Basic reliability concepts. Sven Thelandersson Structural Engineering Lund University

Relevanta dokument
Innehåll - Två begrepp

Sannolikhetsbaserad metodik för beräkning av betongdammars stabilitet

BÄRANDE KONSTRUKTIONER MED EPS BERÄKNINGSPRINCIPER. Anpassad till Eurokod

VSMF10 Byggnadskonstruktion 9 hp VT15

Reliability analysis in engineering applications

Principer för fuktsäkerhetsprojektering med hänsyn till mikrobiell påväxt

I figuren nedan visas en ritning över stommen till ett bostadshus. Stommen ska bestå av

Metodik för fuktsäkerhetsdimensionering med hänsyn till mikrobiell påväxt. Sven Thelandersson Konstruktionsteknik, LTH

This exam consists of four problems. The maximum sum of points is 20. The marks 3, 4 and 5 require a minimum

Kurskod: TAMS28 MATEMATISK STATISTIK Provkod: TEN1 05 June 2017, 14:00-18:00. English Version

DOKTORAND: WILLIAM BJURELAND HANDLEDARE: FREDRIK JOHANSSON, STEFAN LARSSON, JOHAN SPROSS KTH ROYAL INSTITUTE OF TECHNOLOGY

Dimensionering i bruksgränstillstånd

Riskacceptans relaterad till mögelpåväxt i klimatskärmen Hur säkert bör fuktsäkert vara?

Laster Lastnedräkning OSKAR LARSSON

PPU408 HT15. Beräkningar stål. Lars Bark MdH/IDT

PPU408 HT15. Beräkningar stål. Lars Bark MdH/IDT

Gränslastberäkning en enkel och snabb väg till maximal bärförmåga

Mälardalens Högskola. Formelsamling. Statistik, grundkurs

Eurokoder grundläggande dimensioneringsregler för bärverk. Eurocode Software AB

Tentamen i matematisk statistik

EN 1990 Övergripande om Eurokoder och grundläggande dimensioneringsregler. Inspecta Academy

Sammanfattande beskrivning av projektet

Eternal Employment Financial Feasibility Study

Application Note SW

Jesper Rydén. Matematiska institutionen, Uppsala universitet Tillämpad statistik för STS vt 2014

Produktens väg från idé till grav

HUR VÄL STÄMMER RESULTAT FRÅN MÖGELMODELLER MED VERKLIGHETEN

PRESTANDADEKLARATION. Nr 0009 SV

Resultat från beräkningar av brottsannolikhet för en utskovsdel

Rikard Hellgren KTH / WSP. Brottanalys av bergförankrade betongdammar

Chapter 2: Random Variables

12.6 Heat equation, Wave equation

Säkerhetsfaktorer på en höft, genom magi eller på ingenjörsmässig grund? Konstruktörens problem

Hantering av osäkerheter vid analys av glidstabilitet för betongdammar grundlagda på berg

vetenskap - beslut - osäkerhet

Kurskod: TAIU06 MATEMATISK STATISTIK Provkod: TENA 17 August 2015, 8:00-12:00. English Version

Kurskod: TAIU06 MATEMATISK STATISTIK Provkod: TENA 31 May 2016, 8:00-12:00. English Version

HUR VÄL STÄMMER RESULTAT FRÅN MÖGELMODELLER MED VERKLIGHETEN

Brandsäkerhet hos. ny europeisk handbok

English Version. 1 x 4x 3 dx = 0.8. = P (N(0, 1) < 3.47) = =

Grundläggande Statistik och Försöksplanering Provmoment: TEN1 & TEN2 Ladokkod: TT2311 Tentamen ges för: Bt2, En2, Bt4, En4.

School of Management and Economics Reg. No. EHV 2008/220/514 COURSE SYLLABUS. Fundamentals of Business Administration: Management Accounting

Företagsekonomi, allmän kurs. Business Administration, General Course. Business Administration until further notice

Kurskod: TAMS28 MATEMATISK STATISTIK Provkod: TEN1 08 June 2015, 14:00-18:00. English Version

4.3 Stokastiska variabler (slumpmässiga variabler) 4.4 Väntevärde och varians till stokastiska variabler

Robusta konstruktionssystem - vad är det?

Tillförlitlighetsanalys av betongkonstruktioner i bruksgränstillståndet

Klimatpåverkan och de stora osäkerheterna - I Pathways bör CO2-reduktion/mål hanteras inom ett osäkerhetsintervall

Enkel linjär regression. Enkel linjär regression. Enkel linjär regression

Kap. 6: Allmänna laster Termisk och mekanisk verkan av brand. Bakgrund. Allmänt

Course syllabus 1(7) School of Management and Economics. FEN305 Reg.No. EHVc 2005:6 Date of decision Course Code. Företag och Marknad I

School of Management and Economics Reg. No. EHV 2008/245/514 COURSE SYLLABUS. Business and Market I. Business Administration.

Det här med levels.?

HANTERING AV UPS CX

Säkerhetsfaktor eller probabilistisk dimensionering för utmattningsskada ett förslag till kompromiss

Kurskod: TAMS24 / Provkod: TEN (8:00-12:00) English Version

PRESTANDADEKLARATION. Nr 0015 SV

Learning study elevers lärande i fokus

DIMENSIONERING AV SAMVERKANSKONSTRUKTIONER I BERG MED SANNOLIKHETSBASERADE METODER

1. Varje bevissteg ska motiveras formellt (informella bevis ger 0 poang)

x 2 2(x + 2), f(x) = by utilizing the guidance given by asymptotes and stationary points. γ : 8xy x 2 y 3 = 12 x + 3

F ξ (x) = f(y, x)dydx = 1. We say that a random variable ξ has a distribution F (x), if. F (x) =

Lö sningsfö rslag till tentamen i matematisk statistik Statistik öch kvalitetsteknik 7,5 hp

Robusta dammkonstruktioner

FIRE SAFETY DESIGN. NULLIFIRE S Dimensioneringstabeller för brandisolering av bärande stålkonstruktioner baserade på NT FIRE 021

Hur måttsätta osäkerheter?

Kurskod: TAIU06 MATEMATISK STATISTIK Provkod: TENA 15 August 2016, 8:00-12:00. English Version

Finansiell Statistik (GN, 7,5 hp,, VT 2009) Föreläsning 2. Diskreta Sannolikhetsfördelningar. (LLL Kap 6) Stokastisk Variabel

Beskrivning av dimensioneringsprocessen

Flervariabel Analys för Civilingenjörsutbildning i datateknik

Modul 3.5 Standards, regelverk. Standards, regelverk

Statistical Quality Control Statistisk kvalitetsstyrning. 7,5 högskolepoäng. Ladok code: 41T05A, Name: Personal number:

Vågkraft. Verification of Numerical Field Model for Permanent Magnet Two Pole Motor. Centrum för förnybar elenergiomvandling

Ett A4-blad med egna handskrivna anteckningar (båda sidor) samt räknedosa.

Design. Vad lärde jag mig förra lekfonen? Hur bidrog jag Fll lärandet? Kravhantering sammanfa0ning 13/04/14

1. Compute the following matrix: (2 p) 2. Compute the determinant of the following matrix: (2 p)

PROGRAMFÖRKLARING I. Statistik för modellval och prediktion. Ett exempel: vågriktning och våghöjd

Gradientbaserad Optimering,

Exempel 13: Treledsbåge

Varför Vind? GENERAL PRESENTATION

Performance culture in policing. Författare: Tevfik Refik Altonchi (Ph.d)

Adding active and blended learning to an introductory mechanics course

3 rd October 2017

Avancerade metoder för planering och uppföljning av betongkonstruktioner

Jan Österholm Ruukki Metals

Bilaga A - Dimensioneringsförutsättningar

PRESTANDADEKLARATION. DoP: 0146 för fischer Betongskruv ULTRACUT FBS II (Metallankare för användning i betong (kraftig typ)) SV

Measuring child participation in immunization registries: two national surveys, 2001

2(x + 1) x f(x) = 3. Find the area of the surface generated by rotating the curve. y = x 3, 0 x 1,

Räkneövning 3 Variansanalys

LÖSNINGSFÖRSLAG TILL TENTAMEN I MATEMATISK STATISTIK

PFC and EMI filtering

Mätosäkerhet och kundlaster

S 1 11, S 2 9 and S 1 + 2S 2 32 E S 1 11, S 2 9 and 33 S 1 + 2S 2 41 D S 1 11, S 2 9 and 42 S 1 + 2S 2 51 C 52 S 1 + 2S 2 60 B 61 S 1 + 2S 2 A

Second handbook of research on mathematics teaching and learning (NCTM)

1. (3p) Bestäm den minsta positiva resten vid division av talet med talet 31.

Olle Bywall & Paul Saad Examensarbete Karlstads Universitet

histogram över 1000 observerade väntetider minuter 0.06 f(x) täthetsfkn x väntetid

1. Förpackningsmaskin / Packaging machine

VMEA-METODEN FÖR BEDÖMNING AV OSÄKERHETER I BERGMEKANISKA TILLÄMPNINGAR

Transkript:

Basic reliability concepts Sven Thelandersson Structural Engineering Lund University

Begreppet Tillförlitlighet Allmän definition Förmåga att uppfylla specifika krav under specificerad tid Matematisk definition Sannolikheten att ett system inte uppnår ett definierat gränstillstånd under en given referensperiod

Gränstillstånd för konstruktioner Brottgränstillstånd Ex. materialbrott, instabilitet, olyckslast, brand Bruksgränstillstånd Ex. Formändringar, deformationer, svängningar, sprickor

Exempel på gränstillstånd Snölast Q Egentyngd G Gränstillstånd Bärförmåga R R=G+Q Brott om: g(r,g,q)=r-g-q<0 R,G och Q är stokastiska grundvariabler g( ) är gränstillståndsfunktionen

Gränstillstånd för mögelpåväxt efter Nevander/Elmarsson Vindskydd Luftspalt Träreglar Isolering Ångspärr Fasadskikt Innerpanel Kritisk punkt med RF= S %

RF i kritisk punkt S = S( X, X,... X 1 2 n ) Motsvarar belastning

Gräns för mögelpåväxt på trä RF då mögeltillväxt sker = R R Motsvarar bärförmåga

Gränstillstånd Mögeltillväxt om R-S<0 eller g( R, X,... ) 1 X n 0

Deterministic reliability measures Safety factor Partial safety factors

Säkerhetsfaktor ett traditionellt mått på tillförlitlighet Se till att G+Q<R/s där s är säkerhetsfaktor > 1 G,Q och R är nominella värden Tar ej hänsyn skillnader i osäkerhet hos ingående parametrar, t.ex G och Q.

Partial safety factor format R R = k ( G γ + Q γ ) = d γ R k G k Q S d γ R = γ m γ n Index k denotes characteristic value γ i denote partial safety factors

Return period - a semiprobabilistic Can be used for reliability measure actions due to natural phenomena extreme events Events should be successively independent Example: exceedance of certain treshhold, such as wind velocity > 40 m/s

Dela in tiden i referensperioder, säg 1 år Låt p vara sannolikheten att händelsen A inträffar under 1 år Låt T= det år då händelsen inträffar först. Då är P( T = t) = p (1 p) t 1 Väntevärdet för T (=returperioden) blir E( T ) = T = tp(1 p) = t= 1 1 n 1 p

Probabilistic reliability measures

Brottrisk, tillförlitlighet Brottrisk p f = P(R-G-Q<0) Tillförlitlighet = 1- p f Dimensionering av ny konstruktion Utforma konstruktionen så att p f är mindre än föreskrivet värde. Befintlig konstruktion Kontrollera att p f är acceptabelt låg

Formellt målvärde för brottrisk Eurocode, BKR m.fl. p f < p fmax = 10-6 per år

Risk levels for serviceability Structural serviceability, JCSS 2001 Relative cost for improving serviceability High 0.1 Normal 0.05 Low 0.01 Target probability of failure per year Risk for mould growth?

Beskrivning av osäkerhet R > G + Q Osäkerheter Materialvariation Toleranser Beräkningsmodell Permanent last Liten osäkerhet Osäkerheter Klimatvariationer Tidsvariation Modellosäkerhet..

Material variability, example Yield strength for steel COV=5-10%

Geometrisk variation, stålprofiler COV 5%

Tidsvariabla laster Referensperioden 1 år är logisk för klimatbetingade laster Tid

Simulated load sequence for 50 year snow load+permanent load Load 2 Last amplitud 1.5 SNÖLAST 1 0.5 0 PERMANENT LAST 0 10 20 30 40 Tid [år] 50 Time, years

Annual maximum snow depth, Umeå N= 84 years μ = 0.64 m COV= 36 %

Säkerhetsindex β Definiera säkerhetsmarginalen Z som Z= R-G-Q

Säkerhetsindex β β är ett behändigt mått på tillförlitligheten. Följande samband gäller p f = Φ(- β) där Φ är den standardiserade normalfördelningsfunktionen

General formulation The basis for reliability analysis is a limit state which can be formulated mathematically on the general form: g(x 1,..., X n ) = 0 where X i are stochastic variables.

Beräkning av säkerhetsindex β Kommersiella program finns tillgängliga för beräkning av säkerhetsindex för godtycklig form på funktionen g( ) INDATA: Statistisk beskrivning av alla ingående variabler

Code calibration For typical structural elements: a) Perform probabilistic design b) Determine safety coefficients so that the same results are achieved Sensitive to e.g. choice of distribution for variable load Dep. of Structural Engineering, Lund University

Probability based design Design the structure so that the probability of failure is limited to a prescribed level P ( R G Q < 0 ) = p f β = Φ 1 ( p f ) Dep. of Structural Engineering, Lund University

Partial safety factor format R R = k ( G γ + Q γ ) = d γ R k G k Q S d γ R = γ m γ n Index k denotes characteristic value γ i denote partial safety factors

Karakteristiska värden X k Hållfastheter: 5% fraktil Permanenta laster: Medelvärde Variabla laster: 98% fraktil av årsmaximum (återkommer i genomsnitt var 50:e år)

Target safety index β in Swedish code- ultimate limit state Safety Safety p f Partial class index β coef. γ n Low 3.7 10-4 1.0 Normal 4.3 10-5 1.1 High 4.8 10-6 1.2

Target safety index - from where? Determined by calibration against older practice some 30 years ago The variable load was then assumed normally distributed ( NKB Model Code ) The calibration was made for a simple steel beam Relevant statistical data were collected in the process Dep. of Structural Engineering, Lund University

Sannolikhetsbaserad analys av befintlig konstruktion Evaluering för specifikt fall ofta gynnsamt Systematisk behandling av osäkerheter och deras betydelse Ökad information om relevanta parametrar kan inkorporeras på ett logiskt sätt Värt besväret i gränsfall

Slutsats Modern säkerhetsfilosofi baseras på: konsistent hantering av osäkerheter beslutsunderlag från tillförlitlighetsanalyser sannolikhetsbaserade definitioner av styrande parametrar