Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.33 MB, 25 trang )
<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">
<b><small>August 15, 2017</small></b>
<b><small>PGS.TS. Mai Văn Cơng </small></b>
<b><small>Bộ mơn Cơng Trình Cảng – Đường thủyKhoa Cơng Trình</small></b>
<b><small>Water Resources University</small></b>
1. Giới thiệu chung
2. Thiết kế truyền thống & TK theo LTĐTC3. Phân tích rủi ro
4. Phân tích độ tin cậy thành phần 5. Phân tích độ tin cậy hệ thống
6. Xây dựng hàm tin cậy cho các cơ chế sự cố7. Mơ hình & Công cụ phần mềm
</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">• Rủi ro do sự cố cơng trình, thiên tai, lũ lụt gia tăng trên phạm vi tồn cầu
• Việt Nam: sự cố cơng trình xây dựng, giao thơng, hồ đập vv…
• Các hệ thống kỹ thuật, quá trình KT đều gắn với rủi ro• Câu hỏi thực tiễn: làm sao để giảm được rủi ro khi sự
cố xảy ra;
<small>August 15, 20177</small>
tạo ra}
<b>thiệt hại): cứu hộ, cứu nạn, di tán, chấp nhận thiệt hại cơ </b>
• Thiết kế đủ tin cậy với giá trị an toàn yêu cầu (TCAT)
• Hình thành mặt cắt thiết kế đại diện
• Đánh giá/ Kiểm tra an tồn phương án thiết kế, hệ số an toàn đặc trưng > 1.0
</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6"><small>August 15, 201713</small>
An tồn hệ thống/cơng trình đánh giá thơng qua hệ sốan toàn – an toàn cho phép
• Mơ tả độ bền và tải trọng là các đại lượng ngẫu nhiên
• Liệt kê/ xác định các sự cố khơng mong muốn • Xây dựng sơ đồ cây sự cố để phân tích
• Xác định xác suất xảy ra sự cố của từng cơ chế phá hoại thành phần
• Xác đinh khả năng xảy ra các sự cố hệ thống; • Đánh giá rủi ro khi sự cố xảy ra
</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8"><small>August 15, 201715</small>
<small>[after Vrijling et al 2001]</small>
<small>high ground</small>
<small>citylow lying</small>
<small>river dike</small>
<small>estuarine dikesea dike</small>
- An tồn hiện tại? (Q1)
- An toàn mức độ nào là đủ (Rủi ro chấp nhận)? (Q2)
- Giải pháp thiết kế tin cậy với điều kiện an toàn yêu cầu? (Q3)
<small>high ground</small>
<small>citylow lying</small>
<small>river dikesluice</small>
<small>estuarine dikesea dike</small>
<small>Waves</small>
</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9"><small>August 15, 201717</small>
<small>damage of dike cresterosion of inner slopes</small>
<small>Failure of dike section # i</small>
<small>dike's slopeinstability of </small>
<small>instability of instability of </small>
<small>inner slopesouter slopes</small>
<small>instablity of toe structure</small>
<small>scourinstability of protected ele.too much </small>
<small>damage of </small>
<small>armour layerinstability of </small>
Z = Độ bền R – Tải trọng S Sự cố xảy ra nếu Z<0!
Từ đó, xác suất xảy ra sự cố:
</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10"><small>August 15, 201719</small>
<b><small>Q1-Phân tích an tồn hệ thống</small></b>
<small>Thành phần</small>
<small>Sóng trànXói ngầmMất ƠĐ etc. TổngĐê 1…p</small><sub>1.1 </sub><small>(overtopp.)p</small><sub>1.1 </sub><small>(piping)p</small><sub>1.1</sub><small>(etc.)p</small><sub>1.1</sub><small>(all)Đập …p</small><sub>1.2 </sub><small>(overtopp.)p</small><sub>1.2</sub><small>(piping)p</small><sub>1.2</sub><small>(etc.)p</small><sub>1.2</sub><small>(all)</small>
<small>Đụn cátp</small><sub>dune</sub><small>(overtop.)p</small><sub>dune</sub><small>(piping)p</small><sub>dune</sub><small>(etc.)p</small><sub>dune</sub><small>(all)Cốngp</small><sub>sluice</sub><small>(overtop.)p</small><sub>sluice</sub><small>(piping)p</small><sub>sluice</sub><small>(etc.)p</small><sub>sluice</sub><small>(all)Tổngp</small><sub>all</sub><small>(overtop.)p</small><sub>all</sub><small>(piping)p</small><sub>all</sub><small>(etc.)p</small><sub>all</sub><small>(all)</small>
Trường hợp đơn giản nhất: Tối ưu dựa theo rủi ro kinh tế
</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11"> <sub>Generation of geometry alternative </sub>
<small>Calculation of failure probability</small>
<small>P <P f</small> <sub>max(opt.)</sub>
<small>Estimation of R =f(P )</small><sub>T</sub> <sub>f</sub> <small>Estimation of I</small>
<small>Total costs</small>
<small>Search for the lowest cost solution</small>
- đưa ra một loạt giải pháp thiết kế đảm bảo điều kiện an toàn (a);
- Phân tích lựa chọn phương an cho chi phí thấp nhất(b).
<small>August 15, 201723</small>
Optimal CFDS<small>Reliability based design model: </small>
<small>optimal geometry given [Pf]{from component to system level}</small>
<small>Risk-based design model: optimal level of protection [Pf]</small>
<small>{system level}</small>
<small>OutputInput model</small>
<small>PDF & CDF of sea loads </small>
<small>alternative geometries</small>
<small>Damages/consequences:inventory/modelComponent/system reliability analysis;</small>
<small>Safety assessment (P</small><sub>f</sub><small>; P</small><sub>f</sub><small>sys)Failure modes </small>
<small>Limit State Eq.</small>
<small>final draft verion.</small>
<small>Proceedings International Conference on Coastal Engineering 1980.</small>
<small>Structural Mechanics, pp. 453-472.</small>
<small>Kortenhaus, A., Voortman, H.G., 2001. Probabilistic design tools for vertical breakwaters. Balkema, Rotterdam, 2001.</small>
<small>Probabilistisch ontwerpen). Delft University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Delft, September 1987.</small>
<small>Engineering. Lecture notes CT5310. Delft University of Technology.</small>
<small>thesis. Sieca Repro, the Netherlands (2010). ISBN: 978-90-9025648-1, 249p</small>
</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">2. Rủi ro là hậu quả của một sự cố ngoài ý muốn.3. Rủi ro là tích số của xác suất xảy ra sự cố và hậu
</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">=> Rủi ro = (Xác suất xảy ra thiệt hại) * (Hậu quả thiệt hại)Xác suất
xảy ra
Hậu quả xảy ra
<b>rủi ro chấp nhận được</b>
1- Chấp nhận đợc theo quan điểm cộng đồng2- Chấp nhận được bởi từng cá nhân
<b>1- Kiểm tra an tồn hệ thống-Quản lý hệ thống:</b>
Rủi ro tính tốn ≤ [Rủi ro chấp nhận] => Kết luận: Hệ thống an tồn=> Hệ thống đợc giữ ngunRủi ro tính tốn > [Rủi ro chấp nhận] => Kết luận: Không an toàn
=> Hệ thống cần đợc nâng cấp=> Chỉ rõ thành phần nào thuộc hệ thống cần nâng cấp !!!
<b>2- Thiết kế-lập quy hoạch:</b>
Rủi ro tính tốn của hệ thống giả định ≤ [Rủi ro chấp nhận] Các phơng án, các kịch bản
2. Phõn tớch định lượng: Xỏc định xỏc suất xảy ra sự cố, định lượng hậu quả xảy ra, tớnh toỏn rủi ro và đỏnh giỏ kết quả bằng cỏch thử nghiệm trờn cỏc hệ thống chuẩn.
3. Ra quyết định và kiểm định rủi ro
<small>8/15/201732Mô phỏng các cơ chế h- hỏng</small>
<small>Liệt kê các kiểu thảm họa</small>
<small>Xác định XS xảy ra sự cố</small>
<small>đánh giá thiết hại </small>
<small>Xác định rủi ro=XS.*Thiệt hại</small>
<small>8/15/2017</small> <sup>35</sup>
<b>Sơ đồ sự cố h hỏng hệ thống đê</b>
<b><small>H hỏng (sự cố) hệ thống đê</small></b>
<b><small>Sóng tràn đỉnh đê, chảy tràn</small></b>
<b><small>Sói ngầm, đẩy trồi </small></b>
<b><small>H hỏng đoạn đê i</small></b>
<b><small>H hỏng đoạn đê n</small></b>
<b><small>Trợt mái đê phía biển, phía đồng</small></b>
<b><small>Xói trớc chân đê</small></b>
<b>Hậu quả của các sự cố</b>
Định lượng:
-Hư hỏng cơ sở hạ tầng, cơng trình cơng cộng, hệ thống đê, mất đất
-Thiệt hại trực tiếp của các ngành kinh tế-Mất mát về con ngời !?
</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18"><b>So s¸nh víi tiêu chuẩn hiện hành: </b>
- Cha có tiêu chuẩn về rñi ro
- TÊn suÊt thiÕt kÕ : 1%, 2%, 5%... (về tải trọng), hệ số an toàn cho phép K=1.15-1.25
• Quyết định ảnh hưởng bởi yếu tố chính trị:
• VD: - Giao thơng: 30 người/ngày => hơn 12000 n/năm
• Tính chất sự kiện <=> mức độ chấp nhận của cộng đồng
• I: đầu tư để hệ thống an tồn hơn (hoặc vốn đàu tư ban đầu)
• Tổng chí phí= I+ thiệt hại tiềm tàng khi sự cố xảy ra (rủi ro)
<small>Q: total cost</small>
<small>-ln(P )Opt. point</small>
</div><span class="text_page_counter">Trang 21</span><div class="page_container" data-page="21"><i>P<sub>f</sub>e<small>h A</small></i>
<small>1</small> <i><small>E N</small></i><small>(</small> <i><sub>saved lifes</sub></i><sub>_</sub> <small>)(</small><i><small>P</small><sub>f</sub></i><sub>,</sub><sub>0</sub><small></small><i><small>P</small><sub>f opt</sub></i><sub>,</sub> <small>)</small><i><small>N</small></i>
<i><small>P</small><sub>f</sub><small>P</small><sub>f opt</sub><small>N PV</small></i>
Mơ hình
Giải pháp
</div><span class="text_page_counter">Trang 22</span><div class="page_container" data-page="22"><small>August 15, 2017</small>
<b>Ví dụ: Đê biển Nam ĐỊnh</b>
<small>Climate & Meteorology</small>
<small>Tropical climate:- 4 seasons</small>
<small>- 4 to 6 typhoons annually</small>
<small>Sea boundary</small>
<small>Coastal defences: 2000 km sea dikes</small>
<small>Cons. of the Typhoon Damrey:-25 km of sea dikes broken - inundation of large area- Total direct loss: $US 500 Mil. </small>
</div><span class="text_page_counter">Trang 23</span><div class="page_container" data-page="23"><small>August 15, 2017</small>
<small>(b) Design Frequency [1/year]</small>
<small>(a) Design Frequency [1/year]</small>
<small>Invest nothing</small>
<small>August 15, 2017</small>
<small>(b) Design Frequency [1/year]</small>
<small>(a) Design Frequency [1/year]</small>
• Đưa ra mức rủi ro/an toàn theo các quan điểm: cá nhân, cộng đồng; theo quan điểm kinh tế.
• Làm căn cứ cho bài toán thiết kế (ghi trong tiêu chuẩn thiết kế, VD 1/10. 1/20, 1/100 …1/10000)
sự kiện đó gây ra}
<b>thiệt hại): cứu hộ, cứu nạn, di tán, chấp nhận thiệt hại cơ </b>
</div><span class="text_page_counter">Trang 25</span><div class="page_container" data-page="25"><small>August 15, 201772</small>
- An toàn hiện tại? (Q1)
- An toàn mức độ nào là đủ (Rủi ro chấp nhận)? (Q2)
- Giải pháp thiết kế tin cậy với điều kiện an toàn yêu cầu? (Q3)
<small>high ground</small>
<small>citylow lying</small>
<small>river dikesluice</small>
<small>estuarine dikesea dike</small>
</div>