Proposal for application of risk analysis to assess robustness of floor slabs pre-stressed with unbonded tendoms

• Autorzy: Woliński Szczepan , Pytlowany Tomasz

Identyfikatory

DOI

10.24425/ace.2022.140166

Warianty tytułu

PL

Propozycja procedury oceny ryzyka i odporności poawaryjnej płaskich stropów płytowych dwukierunkowo sprężonych cięgnami bez przyczepności

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The list of potential hazards related to concrete elements and structures prestressed with the use of unbonded tendons, including the flat slabs, is long and fairly well recognized. In addition to the standard accidental events this list includes: mishandling during construction, small fire, local corrosion, loss of bond at the anchorage, second order effects, brittle fracture of elements, etc. Despite of these hazards related to unbonded post-tensioning, this type of structures are extensively promoted and used in practice thanks to the possibility of the large span floors and innovative character of this technology. The paper presents a proposal for the application of risk analysis to assess the robustness of structures with flat slabs prestressed with unbonded tendons. The adoption of variables that determine risk and robustness as fuzzy numbers assigned to linguistic variables are proposed. Numerical example is presented to demonstrate risk and robustness assessment of building structure with unbonded post-tensioned slabs supported directly on columns.

PL

Lista potencjalnych zagrożen związanych z elementami i konstrukcjami betonowymi sprężonymi za pomocą cięgien bez przyczepności, w tym płyt płaskich, jest długa i dość dobrze rozpoznana. Chociaż w nowszych publikacjach formułowane są opinie, że obawy związane z zagrożeniami bezpieczeństwa i małą odpornością poawaryjną konstrukcji sprężonych cięgnami bez przyczepności po spełnieniu odpowiednich standardów projektowych i starannym wykonaniu są bezpodstawne, to ich uzasadnienie jest problematyczne. Poza standardowymi zdarzeniami losowymi lista ta obejmuje: błędy wykonawstwa, niewielki pożar, miejscową korozję cięgien sprężających, utratę przyczepności cięgien w zakotwieniach, efekty drugiego rzędu, kruche pękanie elementów itp. Tego rodzaju konstrukcje są szeroko promowane i wykorzystywane w praktyce dzięki możliwości konstruowania stropów o dużej rozpiętości oraz innowacyjnemu charakterowi tej technologii. W pracy przedstawiono propozycje zastosowania analizy ryzyka do oceny bezpieczeństwa konstrukcji stropów z płyt płaskich sprężonych cięgnami bez przyczepności. Proponuje się przyjęcie zdefiniowanych implicite wymagań wpływających na poziom ryzyka i odporność jako liczb rozmytych przypisanych odpowiednim zmiennym lingwistycznym. Przedstawiono przykład liczbowy oceny ryzyka i nośności ustroju słupowo-płytowego z płaskimi płytami sprężonymi płaskimi cięgnami bez przyczepności.

Słowa kluczowe

EN

unbonded tendon; prestressed slab; flat slab; risk analysis; fuzzy logic; FEM method; finite element method; robustness

PL

strop dwukierunkowo sprężony; cięgno bez przyczepności; strop płaski; analiza ryzyka; funkcja rozmyta; analiza MES; metoda elementów skończonych; odporność poawaryjna

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2022
• Tom: Vol. 68, nr 1
• Strony: 241--253
• Opis fizyczny: Bibliogr. 28 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Woliński Szczepan

• Rzeszów University of Technology, The Faculty of Civil and Environmental Engineering and Architecture, Rzeszów, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-0090-3520

autor

Pytlowany Tomasz

• Carpathian State College in Krosno, Politechnik Institutution, Krosno, Poland

• https://orcid.org/0000-0001-5545-5465

Bibliografia

• [1] F. Knoll, T. Vogel, Design for Robustness. Structural Engineering Documents No11. Zurich: IABSE, 2009, ISBN 978-3-85748-120-8.
• [2] Santa Fe Institute, RS-2001-009, Working definitions of robustness, 2001. [Online]. Available: http://discuss.santafe.edu/robustness/sories.
• [3] E.A.P. Liberati, C.G. Nogueira, E.D. Leonel, “Nonlinear formulation based on FEM, Mazars damage criterion and Fick’s law applied to failure assessment of reinforced concrete structures subjected to chloride ingress and reinforcements corrosion”, Engineering Failure Analysis, 2014, vol. 46, pp. 247-268, DOI: 10.1016/j.engfailanal.2014.09.006.
• [4] N.C. Lind, “Measures of vulnerability and damage tolerance”, Reliability Engineering & System Safety, 1995, vol. 48, no. 1, pp. 1-6.
• [5] D.M. Frangopol, J.P. Curly, “Effects of damage and redundancy on structural realibility”, Journal of Structural Engineering, 1987, vol. 113, no. 7, pp. 1533-1549.
• [6] S. Woo, D.L. O’Neal, “Reliability design and case study of mechanical system like a hinge kit system in refrigerator subjected to repetitive stresses”, Engineering Failure Analysis, 2019, vol. 99, pp. 319-329, DOI: 10.1016/j.engfailanal.2019.02.015.
• [7] I.W. Baker, M. Schubert, M.H. Faber, “On assessment of robustness”, Journal of Structural Safety, 2008, vol. 30, pp. 253-267.
• [8] ISO Standard 19902, Petroleum and natural gas industries - Fixed steel offshore structures, 2008.
• [9] T. Vrouwenvelder, et al., Eds. Risk assessment and risk communication in civil engineering. CIB Report, 259. Rotterdam: CIB General Secretariat, 2001.
• [10] EN 1991-1-7, Eurocode 1 - Actions on structures - Part 1-7: General actions - Accidental actions.
• [11] A. del Caño, M. Pilar de la Cruz, D. Gómez, M. Pérez, “Fuzzy method for analysing uncertainty in the sustainable design of concrete structures”, Journal of Civil Engineering and Management, 2016, vol. 22, no. 7, pp. 924-935, DOI: 10.3846/13923730.2014.928361.
• [12] S. Boral, I. Howard, S.K. Chaturvedi, K. Mc Kee, V.N.A. Naikan, “An integrated approach for fuzzy failure modes and effects analysis using fuzzy AHP and fuzzy MAIRCA”, Engineering Failure Analysis, 2020, vol. 108, ID Article: 104195, DOI: 10.1016/j.engfailanal.2019.104195.
• [13] Sz.Woliński, “Defining of the structural robustness”, Bulletin of the Polish Academy of Sciences, Technical Sciences, 2013, vol. 61, no. 1, pp. 137-144, DOI: 10.2478/bpasts-2013-0012.
• [14] H. Bandamer, S. Gottwald, Fuzzy Sets, Fuzzy Logic, Fuzzy Methods with Applications. Chichester: J. Wiley&Sons, 1995.
• [15] EN 1990:2004 Eurocode- Basis of structural design.
• [16] G. Harding, J. Carpenter, “Disproportional collapse of Class 3 buildings: the use of risk assessment”, The Structural Engineering, 2009, vol. 87, no. 15-16, pp. 29-34.
• [17] Bai Yu, Hou Jian, Huang Yuan, “Progressive collapse analysis and structural robustness of steel-framed modular buildings”, Engineering Failure Analysis, 2019, vol. 104, pp. 643-656, DOI: 10.1016/j.engfailanal. 2019.06.044.
• [18] G. Milani, M. Valente, “Comparative pushover and limit analyses on seven masonry churches damaged by the 2012 Emilia-Romagna (Italy) seismic events: Possibilities of non-linear finite elements compared with pre-assigned failure mechanisms”, Engineering Failure Analysis, 2015, vol. 47, Part A, pp. 129-161, DOI: 10.1016/j.engfailanal.2014.09.016.
• [19] Sz. Woliński, T. Pytlowany, “Analysis of the state of prestressed structure using data collection simulation technique”, MATEC Web of Conferences, 2019, vol. 262, DOI: 10.1051/matecconf/201926208006.
• [20] Sz. Woliński, T. Pytlowany, “Risk and robustness assessment for floor slabs prestressed with unbonded tendons”, in Konstrukcje betonowe i stalowe, (in Polish). Bydgoszcz: University of Science & Technology, 2015, pp. 137-144.
• [21] Sz. Woliński, “Robustness and vulnerability of slab structures”, Procedia Engineering, 2017, vol. 193, pp. 88-95, DOI: 10.1016/j.proeng.2017.06.190.
• [22] JCSS: Probabilistic Model Code, The Joint Committee on Structural Safety. [Online]. Available: https://www.jcss-lc.org/jcss-probabilistic-model-code/.
• [23] E.A.P. Liberati, C.G. Nogueira, E.D. Leonel, “Nonlinear formulation based on FEM, Mazars damage criterion and Fick’s law applied to failure assessment of reinforced concrete structures subjected to chloride ingress and reinforcements corrosion”, Engineering Failure Analysis, 2014, vol. 46, pp. 247-268, DOI: 10.1016/j.engfailanal.2014.09.006.
• [24] B. Rodowitz, M. Schubert, M. Faber Havbro, “Robustness of Externally and Internaly Post Tensioned Bridges”, Beton und Stahlbetonbau, 2008, vol. 103, pp. 16-22, DOI: 10.1002/best.200810111.
• [25] B. Rodowitz, Robustheit von Balkenbrucker mit externer und interner Vorspannung. Institut fur Massivbau und Baustofftechnologie, Abtailung Massivebau. Karlsruhe: Universitat Karlsruhe, 2007 (in German).
• [26] A. Setareh, H. Saffari, J. Mashhadi, “Assessment of dynamic increase factor for progressive collapse analysis of RC structures”, Engineering Failure Analysis, 2018, vol. 84, pp. 300-310, DOI: 10.1016/j.engfailanal.2017.11.011.
• [27] I. Skrzypczak, L. Buda-Ozóg, T. Pytlowany, “Fuzzy method of conformity control for compressive strength of concrete on the basis of computational numerical analysis”, Meccanica, 2016, vol. 51, no. 2, pp. 383-389, DOI: 10.1007/s11012-015-0291-0.
• [28] Sz. Woliński, T. Pytlowany, “Parametric Analysis of the Sensitivity of a Prestressed Concrete Beam Using the DOE Simulation Technique”, Archives of Civil Engineering, 2019, vol. 65, no. 4, pp. 97-112, DOI: 10.2478/ace-2019-0049.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).