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.

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

BÀI TẬP LỚN

PHÂN TÍCH ĐỘ TIN CẬY TRONG KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH

Giảng viên hướng dẫn: TS Mai Văn Công Học viên: ……….

Mã học viên: ………

Lớp: 23QLXD22 STT: 01

Hà Nội, năm 2016

Trang 2

ĐỀ BÀI

Đập chính trong hệ thống công trình đầu mối gồm 03 đập đất; độ tin cậy/ xác suất hư hỏng của Đập 1 chưa biết; Đập 2 & 3 đã biết trước

(i.e Pf-sect2=0.005; Pf-sect3=0.001 / năm);

Biết rằng đập đất có thể gặp sự cố chủ yếu do các cơ chế phá hỏng: Chảy tràn; mất ổn định địa kỹ thuật mái trong (trượt mái); … và xói ngầm- đẩy trồi

Các tham số thống kê của các biến tải trọng và độ bền cho theo bảng dưới

Tiêu chuẩn an toàn của vùng hạ du là 1/100 trên năm

Yêu cầu:

1) Xác định độ tin cậy/ xác suất sự cố của đập 1 và cả hệ thống cả ba đập? 2) Xác định ảnh hưởng của các biến đến an toàn hệ thống?

3) Cơ chế phá hỏng nào ảnh hưởng nhiều nhất đến an toàn hệ thống?

Tham số thống kê của các biến tải trọng và độ bền cho tại bảng sau:

Luật phân phối

Trị trung bình

Độ lệch chuẩn

L k Chiều dài đường viền

d Chiều dày tầng sét phủ nền (lớp trên cùng) m Norm 11 0.6

 c Dung trọng bão hòa đất

Z inland Mực nước hạ lưu m Deter 0

 w Dung trọng riêng của nước kN/m 3 Deter 10

S.F bishop Hệ số an toàn ổn định

Trang 3

BÀI LÀM

1) Xác định độ tin cậy/ xác suất sự cố của đập 1 và cả hệ thống cả ba đập?

Ta có:

- Hàm tin cậy của cơ chế chảy tràn:

Z Z dc  Z l

Trong đó:

Z dc :Cao trình đỉnh đập (m)

Z wl :Mực nước thiết kế (m)

- Hàm tin cậy của cơ chế mất ổn định địa kỹ thuật mái trong:

2

Z S Fbishob 

Trong đó:

S.F bishop :Hệ số an toàn ổn định Bishop

- Hàm tin cậy của cơ chế xói ngầm:

/ 31

Z m L c d t  H

Trong đó:

L L d

m d :Hệ số mô hình

d :Chiều dày tầng sét phủ nền (lớp trên cùng) (m)

c= c B :Hệ số Bligh

wl inland

H Z Z

- Hàm tin cậy của cơ chế đẩy trồi:

w 32

Z c g d   g H

Trong đó:

 c : Dung trọng bão hòa đất nền (kN/m 3 )

 w : Dung trọng riêng của nước (kN/m 3 )

g : Gia tốc trọng trường

d : Chiều dày tầng sét phủ nền (lớp trên cùng) (m)

wl inland

H Z Z

Sử dụng phần mềm Prob2B, ta xác định được xác suất sự cố chảy tràn:

Number of calculations (FORM) : 61

Trang 4

Beta : 1.758E000

P_f : 3.935E-02

Sử dụng phần mềm Prob2B, ta xác định được xác suất sự cố mât ổn định địa

kỹ thuật:

Beta : 2.500E000

P_f : 6.210E-03

z-value

Sử dụng phần mềm Prob2B, ta xác định được xác suất sự cố xói ngầm:

Beta : 4.200E-01

P_f : 3.372E-01

ModelParameter alfa

Trang 5

4 Variable cB 0.000E00

Sử dụng phần mềm Prob2B, ta xác định được xác suất sự cố đẩy trồi:

Beta : 4.126E-01

P_f : 3.399E-01

ModelParameter alfa

Trang 6

Sử dụng phần mềm Open FTA, ta có cây hệ thống cho sự cố đập 1:

Sử dụng phần mềm Open FTA, ta có báo cáo kết quả tính toán độ tin cậy cho sự cố của 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 = 4

Number of tests = 10000

Unit Time span used = 1.000000

Number of system failures = 2619

Probability of at least = 5.823119E-001 ( exact )

Trang 7

one component failure

Probability of top event = 1.525075E-001 ( +/- 2.980049E-003 )

Rank Failure mode Failures Estimated Probability Importance

1 Z31 Z32 1862 1.084265E-001 ( +/- 2.512728E-003 ) 71.10%

2 Z1 287 1.671235E-002 ( +/- 9.864990E-004 ) 10.96%

3 Z1 Z32 168 9.782841E-003 ( +/- 7.547625E-004 ) 6.41%

4 Z1 Z31 145 8.443523E-003 ( +/- 7.011964E-004 ) 5.54%

5 Z1 Z31 Z32 60 3.493872E-003 ( +/- 4.510569E-004 ) 2.29%

6 Z2 45 2.620404E-003 ( +/- 3.906267E-004 ) 1.72%

7 Z2 Z31 24 1.397549E-003 ( +/- 2.852734E-004 ) 0.92%

8 Z2 Z32 15 8.734679E-004 ( +/- 2.255284E-004 ) 0.57%

9 Z2 Z31 Z32 10 5.823119E-004 ( +/- 1.841432E-004 ) 0.38%

10 Z1 Z2 3 1.746936E-004 ( +/- 1.008594E-004 ) 0.11% Compressed:

1 Z2 97 5.648426E-003 ( +/- 5.735107E-004 ) 3.70%

2 Z1 663 3.860728E-002 ( +/- 1.499383E-003 ) 25.32%

3 Z31 Z32 1932 1.125027E-001 ( +/- 2.559524E-003 ) 73.77%

Primary Event Analysis:

Event Failure contrib Importance

Z1 3.860728E-002 25.32%

Trang 8

Z2 5.648426E-003 3.70%

Z31 1.125027E-001 73.77%

Z32 1.125027E-001 73.77%

Độ tin cậy/ xác suất sự cố của đập 1 là:

Sử dụng phần mềm Open FTA, ta có cây hệ thống cho sự cố của hệ thống 3 đập:

Trang 9

Sử dụng phần mềm Open FTA, ta có báo cáo kết quả tính toán độ tin cậy cho sự 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 = 6

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

1 Z31 Z32 1821 1.064950E-001 ( +/- 2.495596E-003 ) 68.05%

2 Z1 300 1.754448E-002 ( +/- 1.012931E-003 ) 11.21%

3 Z1 Z32 157 9.181611E-003 ( +/- 7.327723E-004 ) 5.87%

4 Z1 Z31 130 7.602608E-003 ( +/- 6.667928E-004 ) 4.86%

5 Z1 Z31 Z32 69 4.035230E-003 ( +/- 4.857846E-004 ) 2.58%

6 Z2 46 2.690154E-003 ( +/- 3.966415E-004 ) 1.72%

7 DAP2 29 1.695966E-003 ( +/- 3.149330E-004 ) 1.08%

Trang 10

8 Z2 Z31 26 1.520522E-003 ( +/- 2.981988E-004 ) 0.97%

9 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 9 5.263344E-004 ( +/- 1.754448E-004 ) 0.34%

13 Z2 Z31 Z32 7 4.093712E-004 ( +/- 1.547278E-004 ) 0.26%

14 DAP3 5 2.924080E-004 ( +/- 1.307688E-004 ) 0.19%

15 DAP3 Z32 4 2.339264E-004 ( +/- 1.169632E-004 ) 0.15%

16 Z1 Z2 3 1.754448E-004 ( +/- 1.012931E-004 ) 0.11%

17 DAP2 Z1 Z32 2 1.169632E-004 ( +/- 8.270547E-005 ) 0.07%

18 DAP3 Z31 Z32 2 1.169632E-004 ( +/- 8.270547E-005 ) 0.07%

19 DAP3 Z31 1 5.848160E-005 ( +/- 5.848160E-005 ) 0.04%

20 DAP2 Z1 1 5.848160E-005 ( +/- 5.848160E-005 ) 0.04%

21 DAP2 Z2 Z32 1 5.848160E-005 ( +/- 5.848160E-005 ) 0.04%

22 Z1 Z2 Z32 1 5.848160E-005 ( +/- 5.848160E-005 ) 0.04% Compressed:

1 DAP3 12 7.017792E-004 ( +/- 2.025862E-004 ) 0.45%

2 DAP2 79 4.620046E-003 ( +/- 5.197958E-004 ) 2.95%

3 Z2 109 6.374494E-003 ( +/- 6.105658E-004 ) 4.07%

4 Z1 663 3.877330E-002 ( +/- 1.505830E-003 ) 24.78%

5 Z31 Z32 1908 1.115829E-001 ( +/- 2.554515E-003 ) 71.30%

Trang 11

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 sự cố của hệ thống 3 đập là:

2) Xác định ảnh hưởng của các biến đến an toàn hệ thống?

Dựa trên kết quả tính toán từ phần mềm Open FTA, ta có ảnh hưởng của các biến đến an toàn hệ thống:

L k Chiều dài đường viền thấm 

d Chiều dày tầng sét phủ nền (lớp trên cùng) 

 c Dung trọng bão hòa đất nền 

Z inland Mực nước hạ lưu 

S.F bishop Hệ số an toàn ổn định Bishop 

3) Cơ chế phá hỏng nào ảnh hưởng nhiều nhất đến an toàn hệ thống?

Dựa vào kết quả tính toán ảnh hưởng của các biến đến an toàn hệ thống, có thể nhận thấy cơ chế chảy tràn ảnh hưởng nhiều nhất đến an toàn hệ thống

Định dạng
Số trang	11
Dung lượng	274,5 KB