Βασική περίοδος σχεδιασμού, διάρκεια ζωής σχεδιασμού, περίοδος επιστροφής – διακρίνετε με σαφήνεια;

Η βασική περίοδος σχεδιασμού, η διάρκεια ζωής σχεδιασμού και η περίοδος επαναφοράς είναι έννοιες τριών χρόνων που συναντώνται συχνά από τους δομικούς μηχανικούς. Αν και το Ενιαίο Πρότυπο για τον Αξιόπιστο Σχεδιασμό Μηχανικών Δομών
«Πρότυπα» (αναφερόμενα ως «Πρότυπα») Το Κεφάλαιο 2 «Όροι» παραθέτει τους ορισμούς της περιόδου αναφοράς σχεδιασμού και της διάρκειας ζωής σχεδιασμού, αλλά ποια είναι η διαφορά μεταξύ τους, εκτιμάται ότι πολλοί άνθρωποι εξακολουθούν να είναι λίγο μπερδεμένοι.

1. Περίοδος επιστροφής
Πριν μπούμε στη συζήτηση, ας εξετάσουμε την «περίοδο επαναφοράς». Στο προηγούμενο άρθρο μας, μία φορά στα 50 χρόνια = μία φορά στα 50 χρόνια; ——Όπως αναφέρθηκε στην τέταρτη κοινή λογική της ταχύτητας του ανέμου που πρέπει να γνωρίζουν οι δομικοί μηχανικοί, η περίοδος επαναφοράς ενός φορτίου αναφέρεται στο «μέσο χρονικό διάστημα μεταξύ της εμφάνισης ή της εμφάνισης ενός συμβάντος» και στην περίοδο επαναφοράς που μετριέται σε «έτη» και στην ετήσια υπέρβαση του φορτίου. Η πιθανότητα είναι αντιστρόφως ανάλογη. Για παράδειγμα, για φορτία ανέμου με περίοδο επαναφοράς 50 ετών, η ετήσια πιθανότητα υπέρβασης είναι 2%· για φορτία ανέμου με περίοδο επαναφοράς 100 ετών, η ετήσια πιθανότητα υπέρβασης είναι 1%.

Για το φορτίο ανέμου του οποίου η ετήσια πιθανότητα υπέρβασης είναι p, η πιθανότητα να μην υπερβεί η ταχύτητα του ανέμου σε ένα συγκεκριμένο έτος είναι 1-p, και η πιθανότητα να μην υπερβεί η ταχύτητα του ανέμου σε N έτη είναι (1-p) στην N-οστή δύναμη. Επομένως, η πιθανότητα υπέρβασης της ταχύτητας του ανέμου σε N έτη μπορεί να υπολογιστεί με τον ακόλουθο τύπο:

Σύμφωνα με αυτόν τον τύπο: για το φορτίο ανέμου στην 50ετή περίοδο επαναφοράς, η ετήσια πιθανότητα υπέρβασης είναι p=2% και η πιθανότητα υπέρβασης εντός 50 ετών είναι:

Η Πιθανότητα Υπέρβασης στα 100 χρόνια αυξάνεται σε:

Και η πιθανότητα να ξεπεραστεί σε 200 χρόνια θα φτάσει:

2. Βασική περίοδος σχεδιασμού
Από το παραπάνω παράδειγμα, μπορούμε να διαπιστώσουμε ότι για τα μεταβλητά φορτία, δεν έχει νόημα να αναφέρουμε μόνο την πιθανότητα υπέρβασης χωρίς να αναφέρουμε το αντίστοιχο χρονικό διάστημα. Άλλωστε, άνθρωποι θα πεθάνουν μακροπρόθεσμα, η πιθανότητα υπέρβασης των μεταβλητών φορτίων θα είναι κοντά στο 100% και τα κτίρια θα καταρρεύσουν (εκτός εάν κατεδαφιστούν πριν από την κατάρρευση). Επομένως, για την ενοποίηση του προτύπου μέτρησης, είναι απαραίτητο να καθοριστεί μια ενοποιημένη χρονική κλίμακα ως η χρονική παράμετρος για τις τιμές μεταβλητών φορτίων. Αυτή η χρονική κλίμακα είναι η «περίοδος αναφοράς σχεδιασμού».

Το άρθρο 3.1.3 του «Κώδικα Φόρτισης Κτιριακών Δομών» ορίζει ότι «θα πρέπει να υιοθετείται μια 50ετής περίοδος αναφοράς σχεδιασμού κατά τον προσδιορισμό της αντιπροσωπευτικής τιμής των μεταβλητών φορτίων». Πρόκειται για υποχρεωτική διάταξη. Ο λόγος για τον οποίο είναι υποχρεωτική είναι ότι «δεν υπάρχει κανόνας, δεν υπάρχει τετράγωνος κύκλος», χωρίς να ορίζεται χρονική βάση, είναι άνευ νοήματος να συζητηθεί η πιθανότητα υπέρβασης του φορτίου και ο δείκτης αξιοπιστίας (πιθανότητα αστοχίας) της κατασκευής.