Kształtowanie konstrukcji ze względu na ryzyko zniszczenia

Kształtowanie konstrukcji budowlanych można zdefiniować jako poszukiwanie formy lub nadawanie konstrukcji określonej postaci albo kształtu. W teorii konstrukcji kształtowanie utożsamia się często z optymalizacją elementów lub ustroju konstrukcyjnego obiektu budowlanego. Kryteria optymalizacji są jednak formułowane w różny sposób, jako kryteria jakościowe, ilościowe lub mieszane, ściśle zdefiniowane lub intuicyjne, dotyczące różnych właściwości konstrukcji, najczęściej sztywności, trwałości, zużycia materiałów, energii potencjalnej. Tradycyjne podejście do kształtowania konstrukcji oparte na wizualizacji i jakościowej optymalizacji „przepływu strumieni sił” ma nadal duże znaczenie praktyczne i dydaktyczne, a także inspiruje do poszukiwania logicznie uzasadnionej topologii konstrukcji. Analizy przyczyn katastrof budowlanych wskazują, że najczęściej są one spowodowane przez wyjątkowe zdarzenia o znikomym prawdopodobieństwie wystąpienia  lub ich kombinacje. Natomiast projektowanie i kształtowanie konstrukcji jest tradycyjnie ukierunkowane na standardowe sytuacje obliczeniowe, które mogą wystąpić w projektowanym okresie użytkowania. W pracy przedstawiono i uzasadniono autorska opinię, że na etapie kształtowania konstrukcji podstawowym kryterium wyboru formy i rozwiązań konstrukcyjnych powinno być dążenie do zapewnienia odporności na zdarzenia katastrofalne, adekwatnej do przewidywanego scenariusza zagrożeń w projektowanym okresie użytkowania konstrukcji i akceptowalnych konsekwencji zniszczenia. Jako syntetyczne, ilościowe kryterium optymalizacji i kształtowania konstrukcji uwzględniające oprócz standardowych wymagań podstawowych również odporność na zniszczenie i odporność poawaryjną, przyjęto ryzyko zniszczenia konstrukcji. Przedstawiono również  przyporządkowanie czynników i działań decydujących o redukcji ryzyka do standardowych strategii postępowania oraz przykład ilustrujący sugerowaną procedurę obliczeń.

Pełny tekst (pdf)

[1] Szymczak C.: Elementy teorii projektowania. PWN, Warszawa, 1998.

[2] Fu G., Frangopol D.M.: Balancing-weight system reliability and redundancy in multi-objective optimization framework. Structural Safety, 1990, 7 (2-4), pp. 165-175.

[3] Zalewski W.: Kształtowanie konstrukcji. Wprowadzenie i przykłady. VII Sympozjum Kształtowanie Konstrukcji. Rzeszów, 3-4 lutego 2005. Referaty, Tom 1, s. 49-72, Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów, 2005. 

[4] Kuś S.: Ogólne zasady kształtowania konstrukcji. Rozdział 2 w pracy zbiorowej: Budownictwo ogólne. Tom 3, s. 11-71, Arkady, Warszawa 2008.

[5] PN-EN 1991-1-7: 2008. Oddziaływania  na  konstrukcje. Część 1-7: Oddziaływania ogólne – Oddziaływania wyjątkowe.  PKN, Warszawa, 2008.

[6] Woliński Sz.: O kryteriach kształtowania konstrukcji. Wiadomości Projektanta Budownictwa, 2013, Nr 1 (264), s. 8-11.

[7] PN-EN 1990: 2004. Podstawy projektowania   konstrukcji. PKN, Warszawa, 2004.

[8] Woliński Sz.: Projektowanie konstrukcji z betonu w obliczeniowych sytuacjach wyjątkowych. ZN Politechniki Rzeszowskiej, Budownictwo i Inżynieria Środowiska, z. 59, t.3, 2012, s.141-150.

[9] ISO Standard 13824:2009. General principles on risk assessment of systems involving structures. ISO Geneve, 2009. 

[10] Li H., Yen C.: Fuzzy sets and fuzzy decisions-making. CRC Press, Boca Raton, New York 1995.  

[11] Knoll F., Vogel T.: Design for robustness. Structural Engineering Documents, 11, IABSE, ETH Zurich, 2009.

[12] Woliński Sz.: Projektowanie konstrukcji wspomagane analizą ryzyka. Budownictwo i Architektura, Vol. 13(2) 2014, s. 367-374.