Safety of bridges and breakwaters estimated through general principles for limit state design by Japan Society of Civil Engineers

• Autorzy: Watanabe E.

Warianty tytułu

PL

Szacowanie bezpieczeństwa mostów i falochronów na podstawie ogólnych zasad przyjętych przez Japońskie Stowarzyszenie Inżynierów Lądowych dla konstrukcji narażonych na graniczny stan obciążenia

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Although the specifications for Japanese highway bridges are currently under revision in the format of performance-based design, the degree of safety of the designed bridges is not easy to understand. Thus, this paper attempts to disclose the safety and the underlying reliability indices of roadway bridges designed in accordance with the Japanese Specifications for Highway Bridges in the light of a proposal of general principles for the limit state design. The reliability indices and the probability of failure are numerically evaluated assuming the Normal distributions both for the resistance and for the load effect based on the Advanced First-order Second-Moment Method focusing on the relationship between the probability of failure and the factor of safety. Further special reference is made regarding tsunami breakwaters in view of a low frequency but high consequence damages by the Great Eastern Japan Earthquake of March 11, 2011. It was found from the comparison that great discrepancy of the design philosophy and thus the factor of safety exists between the designs of bridges and breakwaters.

PL

Mimo, że zalecenia projektowe dla mostów drogowych budowanych w Japonii są właśnie modyfikowane pod kątem właściwości eksploatacyjnych, szacowanie stopnia bezpieczeństwa takich konstrukcji wciąż pozostaje problemem nie do końca zrozumiałym jednoznacznie. W prezentowanej pracy przedstawiono próbę przybliżenia zagadnienia bezpieczeństwa i wskaźników niezawodności dla mostów projektowanych zgodnie z wytycznymi ujętymi w Japońskich Specyfikacjach Dla Mostów Drogowych. Regulacje te definiują ogólne zasady stosowane w konstrukcjach narażonych na eksploatację w granicznym stanie obciążenia. Wskaźniki niezawodności i prawdopodobieństwo uszkodzenia oszacowano numerycznie, przyjmując normalny rozkład wytrzymałości na obciążenie. Do obliczeń wykorzystano metodę momentów pierwszego i drugiego rzędu dla zależności pomiędzy prawdopodobieństwem zniszczenia i wskaźnikiem bezpieczeństwa. W dalszej części odniesiono się do problemu falochronów zabezpieczających przed tsunami jako konstrukcji narażonych na rzadko występujące, lecz groźne w konsekwencjach obciążenia. Dyskusję przeprowadzono w kontekście Wielkiego Wschodnio-Japońskiego Trzęsienia Ziemi z 11 marca 2011 roku. Z analizy porównawczej jasno wynikło, że istnieją ogromne rozbieżności w filozofii projektowania mostów drogowych i falochronów i tym samym różna ocena wskaźników bezpieczeństwa tego typu konstrukcji.

Słowa kluczowe

EN

factor of safety; probability of failure; reliability index

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej
• Czasopismo: Journal of Theoretical and Applied Mechanics
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 50 nr 3
• Strony: 871--883
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Watanabe E.

• Kyoto University (Professor Emeritus) and Regional Planning Institute of Osaka (Chairperson), Osaka, Japan,

Bibliografia

• 1. Annaka T., Satake K., Sakakiyama T., Yanagisawa K., Shuto N., 2007, Logic-tree approach for probabilistic tsunami hazard analysis and its applications to the Japanese coasts, Pure and Applied Geophysics, 164, 2/3, 577-592
• 2. Frangopol D.M., Das P.C., 1999, Management of bridge stocks based on future reliability and maintenance costs, [In:] Current and Future Trends in Bridge Design, Construction and Maintenance, Thomas Telford Publishing, London, 45-58
• 3. Japan Road Association (JRA), 2002, Specifications for Highway Bridges, Part I, Common Design Principles, Maruzen, Tokyo [in Japanese]
• 4. Japan Society of Civil Engineers (JSCE), 1987, Design Guide for Steel Structures, Part A, Steel Structures Series 3A, Giho-do, Tokyo [in Japanese]
• 5. Melchers R.E., 1987, Structural Reliability Analysis and Prediction, Prentice Hall, Englewood Cliffs, NJ
• 6. Stahlbau Handbuch, 1982, F¨ur Studium und Praxis, Stahlbau-Verlags-GmbH K¨oln
• 7. Subcommittee on common design code on steel and concrete structures, 1992, General principles for the limit state design of steel and concrete structures, Report of Committee, Proc. JSCE, 450/I-20, 13-20 [in Japanese]
• 8. Tanaka T., Watanabe E., et al., 2010, Illustrative Science of Bridges, Kansai Chapter of JSCE, Blue Backs B1676, Kohdansha, Tokyo [in Japanese]
• 9. Thoft-Christensen P., 1999, Estimation of bridge reliability distributions, [In:] Current and Future Trends in Bridge Design, Construction and Maintenance, Thomas Telford Publishing, London, 15-25
• 10. Thoft-Christensen P., Baker M.J., 1982, Structural Reliability and its Applications, Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg-New York.
• 11. Thoft-Christensen P., Murotsu Y., 1986, Application of Structural Systems Reliability Theory, Springer-Verlag, Berlin
• 12. Yoshida I., Takeuchi T., Ohmori M., Fujii N., Yanagisawa K., 2007, A method for estimation of collision hazard of tsunami floating objects, Proc. of Earthquake Engineering, JSCE, 29, 912-917 [in Japanese]