4.1. Đặt vấn đề
Hiện nay nhiều nước trên thế giới sử dụng mô hình thiết kế xác suất để tính toán các công trình bảo vệ bờ. Tuy nhiên ở Việt Nam hiện nay các quy chuẩn, quy phạm và công tác thiết kế vẫn đang thực hiện các tính toán này theo mô hình thiết kế truyền thống. Đây là một trong những hạn chế của lĩnh vực công trình bảo vệ bờ ở Việt Nam cần sớm được cải thiện.
Trong phạm vi chương này sẽ thực hiện theo hướng nghiên cứu tiếp cận áp dụng mô hình thiết kế theo xác suất vào tính toán độ tin cậy của mảng lắp ghép bằng cấu kiện bê tông.
- Để tính toán độ tin cậy của MLGBT thì có nhiều cách xây dựng bài toán nhưng trong luận văn sử dụng bài toán mẫu đối với MLGBT liên kết ma sát
- Các số liệu tính toán được thu thập từ khảo sát, đo đạc
- Các tính toán được thực hiện trên phần mềm BESTFIT và VAP
4.2. Nhận biết hệ thống
Qua nghiên cứu, quan sát thì kết cấu là một hệ thống mảng lắp ghép bằng các cấu kiện bê tông đúc sẵn liên kết ma sát. Thân mảng là các cấu kiện TSC-178 liên kết với nhau theo kiểu liên kết ma sát. Biên dưới của mảng là chân kè có kết cấu dạng tường chắn đất gồm 2 hàng ống buy lục giác đặt so le nhau. Biên trên là đỉnh kè có kết cấu tường bê tông. Các cấu kiện tiếp xúc với các mảng khác là các hàng cấu kiện TSC-178 tương tự những cấu kiện ở trong thân mảng.
Quá trình khảo sát đối với mảng chọn tính toán cho thấy biên dưới của mảng có khả năng mất ổn định kết cấu do phần đất phía ngoài ống buy có hiện tượng bị xói, tuy vậy số liệu thu thập để đánh giá chân kè không đầy đủ. Bên cạnh đó các cấu
Luận văn thạc sĩ - 51 -
kiện TSC-178 ở giữa mảng có hiện tượng suy giảm trọng lượng do bào mòn và xâm thực. Các cấu kiện ở các biên khác chưa thấy hiện tượng có thể dẫn tới mất ổn định
4.3. Hệ thống kết cấu
Các phần tử thuộc hệ thống kết cấu MLGBT liên kết với nhau theo hình thức liên kết ma sát. Mảng được gọi là xảy ra sự cố khi một trong các phần tử thuộc mảng xảy ra sự cố. Quá trình xảy ra sự cố của hệ thống mô phỏng theo sơ đồ cây sự cố kết cấu MLGBT Hình 2.8
Theo nhận biết hệ thống ở mục 4.2 thì đối với mảng lựa chọn tính toán sự cố của mảng chỉ tính toán kiểm tra với 2 nhánh sự cố thành phần là sự cố cấu kiện (1) và sự cố chân kè (2)
4.4. Sơ đồ hóa hệ thống
Các cấu kiện thuộc MLGBT làm việc theo sơ đồ nối tiếp, hệ thống sẽ xảy ra sự cố khi có ít nhất một trong hai cơ chế thành phần xảy ra sự cố:
Hình 4.1: Sơ đồ hóa hệ thống 4.5. Tính độ tin cậy an toàn của hệ thống
4.5.1. Bài toán tính xác suất theo cấp độ 2
4.5.1.1. Thứ tự thực hiện bài toán tính xác suất theo cấp độ 2
Quá trình tính toán xác xuất và độ tin cậy xác suất theo cấp độ 2 được thực hiện qua các bước theo sơ đồ Hình 4.2.
Luận văn thạc sĩ - 52 -
Hình 4.2: Sơ đồ thực hiện bài toán theo cấp độ 2 4.5.1.2. Phần mềm tính toán
Hiện nay có nhiều phần mềm để giải các bài toán xác suất thống kê, trong luận văn này sử dụng phần mềm BESTFIT và VAP làm công cụ tính toán.
Phần mềm BESTFIT: ước lượng hợp lý tối đa hàm xác suất thống kê cho biến ngẫu nhiên từ số liệu quan trắc đo đạc và tính toán các đặc trưng thống kê của các biến ngẫu nhiên đó
Học viên: Hoàng Minh Khanh - Lớp CH20C.ĐH2
(2)
Thiết lập hàm tải trọng (Ni) và hàm sức chịu tải (Ri)
(3)
Lập hàm tin cậy: Z(i) = R(i) – N(i)
(5)
Tuyến tính hóa hàm tin cậy Z(i) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
(6)
Tính các tham số thống kê của hàm Z(i): μz, σz
(7)
Tính độ tin cậy β
(1)
Mô tả tải trọng, sức chịu tải, số liệu đầu vào: chỉ tiêu cơ lý của đất, đá, bê tông,..
(4)
Biến đổi luật PPXS của các biến ngẫu nhiên trong hàm R(i), N(i) về luật phân phối chuẩn
Luận văn thạc sĩ - 53 -
Phần mềm VAP: xử lý biến ngẫu nhiên và giải hàm xác suất thống kê tìm độ tin cậy và các đặc trưng thống kê.
4.5.2. Tính xác suất hư hỏng và độ tin cậy của cấu kiện mái TSC-178 theo công thức đẩy nổi (β2; P(Z2)) thức đẩy nổi (β2; P(Z2))
4.5.2.1. Hàm tin cậy
Công thức tính toán trọng lượng cấu kiện theo cơ chế đẩy nổi trên mái dốc dùng cho cấu kiện TSC-178 đã được sử dụng trong tính toán thiết kế, công thức 4.1:
m h K G s bt n. 3. 3 ∆ = γ (4.1) Trong đó:
+ G – Trọng lượng của cấu kiện (tấn);
+ Kn – Hệ số ổn định phụ thuộc hình dạng cấu kiện và chiều cao sóng; + HS – Chiều cao sóng (m);
+ ∆ – Tỷ trọng tương đối của vật liệu bê tông và nước;
+ γbt – Trọng lượng riêng của vật liệu bê tông của cấu kiện (T/m3); + γn – Trọng lượng riêng của nước biển (T/m3);
+ m – Hệ số mái dốc; m = cotgα;
+ α – Góc nghiêng của mái kè so với mặt phẳng nằm ngang (độ); Theo cơ chế cân bằng đẩy nổi trong công thức 4.1, các thành phần của hàm sức chịu tải (R) bao gồm: thành phần trọng lượng bản thân G, tỷ trọng ∆, hệ số Kn
và trọng lượng riêng γbt.
Các thành phần của hàm tải trọng (N) gồm: chiều cao sóng Hs , hệ số mái m Khi đó, hàm sức chịu tải và hàm tải trọng được viết như sau:
Hàm sức chịu tải: R = bt n K G γ . .∆3 (4.2) Hàm tải trọng: N = m hs3 (4.3)
Theo đó, hàm tin cậy của các cấu kiện TSC-178 thuộc mảng theo điều kiện cân bằng đẩy nổi được viết theo 4.4:
Luận văn thạc sĩ - 54 - Z1 = R – N = − ∆ m h K G s bt n 3 3 . . γ (4.4)
4.5.2.2. Số liệu thống kê của các biến ngẫu nhiêna. Biến ngẫu nhiên G – trọng lượng của cấu kiện: a. Biến ngẫu nhiên G – trọng lượng của cấu kiện:
Cấu kiện bảo vệ mái kè TSC-178 được sử dụng trong dự án có trọng lượng theo thiết kế: 105 kg. Tuy nhiên, do quá trình xâm thực, ăn mòn qua thời gian nên trọng lượng của các cấu kiện thực tế có nhiều thay đổi so với thiết kế ban đầu.
Trọng lượng của các cấu kiện tại thời điểm hiện nay theo kết quả khảo sát thực tế trên các cấu kiện ngẫu nhiên trên mảng được thống kê trong Bảng 4.1:
Bảng 4.1: Trọng lượng của các cấu kiện bất kỳ trong mảng
TT 1 2 3 4 5 6 7 G (Kg) 100,5 102,3 103,7 103,3 101,1 104,4 104,1 G(tấn) 0,1005 0,1023 0,1037 0,1033 0,1011 0,1044 0,1041 TT 8 9 10 11 12 13 G (Kg) 103,0 102,8 101,9 103,2 105,0 103,5 G(tấn) 0,1030 0,1028 0,1019 0,1032 0,1050 0,1035 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});