תקופת בסיס תכנונית, חיי שירות תכנוניים, תקופת החזרה - האם אתם מבחינים בבירור?

תקופת בסיס תכנון, חיי שירות תכנון ותקופת חזרה הם מושגים תלת-פעמיים בהם נתקלים לעתים קרובות מהנדסי מבנים. למרות שהתקן המאוחד לתכנון אמינות של מבנים הנדסיים
"תקנים" (המכונים "תקנים") פרק 2 "מונחים" מפרט את ההגדרות של תקופת ייחוס תכנונית וחיי שירות תכנוניים, אך מה ההבדל ביניהם, ההערכה היא שאנשים רבים עדיין מעט מבולבלים.

1. תקופת החזרה
לפני שנכנס לדיון, בואו נסקור את "תקופת החזרה". במאמר הקודם שלנו, פעם ב-50 שנה = פעם ב-50 שנה? —— כפי שצוין במובן המקובל הרביעי של מהירות הרוח שמהנדסי מבנים צריכים להכיר, תקופת החזרה של עומס מתייחסת ל"מרווח הזמן הממוצע בין התרחשותו או התרחשותו של אירוע", ותקופת החזרה הנמדדת ב"שנים" לבין ההסתברות לחריגה השנתית של העומס היא ביחס הפוך. לדוגמה, עבור עומסי רוח עם תקופת חזרה של 50 שנה, ההסתברות לחריגה השנתית היא 2%; עבור עומסי רוח עם תקופת חזרה של 100 שנה, ההסתברות לחריגה השנתית היא 1%.

עבור עומס הרוח שההסתברות השנתית לחריגה שלו היא p, ההסתברות לא לחרוג ממהירות הרוח בשנה מסוימת היא 1-p, וההסתברות לא לחרוג ממהירות הרוח ב-N שנים היא (1-p) בחזקת N. לכן, ניתן לחשב את ההסתברות לחריגה של מהירות הרוח ב-N שנים לפי הנוסחה הבאה:

לפי נוסחה זו: עבור עומס הרוח בתקופת החזרה של 50 שנה, הסתברות החריגה השנתית היא p=2%, והסתברות החריגה בתוך 50 שנה היא:

הסתברות הטרנסצנדנטיות של 100 שנה עולה ל:

וההסתברות לעקוף זאת בעוד 200 שנה תגיע ל:

2. תקופת בסיס עיצובית
מהדוגמה לעיל, ניתן לגלות שעבור עומסים משתנים, אין משמעות להזכיר רק את ההסתברות לחריגה מבלי להזכיר את משך הזמן המתאים. אחרי הכל, אנשים ימותו בטווח הארוך, ההסתברות לחריגה מעומסים משתנים תהיה קרובה ל-100%, ומבנים יקרסו (אלא אם כן הם ייהרסו לפני קריסתם). לכן, כדי לאחד את תקן המדידה, יש צורך לציין סולם זמן מאוחד כפרמטר הזמן לערכי עומס משתנים. סולם זמן זה הוא "תקופת הייחוס התכנונית".

סעיף 3.1.3 של "קוד העמסה על מבני בניין" קובע כי "תקופת ייחוס תכנון של 50 שנה תאומץ בעת קביעת הערך המייצג של עומסים משתנים". זוהי הוראה מחייבת. הסיבה לכך שהיא מחייבת היא ש"אין כלל, אין עיגול מרובע", ללא קביעת בסיס זמן, אין משמעות לדון בהסתברות לחריגה מהעומס ובמדד האמינות (הסתברות לכשל) של המבנה.