دوره پایه طراحی، عمر مفید طراحی، دوره بازگشت - آیا به وضوح تمایز قائل می‌شوید؟

دوره پایه طراحی، عمر مفید طراحی و دوره بازگشت، مفاهیم سه‌گانه هستند که اغلب مهندسان سازه با آنها مواجه می‌شوند. اگرچه استاندارد یکپارچه برای طراحی قابلیت اطمینان سازه‌های مهندسی
فصل دوم «استانداردها» (که به عنوان «استانداردها» نامیده می‌شود) تعاریف دوره مرجع طراحی و عمر مفید طراحی را فهرست می‌کند، اما تفاوت بین آنها چیست، تخمین زده می‌شود که بسیاری از مردم هنوز کمی گیج شده‌اند.

۱. دوره بازگشت
قبل از اینکه وارد بحث شویم، بیایید «دوره بازگشت» را مرور کنیم. در مقاله قبلی‌مان، هر ۵۰ سال یک بار = هر ۵۰ سال یک بار؟ ——همانطور که در چهارمین مفهوم رایج سرعت باد که مهندسان سازه باید بدانند ذکر شد، دوره بازگشت یک بار به «میانگین فاصله زمانی بین وقوع یا وقوع یک رویداد» اشاره دارد و دوره بازگشت اندازه‌گیری شده بر حسب «سال» و احتمال تجاوز سالانه بار نسبت معکوس دارد. به عنوان مثال، برای بارهای باد با دوره بازگشت ۵۰ سال، احتمال تجاوز سالانه ۲٪ است؛ برای بارهای باد با دوره بازگشت ۱۰۰ سال، احتمال تجاوز سالانه ۱٪ است.

برای بار بادی که احتمال تجاوز سالانه آن p است، احتمال عدم تجاوز از سرعت باد در یک سال خاص 1-p است و احتمال عدم تجاوز از سرعت باد در N سال (1-p) به توان N ام است. بنابراین، احتمال تجاوز از سرعت باد در N سال را می‌توان با فرمول زیر محاسبه کرد:

طبق این فرمول: برای بار باد در دوره بازگشت ۵۰ ساله، احتمال تجاوز سالانه p=2% و احتمال تجاوز در طول ۵۰ سال برابر است با:

احتمال تعالی ۱۰۰ ساله به این صورت افزایش می‌یابد:

و احتمال پیشی گرفتن در 200 سال به این مقدار خواهد رسید:

۲. دوره پایه طراحی
از مثال بالا، می‌توانیم دریابیم که برای بارهای متغیر، ذکر احتمال تجاوز بدون ذکر طول زمان مربوطه بی‌معنی است. از این گذشته، افراد در درازمدت جان خود را از دست خواهند داد، احتمال تجاوز از بارهای متغیر نزدیک به ۱۰۰٪ خواهد بود و ساختمان‌ها فرو خواهند ریخت (مگر اینکه قبل از فرو ریختن تخریب شوند). بنابراین، برای یکسان‌سازی استاندارد اندازه‌گیری، لازم است یک مقیاس زمانی واحد به عنوان پارامتر زمانی برای مقادیر بار متغیر مشخص شود. این مقیاس زمانی "دوره مرجع طراحی" است.

ماده 3.1.3 از «آیین‌نامه بارگذاری سازه‌های ساختمانی» تصریح می‌کند که «هنگام تعیین مقدار نماینده بارهای متغیر، باید یک دوره مرجع طراحی 50 ساله اتخاذ شود.» این یک ماده اجباری است. دلیل اجباری بودن آن این است که «هیچ قانونی وجود ندارد، هیچ دایره مربعی وجود ندارد»، بدون تعیین مبنای زمانی، بحث در مورد احتمال تجاوز از بار و شاخص قابلیت اطمینان (احتمال خرابی) سازه بی‌معنی است.