Thời kỳ thiết kế cơ sở, tuổi thọ thiết kế, thời kỳ trả lại – bạn có phân biệt rõ ràng không?

Thời gian cơ sở thiết kế, tuổi thọ thiết kế và thời gian hoàn vốn là ba khái niệm thường gặp của các kỹ sư kết cấu. Mặc dù Tiêu chuẩn thống nhất về thiết kế độ tin cậy của các kết cấu kỹ thuật
“Tiêu chuẩn” (gọi tắt là “Tiêu chuẩn”) Chương 2 “Thuật ngữ” liệt kê các định nghĩa về thời hạn tham chiếu thiết kế và tuổi thọ thiết kế, nhưng sự khác biệt giữa chúng là gì, ước tính nhiều người vẫn còn hơi bối rối.

1. Thời gian trả lại
Trước khi đi vào thảo luận, chúng ta hãy cùng xem lại “chu kỳ lặp lại”. Trong bài viết trước, một lần trong 50 năm = một lần trong 50 năm? ——Như đã đề cập trong ý nghĩa thông thường thứ tư về tốc độ gió mà các kỹ sư kết cấu nên biết, chu kỳ lặp lại của tải trọng đề cập đến “khoảng thời gian trung bình giữa lần xuất hiện hoặc xảy ra của một sự kiện”, và chu kỳ lặp lại được đo bằng “năm” và xác suất vượt quá tải trọng hàng năm là tỷ lệ nghịch. Ví dụ, đối với tải trọng gió có chu kỳ lặp lại là 50 năm, xác suất vượt quá hàng năm là 2%; đối với tải trọng gió có chu kỳ lặp lại là 100 năm, xác suất vượt quá hàng năm là 1%.

Đối với tải trọng gió có xác suất vượt quá hàng năm là p, xác suất không vượt quá tốc độ gió trong một năm nhất định là 1-p, và xác suất không vượt quá tốc độ gió trong N năm là (1-p) mũ N. Do đó, xác suất vượt quá tốc độ gió trong N năm có thể được tính theo công thức sau:

Theo công thức này: đối với tải trọng gió trong chu kỳ lặp lại 50 năm, xác suất vượt quá hàng năm là p = 2% và xác suất vượt quá trong vòng 50 năm là:

Xác suất siêu việt trong 100 năm tăng lên:

Và xác suất vượt qua trong 200 năm sẽ đạt tới:

2. Giai đoạn thiết kế cơ sở
Từ ví dụ trên, chúng ta có thể thấy rằng đối với tải trọng biến đổi, việc chỉ đề cập đến xác suất vượt quá mà không đề cập đến độ dài thời gian tương ứng là vô nghĩa. Rốt cuộc, mọi người sẽ chết trong thời gian dài, xác suất vượt quá tải trọng biến đổi sẽ gần 100% và các tòa nhà sẽ sụp đổ (trừ khi chúng bị phá hủy trước khi sụp đổ). Do đó, để thống nhất tiêu chuẩn đo lường, cần phải chỉ định một thang thời gian thống nhất làm tham số thời gian cho các giá trị tải trọng biến đổi. Thang thời gian này là “thời kỳ tham chiếu thiết kế”.

Điều 3.1.3 của “Quy chuẩn về tải trọng công trình xây dựng” quy định rằng “khi xác định giá trị đại diện của tải trọng biến đổi phải áp dụng thời hạn tham chiếu thiết kế 50 năm”. Đây là quy định bắt buộc. Sở dĩ bắt buộc là vì “không có quy tắc, không có hình vuông”, nếu không đặt ra cơ sở thời gian thì việc thảo luận về xác suất vượt tải và chỉ số độ tin cậy (xác suất hỏng hóc) của công trình là vô nghĩa.