Ontwerpbasisperiode, ontwerplevensduur en terugverdientijd zijn drie begrippen die constructeurs vaak tegenkomen. Hoewel de Unified Standard for Reliability Design of Engineering Structures
In hoofdstuk 2, 'Termen', 'Standaarden' (hierna 'Standaarden' genoemd), worden de definities van de ontwerpreferentieperiode en de ontwerplevensduur vermeld. Maar wat is het verschil tussen beide? Dat is naar schatting nog steeds een beetje verwarrend voor veel mensen.
1. Retourperiode
Voordat we ingaan op de discussie, laten we de "terugkeerperiode" eens bekijken. In ons vorige artikel, eens in de 50 jaar = eens in de 50 jaar? —— Zoals vermeld in de vierde betekenis van windsnelheid die constructeurs zouden moeten kennen, verwijst de terugkeerperiode van een belasting naar "het gemiddelde tijdsinterval tussen het optreden of het optreden van een gebeurtenis", en de terugkeerperiode gemeten in "jaren" naar de jaarlijkse overschrijding van de belasting. De waarschijnlijkheid is omgekeerd evenredig. Voor windbelastingen met een terugkeerperiode van 50 jaar is de jaarlijkse overschrijdingskans bijvoorbeeld 2%; voor windbelastingen met een terugkeerperiode van 100 jaar is de jaarlijkse overschrijdingskans 1%.
Voor de windbelasting waarvan de jaarlijkse overschrijdingskans p is, is de kans om de windsnelheid in een bepaald jaar niet te overschrijden 1-p, en de kans om de windsnelheid in N jaar niet te overschrijden 1-p tot de macht N. De overschrijdingskans van de windsnelheid in N jaar kan dus worden berekend met de volgende formule:
Volgens deze formule: voor de windbelasting in de 50-jarige terugkeerperiode is de jaarlijkse overschrijdingskans p=2%, en de overschrijdingskans binnen 50 jaar is:
De 100-jarige Transcendentiewaarschijnlijkheid neemt toe tot:
En de waarschijnlijkheid om dit over 200 jaar te overtreffen bedraagt:
2. Ontwerpbasisperiode
Uit het bovenstaande voorbeeld blijkt dat het bij variabele belastingen zinloos is om alleen de overschrijdingskans te noemen zonder de bijbehorende tijdsduur te vermelden. Immers, op de lange termijn zullen mensen sterven, de kans op overschrijding van de variabele belasting zal bijna 100% zijn en gebouwen zullen instorten (tenzij ze worden gesloopt voordat ze instorten). Om de meetstandaard te uniformeren, is het daarom noodzakelijk om een uniforme tijdschaal te specificeren als tijdsparameter voor variabele belastingswaarden. Deze tijdschaal is de "ontwerpreferentieperiode".
Artikel 3.1.3 van de "Code for Load of Building Constructions" bepaalt dat "een ontwerpreferentieperiode van 50 jaar moet worden gehanteerd bij het bepalen van de representatieve waarde van variabele belastingen". Dit is een verplichte bepaling. De reden waarom dit verplicht is, is dat "er geen regel is, er geen vierkante cirkel". Zonder een tijdsbasis vast te stellen, is het zinloos om de waarschijnlijkheid van overschrijding van de belasting en de betrouwbaarheidsindex (kans op falen) van de constructie te bespreken.
Plaatsingstijd: 28-04-2023