m c nư c l n m c cho phép tràn x lũ b t ñ u ho t ñ ng K t qu m c nư c lưu t c dòng ch y h lưu tăng lên gây xói l n n sơng, b sơng h lưu cơng trình N u so v i h u qu v đ p thi t h i ki u khơng l n có th s a ch a v i chi phí th p Do m c ñ lũ l t khác nên c p ñ r i ro ch p nh n v ñ p nh ng thi t h i c a cơng trình m c nư c, dịng ch y dâng cao hồn tồn khác V ñ p ch ñư c ch p nh n v i xác su t r t nh (nh m t l n m i năm), thi t h i phá ho i n n/b sơng l i đư c ch p nh n v i t n su t cao nhi u Ví d hư h ng không nghiêm tr ng c a chân kè hàng năm có th đư c s a ch a hoàn ch nh k p th i (địi h i ph i chu n b k ho ch b o dư ng hoàn ch nh) Trong trư ng h p này, m c ñ thi t h i ch p nh n ñư c xác ñ nh b ng giá thành t i ưu gi a v n ñ u tư xây d ng ban ñ u chi phí b o dư ng, kh c ph c h u qu 2.2 C p ñ r i ro ch p nh n đư c cơng tác phòng ch ng lũ M t nh ng v n ñ quan tr ng thi t k ñ p dâng xác ñ nh t n su t x y s c c a cơng trình Quy t ñ nh c n ph i ñư c ñưa giai ño n thi t k v i kho ng t n su t x y lũ l t có th ch p nh n ñư c cho m t vùng c th ðây không ph i v n ñ thu c lĩnh v c k thu t thi t k cơng trình đơn thu n, mà cịn bao hàm c ph m trù kinh t tr Ta có th th y đư c m i liên h gi a chi phí xây d ng h ch a giá tr hàng hoá, c a c i vùng h lưu (các ñ p nư c l n có chi phí xây d ng cao hơn, ñ p nư c ñư c xây d ng s h t ng vùng h lưu ñư c ñ m b o hơn) Tuy nhiên, khơng th gi i quy t v n đ đơn thu n d a vào phân tích kinh t mà khơng tính đ n giá tr v xã h i, t nhiên, văn hoá, l ch s ngh thu t Các giá tr kinh t v môi trư ng quan h HWRU/CE Project - TU Delft 10 gi a ngư b o tàng ngh hóa xã h i ph v n ñ u tư hi i v i hay giá tr c a m t khu b o t n t nhiên, m t ñ a danh l ch s hay thu t không th tính đư c M c đ an tồn c a cơng trình kinh t văn thu c vào m c đ tin c y an tồn c a cơng trình ngồi cịn ph thu c vào u qu c a cơng trình 2.3 Các bư c phân tích r i ro R i ro hàm s xác su t c a s c h u qu c a Vì v y, phân tích r i ro bao g m phân tích xác su t h u qu Hơn n a, tùy thu c vào m c tiêu, nhi m v ñ i tư ng phân tích ta có th xác đ nh tiêu chu n tiêu chí mà r i ro ph i đáp ng Hình 2.1 trình bày sơ ñ khái quát v thành ph n phân tích r i ro Trong phân tích r i ro, khái ni m sau c n ñư c phân bi t: 1- M t phân tích đ nh tính bao g m phân tích ch c thành ph n c a h th ng, li t kê hi m ho , d ng s c , h u qu xác ñ nh m i quan h n i t i 2- M t phân tích đ nh lư ng bao g m tính tốn xác su t x y s c , ñ nh lư ng h u qu x y ra, tính tốn r i ro đánh giá k t qu b ng cách th nghi m h th ng chu n 3- Ra quy t ñ nh ki m ñ nh r i ro Phân tích đ nh lư ng khơng ph i ln ln có kh th c hi n đư c hay có th c lư ng đư c Vì v y ch có th c hi n phân tích đ nh tính m i có th đánh giá r i ro m t cách t ng th qua nâng c p, c i ti n đư c quy trình, h th ng ho c đ i tư ng nghiên c u Các bư c phân tích r i ro thư ng dùng thành ph n đưa hình 2.2 Mũi tên ch theo th t th c hi n Th t c ñưa nh m h tr th c hi n m t phân tích r i ro đ i bi u khơng mang tính ch t b t bu c Có thành ph n đư c thêm vào bư c phân tích b i chúng liên quan ñ n vi c ñưa quy t đ nh N u khơng có nh hư ng l n, chúng b b qua không (chưa) h p lý v m t k thu t hay giá thành l n Tuy nhiên ch ñưa thêm vào chúng có nh ng nh hư ng thích h p 2.4 K ho ch t ng bư c c a phân tích r i ro 2.4.1 Mơ t quy trình/q trình hay đ i tư ng m t cách h th ng Phân tích r i ro s d ng n n t ng lý thuy t h th ng Ti n trình hay đ i tư ng đư c xem xét qua mơ t thành ph n đ u vào - đ u (xem hình 2.2) Thơng thư ng h th ng đư c chia 2thành thành ph n h th ng M i thành ph n v y ñư c khái quát hoá m t thành ph n ñ u vào - ñ u Thông qua m i tương quan n i t i, chúng hình thành nên h th ng t ng th S chia nh thành ph n h th ng d n ñ n c p ñ xác ñ nh xác su t x y s c HWRU/CE Project - TU Delft 11 Hình 2.2 H th ng ñ u vào - ñ u 2.4.2 Li t kê kh x y s c ý mu n, nh hư ng h u qu Giai ño n nh m li t kê đưa t t c s c ngồi ý mu n có th x y có th x y h u qu c a chúng M t h th ng hay m t b ph n ñư c coi g p s c n u khơng cịn th c hi n ch c mong mu n S c x y theo nhi u cách khác M i cách ñư c g i ch d n ñ n s c Ranh gi i gi a vùng s c vùng an tồn đư c g i g i tr ng thái gi i h n Trong th c t có d ng biên gi i h n, m t d ng gây s c t m th i hay s c m t ph n m t d ng gây s c lâu dài hay hoàn toàn Trong tài li u tham kh o, d ng ñư c hi u: Tr ng thái gi i h n v kh ph c v (S.L.S); tr ng thái gi i h n mà ch c ho t đ ng có th đư c th c hi n, đư c g i biên h u ích Ví d cho tr ng thái tình tr ng c ng t m th i không th làm vi c song cao Tr ng thái gi i h n cu i (U.L.S), tr ng thái gi i h n t i đa Thơng qua s c hư h ng thư ng xuyên c a m t ñ i tư ng d n ñ n s d ng ho t đ ng Ví d đ p ch n sóng t i c a vào c ng b v , h u qu s xu t hi n sóng c ng có chi u cao l n chi u cao cho phép, ñi u d n ñ n vi c ng ng ho t ñ ng c a c ng ði u quan tr ng nh t v i t t c ch chúng ph i ñư c ñ c p k t t trư c ti n hành phân tích ñ nh lư ng Trong th c t , hư h ng x y khơng xác đ nh đư c ki u s c (khơng đ c p ñ n) nhi u so v i l i phân tích m t ki u s c Vi c tìm m i đe ki u s c công vi c khơng đơn gi n Các phương pháp h tr thu th p d li u v vùng b , vùng lân c n, nghiên c u tài li u, ph ng v n, kinh nghi m k t h p v i so sánh h th ng, t ch c h p ñ l y ý ki n Các ngun nhân gây s c đ i v i h th ng ph bi n thư ng đư c bi t đ n có th tìm th y sách hư ng d n s tay k thu t 2.4.3 Xác su t r i ro thành ph n: Xác su t r i ro thành ph n bao g m: - Xác su t x y s c ý mu n HWRU/CE Project - TU Delft 12 Formatted: Space Before: pt Formatted: Bullets and Numbering - Xác su t s c ngồi ý mu n d n đ n/ gây nên tác đ ng - Xác su t mà tác ñ ng gây nên h u qu đáng k Các thành ph n có th minh ho b ng: - Xác su t x y s c trư t mái ñê - Xác su t nư c tràn vào vùng lân c n m c nư c dâng cao - Xác su t x y thi t h i thương vong Có th tính xác su t x y s c ý mu n theo cách khác nhau: Cách th nh t phương pháp quy n p (phương pháp d a kinh nghi m) Theo phương pháp ngư i ta xác ñ nh xác su t c a m t s c ch c ch n x y b ng s li u (cơ s d li u) Thu n l i c a phương pháp khơng có ki u hư h ng quan tr ng b b qua phân tích m t q trình hay m t h th ng Tuy nhiên, b t l i c a khơng đưa đánh giá chi ti t ñ i v i ki u s c K t qu vi c ngăn ng a s c hi u qu N u dùng phương pháp quy n p ñ xác ñ nh xác su t x y s c m t ñi u quan tr ng h th ng u ki n biên khơng thay đ i theo th i gian Cách th hai theo phương pháp n i suy Phương pháp xem xét t t c ki u s c có th x y Thu n l i c a phương pháp nh n xét th u ñáo ki u s c t đưa bi n pháp ñ c thù nh m gi m thi u xác su t x y s c ý mu n Vi c xác ñ nh xác su t cho tác đ ng có kh x y xác su t x y h u qu mà tác đ ng mang l i tương t cách xác ñ nh xác su t x y s c ngồi ý mu n Nó có liên quan đ n xác su t u ki n T ng xác su t thành ph n c a r i ro là: P(E1 ) P(E | E1 ) P(G | E1 ∩ E ) (3.1) Trong đó: - E1 s c ngồi ý mu n (ch ng h n s c v ñê) - E2 tác ñ ng c a (ch ng h n ng p l t vùng lân c n) - G h u qu (ch ng h n s ngư i ch t ñu i) Hàm xác su t P(E1)P(E2|E1) xác su t x y s c Pf Xác su t P(G|E1∩E2) có th đư c xác đ nh n u h u qu tuân theo lu t phân ph i t t ñ nh ho c bi n r i r c ng u nhiên v i hàm m t ñ xác su t cho trư c (Xem 2.2) 2.4.4 Xác ñ nh ñánh giá r i ro Sau bư c xác ñ nh h u qu xác su t tương ng bư c xác ñ nh ñánh giá r i ro Thông thư ng bư c th nghi m r i ro d a tiêu chu n cho trư c N u dùng phân tích r i ro đ thi t k ti n trình hay đ i tư ng bư c ñư c l p l i nhi u l n ñ ñi u ch nh chi ti t k thu t c a h th ng ñ hư ng t i m t thi t k t i ưu Bư c t i ưu tài tính tốn giá thành c a quy trình, h th ng hay ñ i tư ng v i r i ro v i m i bư c l p Thi t k t i ưu n u giá thành t i thi u 2.4.5 Ra quy t ñ nh d a k t qu phân tích r i ro Phân tích r i ro thư ng h tr cho vi c ñưa quy t ñ nh V lý thuy t, m t phân tích r i ro xem hồn ch nh sau đánh giá ñưa quy t ñ nh d a phân tích r i ro HWRU/CE Project - TU Delft 13 Vi c ghi chép nh ng bi n th khác nhau, v i nh ng r i ro ñi kèm, chi phí l i ích m t ma tr n hay quy t ñ nh ñư c coi công c tr giúp cho vi c quy t đ nh Qua đó, l a ch n t i ưu có th đư c th c hi n t m t s kh khác 2.4.6 R i ro ch p nh n ñư c th c t a R i ro theo quan ñi m cá nhân Cách th nh t ñ thi t l p xác su t x y s c ch p nh n coi tương đương v i xác su t thương vong đư c tính b ng bình qn đ u ngư i Các phân tích r i ro d a d li u th ng kê mang tính xã h i thư ng ñưa m t ch s trung bình r i ro ch p nh n ñư c v s ngư i ch t Theo phương pháp phân tích d a lý trí nh n th c, cá nhân c a m t ho t đ ng ln ý th c v tính cân b ng gi a r i ro l i nhu n ch p nh n ñư c Ph thu c vào l i ích c a q trình mà ho t đ ng tình nguy n có đư c b o đ m hay khơng Vì v y mà t o s khác bi t gi a ho t ñ ng tình nguy n đư c đ m b o ho t đ ng khơng đư c b o ñ m Theo cách th c này, m c đ tình nguy n có liên quan đ n xác su t x y tai n n ñư c d báo trư c S li u th ng kê v nguyên nhân t vong th hi n qua xác su t x p x 10-4 ñ i v i ho t đ ng t có ý th c m c trung bình S li u s d ng ch s dành cho r i ro cá nhân ch p nh n ñư c ð i v i qu c gia không thu c phương Tây, l i t c cho ho t ñ ng v y có th khác bi t rõ so v i minh ho trên, ví d ph thu c vào đ a lý, văn hố nguyên v kinh t R i ro cá nhân ch p nh n ñư c (Pdi) dành cho m t ho t ñ ng c th ñư c tính b ng: Pdi = N di N pi Pfi Pd / Fi = N pi Npi Trong đó: Npi s thành viên c a ho t ñ ng th i Ndi s ngư i ch t ho t ñ ng th i Pfi xác su t tai n n c a ho t ñ ng th i Pd/Fi xác su t t l ngư i ch t x y m t tai n n b R i ro theo quan ñi m xã h i (mang tính c ng đ ng) Phương pháp ti p c n nh m xác ñ nh r i ro ch p nh n ñư c c a m t d án c th v i quan m khó có kh x y Câu h i dành cho kh ch p nh n c a t p th th c ch t m t v n ñ v phương pháp th d n, t có hư ng x y ra: 1) Xác ñ nh d a vào kinh nghi m s lư ng thương vong ch p nh n đư c thơng qua đánh giá tai ho s c cơng trình 2) Gi m thi u v n ñ v m t t i ưu hố kinh t thơng qua di n gi i t t c h u qu theo ñơn v thương vong/ thi t h i Trong n i dung th nh t, cơng th c sau đư c hình thành (TAW/CUR, 1990) dành cho xác su t x y s c t i ưu Pfop = I B (r − g ) Pd / f N PCP + C f HWRU/CE Project - TU Delft 14 Trong đó: I chi phí đ u tư cho m t đơn v gia tăng v thơng s đ b n (chi u cao đ nh, đư ng kính viên đá) - C f t ng chi phí liên quan đ n s c (r i ro) - P d/f xác su t thương vong c a m t s c - NP s ngư i dân mà sinh m ng c a h ph thu c vào cơng trình; - Cp chi phí cho m i sinh m ng (đi u có th bàn cãi) - B tham s kinh nghi m d ng “mũ” c a phân ph i t i tr ng, k ñ n nh hư ng c a vi c gia tăng ñ b n - r lãi su t th c t - g t c ñ tăng trư ng kinh t Trong n i dung th hai, ch tiêu (Pfn) bi n ñ i t xác su t gây ch t m t ngư i (s Nd), s hi n di n vơ tình nhà máy, tàu thu hay máy bay v i s l n xu t hi n Nc c a cá th đó, h thành viên t ng s N ngư i: Formatted: Font: Italic Pfn=Nd/NNc Formatted: Font: Italic Formatted: Font: Italic Formatted: Font: Italic Formatted: Font: Italic Formatted: Font: Italic Formatted: Font: Italic Formatted: Font: Italic Formatted: Font: Italic N u xác ñ nh trư c m t c p ñ r i ro ch p nh n đư c b t kỳ cơng trình đư c xem xét c a d án có th gi i h n ñư c r i ro theo giá tr ñ nh trư c N u khơng có c p đ r i ro đư c xác đ nh trư c đánh giá r i có th c vào phân tích giá tr l i nhu n kinh t (BCN) v chi phí thi t h i hay thi t h i v m ng s ng ngư i; hay chi phí b o dư ng s a ch a tương t nh ng chi phí này.Theo phương pháp này, giá tr v ngư i có th đư c xác đ nh b ng t ng s n ph m qu c n i chia cho t ng dân s Tuy nhiên v i ph m trù v ñ o ñ c tinh th n vi c gán giá tr v t ch t cho sinh m ng ngư i m t ñi u nh c nh i chưa d đư c ch p nh n sinh m ng ngư i quan tr ng nh t vô giá M t s giá tr phi v t th , khơng th đánh giá xác ñươc, giá tr thi t h i v môi trư ng xây d ng d án cơng trình đư c di n gi i chi phí “bóng” c a d án ñ ph n gi m nh nh hư ng c a tác ñ ng ngư c ð i v i trư ng h p m r ng, r i ro ch p nh n ñư c có th đư c xem xét l i d a vào quan h gi a kh giám sát, u tra s a ch a Vì v y thi t k có th đ c p ñ n nh ng kh ñ d phòng th t c ñi u tra tu b o dư ng Ngư c l i thi u kh k địi h i ph i có đư c ch p nh n r i ro t i thi u 2.5 Phân tích r i ro sơ ñ s c c a h th ng cơng trình phịng ch ng lũ Nghiên c u v đ an tồn cơng trình t p trung vào khái ni m s c hư h ng công trình Cho dù hai khái ni m thư ng ñư c dùng có chung m t ý nghĩa, v y, c n có s phân bi t rõ ràng v s khác bi t gi a chúng M t k t c u hay m t thành ph n k t c u hư h ng n u khơng cịn th c hi n đư c ch c chính, b n c a Ch c c a m t cơng trình phịng ch ng lũ đư c xác đ nh ngăn ch n lũ l t, nghĩa b o v vùng có kh ng p l t khơng b nư c lũ tràn vào, không b x y thi t h i v sinh m ng và/ho c thi t h i v tài s n M t cơng trình hay m t thành ph n cơng trình hư h ng đ v n u dư i tác d ng c a t i tr ng gây nên s xu t hi n bi n d ng v i giá tr l n nghiêm tr ng làm m t hình d ng ban đ u c a HWRU/CE Project - TU Delft Formatted: Font: Italic 15 Formatted: Font: Italic cơng trình Nhìn chung s đ v cơng trình thư ng tương ng v i xác su t x y hư h ng v i giá tr l n ð v hư h ng không ph i lúc gây nên thi t h i mang tính th m h a Ch ng h n, ñ p b m t n ñ nh trư t x y t i th i ñi m m c nư c c a h ch a trì m c th p, th i gian dài s không gây th m ho cho khu v c h lưu Trư ng h p ngư c lai, m c nư c sông, h cao, có th x y sóng tràn, có th làm hư h ng cơng trình phịng ch ng lũ (hư h ng đ nh, mái phía c a ñê, ñ p) k t c u c a v n có th đư c gi ngun M t cơng trình phịng ch ng lũ ph i ñư c thi t k cho su t giai đo n xây d ng cơng trình th i gian ph c v l i c a nó, xác su t x y s c hay ñ v ñ m b o th p ð xác ñ nh ñư c t i ưu gi a quy mơ cơng trình m c đ an tồn, c n thi t ph i th c hi n phân tích r i ro Các thành ph n phân tích r i ro đư c trình bày tóm t t Hình 2.3 Deleted: ¶ Formatted: Centered Li t kê ki u th m h a Formatted: Centered Formatted: Centered Mô ph ng ch hư h ng Formatted: Centered Xác ñ nh XS x y s c Formatted: Centered ðánh giá thi t h i Formatted: Centered R i ro = XS * Thi t h i Hình 2.3 Các thành ph n phân tích r i ro Trong phân tích r i ro, có ba c m t khoá: nguy x y s c -cơ ch x y s c - h u qu c a s c M t phân tích r i ro thư ng đư c b t ñ u b ng vi c li t kê nguy s c ch x y s c M t ch x y s c đư c mơ t ph n ng l i c a cơng trình đ i v i t ng nguy s c Nguy s c di n bi n theo ch x y s c , theo m t xác su t xu t hi n riêng, gây hư h ng ho c phá h ng cơng trình ho c thành ph n cơng trình Biên gi a tr ng thái hư h ng không hư h ng, hay gi a phá h ng không phá h ng thư ng ñư c g i tr ng thái gi i h n Có hai khái ni m v tr ng thái gi i h n ñư c ñưa ra: Tr ng thái gi i h n cu i (ULS) Tr ng thái gi i h n ph c v (SLS) K t qu c a m t q trình phân tích r i ro xác ñ nh h u qu mà s c hư h ng/phá h ng gây Trong trư ng h p x y s c c a m t h th ng phòng ch ng lũ, c n ph i ñánh giá ñ c trưng liên quan ñ n ng p l t (ví d ñ sâu ng p l t, t c ñ ng p l t) c lư ng thi t h i v v t ch t phi v t ch t Theo ñ nh nghĩa, r i ro ñư c xác đ nh b ng tích s gi a xác su t x y s c thi t h i (= h u qu ) s c gây nên ð có m t thi t k t i ưu t ng th cho m t h th ng phòng ch ng lũ, c n ph i tìm s cân b ng gi a m c ñ r i ro chi phí ñ u tư xây d ng h th ng Khi ñánh giá ñ an tồn c a h th ng cơng trình phịng ch ng lũ, c n xem xét m t cách t ng th toàn h th ng ch ng lũ H th ng thư ng bao g m nhi u thành ph n, m i thành ph n có th b hư h ng/s c theo nhi u nguy nhi u d ng ch S ñ v c a thành ph n A có th HWRU/CE Project - TU Delft 16 d n ñ n nguy hư h ng thành ph n B Hư h ng c a m t s thành ph n có th d n ñ n hư h ng c a toàn b h th ng Liên k t gi a thành ph n t o nên m t “h th ng n i ti p” Trong trư ng h p khác, thành ph n m t h th ng có th h tr , b sung cho làm tăng ñ b n c a h th ng, chúng có th t o nên “h th ng song song” Hình 2.4 Ví d v sơ ñ s ki n (trái) s c (ph i) ð i v i m t s ki n, q trình đư c b t đ u v i s hình thành c a s c kh i t o ý mu n (hư h ng c a m t thành ph n, ho ho n, sai sót ngư i ) k t thúc b ng vi c ñánh giá nh ng ph n ng l i c a h th ng xác ñ nh h u qu c a hư h ng hay s c M t sơ ñ s c d a vào ti n trình ngư c l i: b t ñ u v i m t s c ngồi ý mu n, đư c phân tích xem nguyên nhân gây Sơ ñ s c s d ng bi u tư ng “c ng và” “c ng ho c” “c ng và” s d ng đ mơ t m t h th ng song song, “c ng ho c” dùng cho h th ng n i ti p Hình 2.6 minh ho sơ ñ hư h ng t ng quát áp d ng cho h th ng ñê ð i v i k t c u công trình n hình, ch ng h n c a l y nư c qua ñê, v n ñ c n quan tâm l i không ph i hư h ng v m t k t c u mà v n đ v n hành cơng trình, nh ng sai sót c a ngư i qu n lý khơng đóng k p c a van trư c x y m c nư c lũ xu t hi n V n đ có th ñư c th hi n theo sơ ñ hư h ng Hình 2.5 bi u di n s c trư ng h p khơng đóng k p c a van c a m t cơng trình ngăn lũ Hình 2.5 Ví d v sơ đ s c c a h th ng đóng m c a van HWRU/CE Project - TU Delft 17 B t l i c a s c s ki n ch chúng đư c u ch nh xác Cây s c khơng cho phép k t h p nhánh; nhánh c a m khuy t khơng đư c phép phân chia Hơn n a, b n ch t c a h th ng chia đơi: m t s c có th ho c khơng x y Tuy nhiên, thi t k cơng trình v n đ có đ c tính liên t c m c đ x y khác nhau, có th nhi u ho c ð kh c ph c b t l i ñư c ñ c p trên, hay nói cách khác đ th hi n ñư c ki u nguy h i, ch x y thành ph n c n ñưa bi u ñ nguyên nhân - h u qu minh ho hình 2.4 Formatted: Font color: Red Nhi m v c a k ñ c p ch phương pháp th hi n v n ñ vi c tìm gi i đáp cho v n đ Vi c xác ñ nh nh ng v n ñ có th x y ra, n u x y có th di n bi n th nhi m v r t l n c a ngư i thi t k Vi c cân nh c li t kê ch gây nguy h i hay hư h ng thư ng ñư c xem xét th n tr ng phân tích nh ng tác đ ng x y sau Các cơng c h tr cho vi c chu n b li t kê nguyên nhân gây s c là: Ngân hàng d li u; Nghiên c u tài li u; Ph ng v n ñi u tra; Nghiên c u hi n tr ng sau x y s c thi t h i; T ch c l y ý ki n th o lu n- phương pháp não công; Kinh nghi m t h th ng tương t tình tr ng tương t Các thông tin khác, v.v Formatted: Font color: Red ð i v i cơng trình thư ng g p h u h t ki u nguy s c ghi nh n có th tìm ñư c s tay hư ng d n c m nang thi t k ð hoàn thi n quy trình thi t k , c n phân tích nguyên nhân gây s c Tuy nhiên th c t nhi u d li u, thông tin v hư h ng không ñư c công b , ñ c bi t ki u s c liên quan đ n tính ch t pháp lý, v n ñ ch u trách nhi m trư c pháp lu t Trong trư ng h p đó, lịng t tr ng c a ngư i có trách nhi m liên quan b đ t khơng ñúng ch 2.6 Các c p ñ ti p c n ng d ng phương pháp M c đ an tồn c a m t cơng trình liên quan ñ n m t ch phá h ng riêng bi t đư c mơ t xác su t x y s c có liên quan ñ n ch y Các phương pháp ti p c n sau ñây ñư c s d ng ñ xác đ nh m c đ an tồn này: Phương pháp t t ñ nh (ti p c n c p đ - Phương pháp h s an tồn) Thi t k d a s tr ng thái trung bình, tr trung bình kèm theo h s an tồn thích h p tương ng v i m i l cơng trình Phương pháp ti p c n bán ng u nhiên (ti p c n c p ñ I) Thi t k s d ng giá tr ñ c trưng v i t i tr ng không vư t 95% t h p, hay ñ b n ñ m b o ñư c 95% tr s ñ b n v t li u làm cơng trình Phương pháp ti p c n ng u nhiên (ti p c n c p ñ II III) Trong c p ñ ti p c n này, bi n s thành ph n v t i tr ng ñ b n ñư c mô t bi n ng u nhiên hồn tồn Có hai c p đ ti p c n khác ñư c phân bi t: HWRU/CE Project - TU Delft 18 Formatted: Font color: Red Formatted: Font color: Red C p ñ II: c p ñ II bao g m m t s phương pháp g n ñúng ñ bi n ñ i hàm phân ph i xác su t sang d ng phân ph i chu n hay phân ph i Gaussian ð xác ñ nh g n ñúng giá tr xác su t x y s c , trình n tính hóa tốn h c phương trình liên quan c n ñư c th c hi n C p ñ III: theo c p ñ ti p c n này, hàm phân ph i xác su t c a bi n ng u nhiên ñư c xem xét hồn tồn v i quy lu t phân ph i th c c a chúng Trư ng h p tốn phi n, v n đ s ñư c gi i quy t theo phi n Các phương pháp ng u nhiên hi n v n ñang ñư c ti p t c phát tri n ch n l c Nhi u nghiên c u v phát tri n phương pháp ñã ñang th c hi n nhi u nơi th gi i Trong th c t vi c thi t k ch y u ñư c th c hi n theo phương pháp bán ng u nhiên hay th m chí theo phương pháp truy n th ng, t t đ nh hồn tồn Chi ti t c a t ng c p đ tính tốn s đư c trình bày k chương 2.7 Phương pháp t t ñ nh Phương pháp thi t k truy n th ng ñua tiêu chu n thi t k hi n hành ñư c coi ti p c n thi t k theo c p ñ I Trong phương pháp này, ñi u ki n v tr ng thái gi i h n ñư c l a ch n (ULS hay SLS) tương ng v i t h p t i tr ng thi t k thích h p Tr ng thái gi i h n thư ng tương ng v i ñ b n ñ c trưng c a cơng trình M c đ vư t tr ng thái gi i h n ch ñư c ch p nh n xác su t x y s c nh Theo c p ñ ti p c n giá tr xác su t chưa xác ñ nh ñư c Trong phương ti p c n pháp bán ng u nhiên, xác su t x y s c ñư c xác đ nh d a vào vi c phân tích r i ro ñ i v i t ng ki u cơng trình c th đư c xem xét xác ñ nh nguy x y s c ð i v i k t c u cơng trình thu l i thư ng thích h p v i thi t k d a nguyên t c h s vư t t i Trong đó, ñi u ki n tiên quy t t i tr ng tác d ng ng v i v i h s vư t t i γ không gây s c cho cơng trình Theo phương pháp này, đ an tồn đư c tính tốn t i biên t i tr ng M t t i tr ng xác đ nh, SD (ví d chi u cao sóng thi t k ), tương ng v i xác su t xu t hi n, P(F) Trong th c t giá tr P(F) nh thư ng ñư c xác ñ nh t n su t xu t hi n trung bình h ng năm, xác su t x y s c cơng trình (bao nhiêu năm x y m t l n), hay ngh ch đ o c a chu kỳ xu t hi n l i, TR= 1/P(F) Chu kỳ xu t hi n l i ñư c xem kho ng th i gian trung bình gi a hai l n xu t hi n t i tr ng vư t t i tr ng thi t k (vư t tr ng thái gi i h n, g i t i tr ng phá h y) Nh ng u ki n thi t k có th xác ñ nh theo ñi u ki n làm vi c: làm vi c ñi u ki n c c h n: Tr ng thái gi i h n cu i (ULS); làm vi c u ki n bình thư ng: Tr ng thái gi i h n ph c v (SLS) Khi vư t m t tr ng thái gi i h n này, ph n ng l i c a cơng trình đư c xem xét hư h ng c a cơng trình (hay b ph n c a cơng trình) ULS (Ultimate Limit State): Tr ng thái gi i h n cu i cùng, k t c u hư h ng s xu t hi n ñi u ki n c c h n SLS (Serviceability Limit State): Tr ng thái gi i h n ph c v , k t c u hư h ng u ki n bình thư ng Hình 2.7 minh h a cho cách ti p c n c p ñ T i tr ng sóng (sóng thi t k ) đư c xác đ nh t s li u sóng th ng kê nhi u năm Sóng thi t k s d ng làm đ u vào cho mơ hình mơ ph ng n ñ nh k t c u b o v mái cơng trình b o v b Tương ng v i m i giá tr HWRU/CE Project - TU Delft 19 xác su t hư h ng c a k t c u b o v mái, kích thư c c u ki n (đư ng kính viên đá) dùng cho k u c u có th xác đ nh đư c M t thi u sót l n nh t c a phương pháp thi t k truy n th ng không k ñ n kh xu t hi n t i tr ng vư t ho c nh t i tr ng thi t k Nguyên nhân c a thi u sót xu t phát t vi c ch n m t giá tr t i tr ng thi t k c th ðây m t thi u sót nghiêm tr ng vi c c lư ng m c ñ hư h ng c a cơng trình cho m c đích tu b o dư ng Hình 2.6 Ví d v phương pháp c p ñ I 2.8 Phương pháp ng u nhiên Trong phương pháp thi t k ng u nhiên, t t c ch phá h ng đư c mơ t b i mơ hình tốn ho c mơ hình mơ ph ng tương ng Vi c tính tốn xác su t phá h ng c a m t thành ph n ñư c d a hàm tin c y c a t ng ch phá h ng Hàm tin c y Z ñ c thi t l p c vào tr ng thái gi i h n tương ng v i ch phá h ng ñang xem xét, hàm c a nhi u HWRU/CE Project - TU Delft 20 bi n tham s ng u nhiên Theo đó, Z