BÀI TẬP LỚN PHÂN TÍCH ĐỘ TIN CẬY TRONG KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH

Phân tích độ tin cậy kỹ thuật trong công trình Đảm bảo độ tin cậy của hệ thống sản xuất, thiết bị, máy móc hay một hệ thống quản lý là một vấn đề quan trọng. Giải quyết vấn đề này sẽ cho phép giảm tổn thất do ngừng sản xuất, giảm chi phí thay thế, chi phí tài chính phục vụ cho việc duy trì hoạt động, chi phí sửa chữa, giảm ngừng việc trong thời gian sử dụng khai thác. Thiết bị công nghệ có độ tin cậy thấp sẽ đe doạ sự an toàn lao động và đôi khi cả mạng sống con người, đưa đến những hậu quả không lường hết được về mặt kinh tế.

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI BÀI TẬP LỚN PHÂN TÍCH ĐỘ TIN CẬY TRONG KỸ THUẬT CƠNG TRÌNH Giảng viên hướng dẫn: TS Mai Văn Công Học viên: ………………………………… Mã học viên: …………………………… Lớp: 23QLXD22 STT: 01 Hà Nội, năm 2016 Giảng viên: TS Mai Văn Cơng ĐỀ BÀI Đập hệ thống cơng trình đầu mối gồm 03 đập đất; độ tin cậy/ xác suất hư hỏng Đập chưa biết; Đập & biết trước (i.e Pf-sect2=0.005; Pf-sect3=0.001 / năm); Biết đập đất gặp cố chủ yếu chế phá hỏng: Chảy tràn; ổn định địa kỹ thuật mái (trượt mái); … xói ngầm- đẩy trồi Các tham số thống kê biến tải trọng độ bền cho theo bảng Tiêu chuẩn an toàn vùng hạ du 1/100 năm Yêu cầu: 1) Xác định độ tin cậy/ xác suất cố đập hệ thống ba đập? 2) Xác định ảnh hưởng biến đến an toàn hệ thống? 3) Cơ chế phá hỏng ảnh hưởng nhiều đến an toàn hệ thống? Tham số thống kê biến tải trọng độ bền cho bảng sau: Ký hiệu Mô tả biến Đơn vị Zdc Zwl Cao trình đỉnh đập Mực nước thiết kế Chiều dài đường viền thấm Hệ số mái thượng lưu Hệ số mơ hình Chiều dày tầng sét phủ (lớp cùng) Hệ số Bligh Dung trọng bão hòa đất Mực nước hạ lưu Dung trọng riêng nước Hệ số an toàn ổn định Bishop m m Luật phân phối Norm Norm m Norm 175 - Norm Norm 1.67 0.15 0.33 m Norm 11 0.6 - Deter 15 kN/m3 Norm 18 m kN/m3 Deter Deter 10 - Norm 1.65 Lk m md d cB ρc Zinland ρw S.F bishop Học viên: ……………………… - STT: ……… - Trị trung bình 22.5 18.810 Độ lệch chuẩn 1.845 0.2 Giảng viên: TS Mai Văn Công BÀI LÀM 1) Xác định độ tin cậy/ xác suất cố đập hệ thống ba đập? Ta có: - Hàm tin cậy chế chảy tràn: Z1 = Z dc − Z wl Trong đó: Zdc Zwl :Cao trình đỉnh đập :Mực nước thiết kế (m) (m) - Hàm tin cậy chế ổn định địa kỹ thuật mái trong: Z = S Fbishob − 1.15 Trong đó: S.Fbishop :Hệ số an tồn ổn định Bishop - Hàm tin cậy chế xói ngầm: Z 31 = md Lt / c − ∆H Trong đó: Lt = Lk + d md Lk d c= cB ∆H = Z wl − Z inland :Hệ số mơ hình :Chiều dài đường viền thấm :Chiều dày tầng sét phủ (lớp cùng) :Hệ số Bligh (m) (m) :Chênh lệch mực nước (m) - Hàm tin cậy chế đẩy trồi: Z 32 = ρ c g d − ρ w g ∆H Trong đó: ρc ρw g d ∆H = Z wl − Z inland : Dung trọng bão hòa đất : Dung trọng riêng nước : Gia tốc trọng trường : Chiều dày tầng sét phủ (lớp cùng) : Chênh lệch mực nước (kN/m3) (kN/m3) (m) (m) Sử dụng phần mềm Prob2B, ta xác định xác suất cố chảy tràn: Number of calculations (FORM) : 61 Học viên: ……………………… - STT: ……… Giảng viên: TS Mai Văn Công Beta : 1.758E000 P_f : 3.935E-02 Model Parameter alfa Variable Zdc 4.765E-01 Variable Zwl -8.792E-01 Sử dụng phần mềm Prob2B, ta xác định xác suất cố mât ổn định địa kỹ thuật: Number of calculations (FORM) : 43 Beta : 2.500E000 P_f : 6.210E-03 Model Parameter Variable S.Fbishob alfa X 1.000E000 1.150E000 z-value 5.600E-01 43 0.000E00 Sử dụng phần mềm Prob2B, ta xác định xác suất cố xói ngầm: Number of calculations (FORM) : 141 Beta : 4.200E-01 P_f : 3.372E-01 ModelParameter alfa Variable Lk 1.141E-01 Variable Zinland 0.000E00 Học viên: ……………………… - STT: ……… Giảng viên: TS Mai Văn Công Variable Zwl -4.088E-01 Variable cB 0.000E00 Variable d 1.369E-02 Variable md 9.054E-01 Sử dụng phần mềm Prob2B, ta xác định xác suất cố đẩy trồi: Number of calculations (FORM) : 121 Beta : 4.126E-01 P_f : 3.399E-01 ModelParameter alfa Variable Zinland 0.000E00 Variable Zwl -7.706E-01 Variable d 4.464E-01 Variable pc 4.548E-01 Variable pw 0.000E00 Học viên: ……………………… - STT: ……… Giảng viên: TS Mai Văn Cơng Sử dụng phần mềm Open FTA, ta có hệ thống cho cố đập 1: Sử dụng phần mềm Open FTA, ta có báo cáo kết tính toán độ tin cậy cho cố đập 1: Monte Carlo Simulation ====================== Tree : 1.1.fta Time : Tue Nov 08 03:15:51 2016 Note: Only runs with at least one component failure are simulated Number of primary events = Number of tests Unit Time span used = 10000 = 1.000000 Number of system failures = 2619 Probability of at least = 5.823119E-001 ( exact ) Học viên: ……………………… - STT: ……… Giảng viên: TS Mai Văn Công one component failure Probability of top event = 1.525075E-001 ( +/- 2.980049E-003 ) Rank Failure mode Failures Estimated Probability Importance Z31 Z32 1862 1.084265E-001 ( +/- 2.512728E-003 ) 71.10% Z1 287 1.671235E-002 ( +/- 9.864990E-004 ) 10.96% Z1 Z32 168 9.782841E-003 ( +/- 7.547625E-004 ) 6.41% Z1 Z31 145 8.443523E-003 ( +/- 7.011964E-004 ) 5.54% Z1 Z31 Z32 60 3.493872E-003 ( +/- 4.510569E-004 ) 2.29% Z2 45 2.620404E-003 ( +/- 3.906267E-004 ) 1.72% Z2 Z31 24 1.397549E-003 ( +/- 2.852734E-004 ) 0.92% Z2 Z32 15 8.734679E-004 ( +/- 2.255284E-004 ) 0.57% Z2 Z31 Z32 10 5.823119E-004 ( +/- 1.841432E-004 ) 0.38% 10 Z1 Z2 1.746936E-004 ( +/- 1.008594E-004 ) 0.11% Compressed: Rank Failure mode Failures Estimated Probability Importance Z2 97 5.648426E-003 ( +/- 5.735107E-004 ) 3.70% Z1 663 3.860728E-002 ( +/- 1.499383E-003 ) 25.32% Z31 Z32 1932 1.125027E-001 ( +/- 2.559524E-003 ) 73.77% Primary Event Analysis: Event Z1 Failure contrib 3.860728E-002 Importance 25.32% Học viên: ……………………… - STT: ……… Giảng viên: TS Mai Văn Công Z2 5.648426E-003 3.70% Z31 1.125027E-001 73.77% Z32 1.125027E-001 73.77% Độ tin cậy/ xác suất cố đập là: Probability of top event = 1.525075E-001 ( +/- 2.980049E-003 ) Sử dụng phần mềm Open FTA, ta có hệ thống cho cố hệ thống đập: Học viên: ……………………… - STT: ……… Giảng viên: TS Mai Văn Cơng Sử dụng phần mềm Open FTA, ta có báo cáo kết tính tốn độ tin cậy cho cố hệ thống ba đập: Monte Carlo Simulation ====================== Tree : 1.fta Time : Tue Nov 08 02:56:05 2016 Note: Only runs with at least one component failure are simulated Number of primary events = Number of tests = 10000 Unit Time span used = 1.000000 Number of system failures = 2676 Probability of at least = 5.848160E-001 ( exact ) one component failure Probability of top event = 1.564968E-001 ( +/- 3.025257E-003 ) Rank Failure mode Failures Estimated Probability Importance Z31 Z32 1821 1.064950E-001 ( +/- 2.495596E-003 ) 68.05% Z1 300 1.754448E-002 ( +/- 1.012931E-003 ) 11.21% Z1 Z32 157 9.181611E-003 ( +/- 7.327723E-004 ) 5.87% Z1 Z31 130 7.602608E-003 ( +/- 6.667928E-004 ) 4.86% Z1 Z31 Z32 69 4.035230E-003 ( +/- 4.857846E-004 ) 2.58% Z2 46 2.690154E-003 ( +/- 3.966415E-004 ) 1.72% DAP2 29 1.695966E-003 ( +/- 3.149330E-004 ) 1.08% Học viên: ……………………… - STT: ……… Giảng viên: TS Mai Văn Công Z2 Z31 26 1.520522E-003 ( +/- 2.981988E-004 ) 0.97% Z2 Z32 25 1.462040E-003 ( +/- 2.924080E-004 ) 0.93% 10 DAP2 Z32 20 1.169632E-003 ( +/- 2.615377E-004 ) 0.75% 11 DAP2 Z31 17 9.941872E-004 ( +/- 2.411258E-004 ) 0.64% 12 DAP2 Z31 Z32 5.263344E-004 ( +/- 1.754448E-004 ) 0.34% 13 Z2 Z31 Z32 4.093712E-004 ( +/- 1.547278E-004 ) 0.26% 14 DAP3 2.924080E-004 ( +/- 1.307688E-004 ) 0.19% 15 DAP3 Z32 2.339264E-004 ( +/- 1.169632E-004 ) 0.15% 16 Z1 Z2 1.754448E-004 ( +/- 1.012931E-004 ) 0.11% 17 DAP2 Z1 Z32 1.169632E-004 ( +/- 8.270547E-005 ) 0.07% 18 DAP3 Z31 Z32 1.169632E-004 ( +/- 8.270547E-005 ) 0.07% 19 DAP3 Z31 5.848160E-005 ( +/- 5.848160E-005 ) 0.04% 20 DAP2 Z1 5.848160E-005 ( +/- 5.848160E-005 ) 0.04% 21 DAP2 Z2 Z32 5.848160E-005 ( +/- 5.848160E-005 ) 0.04% 22 5.848160E-005 ( +/- 5.848160E-005 ) 0.04% Z1 Z2 Z32 Compressed: Rank Failure mode Failures Estimated Probability Importance DAP3 12 7.017792E-004 ( +/- 2.025862E-004 ) 0.45% DAP2 79 4.620046E-003 ( +/- 5.197958E-004 ) 2.95% Z2 109 6.374494E-003 ( +/- 6.105658E-004 ) 4.07% Z1 663 3.877330E-002 ( +/- 1.505830E-003 ) 24.78% Z31 Z32 1908 1.115829E-001 ( +/- 2.554515E-003 ) 71.30% Học viên: ……………………… - STT: ……… 10 Giảng viên: TS Mai Văn Công Primary Event Analysis: Event Failure contrib Importance DAP2 4.620046E-003 2.95% DAP3 7.017792E-004 0.45% Z1 3.877330E-002 24.78% Z2 6.374494E-003 4.07% Z31 1.115829E-001 71.30% Z32 1.115829E-001 71.30% Độ tin cậy/xác suất cố hệ thống đập là: Probability of top event = 1.564968E-001 ( +/- 3.025257E-003 ) 2) Xác định ảnh hưởng biến đến an tồn hệ thống? Dựa kết tính tốn từ phần mềm Open FTA, ta có ảnh hưởng biến đến an toàn hệ thống: Ký hiệu Zdc Zwl Lk md Mơ tả biến Cao trình đỉnh đập Mực nước thiết kế Chiều dài đường viền thấm Hệ số mơ hình d Chiều dày tầng sét phủ (lớp cùng) cB ρc Hệ số Bligh Dung trọng bão hòa đất Mực nước hạ lưu Dung trọng riêng nước Hệ số an toàn ổn định Bishop Zinland ρw S.F bishop Hệ số ảnh hưởng α 4.765Ε−01 −8.792Ε−01 1.141Ε−01 9.054Ε−01 1.369Ε−02 4.548Ε−01 0 1.000Ε000 3) Cơ chế phá hỏng ảnh hưởng nhiều đến an tồn hệ thống? Dựa vào kết tính tốn ảnh hưởng biến đến an tồn hệ thống, nhận thấy chế chảy tràn ảnh hưởng nhiều đến an toàn hệ thống Học viên: ……………………… - STT: ……… 11 ... 22.5 18.810 Độ lệch chuẩn 1.845 0.2 Giảng viên: TS Mai Văn Công BÀI LÀM 1) Xác định độ tin cậy/ xác suất cố đập hệ thống ba đập? Ta có: - Hàm tin cậy chế chảy tràn: Z1 = Z dc − Z wl Trong đó: Zdc... Zwl :Cao trình đỉnh đập :Mực nước thiết kế (m) (m) - Hàm tin cậy chế ổn định địa kỹ thuật mái trong: Z = S Fbishob − 1.15 Trong đó: S.Fbishop :Hệ số an tồn ổn định Bishop - Hàm tin cậy chế xói... định địa kỹ thuật mái (trượt mái); … xói ngầm- đẩy trồi Các tham số thống kê biến tải trọng độ bền cho theo bảng Tiêu chuẩn an toàn vùng hạ du 1/100 năm Yêu cầu: 1) Xác định độ tin cậy/ xác suất