Celem artykułu jest przedstawienie wybranych metod oceny ryzyka awarii przewodów kanalizacyjnych w odniesieniu do dwóch parametrów tzn. prawdopodobieństwo wystąpienia awarii przewodów oraz konsekwencje ich występowania. Omówiono czynniki brane pod uwagę oraz sposoby wyznaczania obu parametrów. Rezultatem prowadzonych prac jest wskazanie różnic w określaniu poziomu ryzyka oraz poszczególnych jego parametrów w przedstawionych metodach. Metody wyznaczania ryzyka awarii przewodów kanalizacyjnych są przydatne w planowaniu działań związanych z bezwykopową rehabilitacją, wymianą lub na przykład w planowaniu czyszczenia wnętrza przewodów z osadów.
EN
The aim of the article was to present the selected method of risk assessment of sewer failures based on two parameters, i.e. probability of sewer failures and consequences of their occurrence. Factors that were taken into account and methods of determining both parameters were discussed. The result was to indicate differences in determining the risk level and some risk parameters in the presented methods. Determining the risk of sewer failure is a useful method in planning activities related to their trenchless rehabilitation, replacement or, for example, planning of cleaning the pipes from deposits.
This research examines the probabilistic safety assessment of the historic BISTOON arch bridge. Probabilistic analysis based on the Load-Resistance model was performed. The evaluation of implicit functions of load and resistance was performed by the finite element method, and the Monte-Carlo approach was used for experiment simulation. The sampling method used was Latin Hypercube. Four random variables were considered including modulus of elasticity of brick and in filled materials and the specific mass of brick and infilled materials. The normal distribution was used to express the statistical properties of the random variables. The coefficient of variation was defined as 10%. Linear behavior was assumed for the bridge materials. Three output parameters of maximum bridge displacement, maximum tensile stress, and minimum compressive stress were assigned as structural limit states. A sensitivity analysis for probabilistic analysis was performed using the Spearman ranking method. The results showed that the sensitivity of output parameters to infilled density changes is high. The results also indicated that the system probability of failure is equal to rhofsystem=1,55x10-3. The bridge safety index value obtained is betat=2.96, which is lower than the recommended target safety index. The required safety parameters for the bridge have not been met and the bridge is at the risk of failure.
W trakcie cyklu życia, konstrukcje betonowe są narażone na wiele uszkodzeń, z których każde może przyczyniać się do skrócenia ich żywotności i nośności. Ponieważ większość parametrów odgrywających szczególną rolę w szacowaniu nośności elementów cechuje niepewność, ocena probabilistyczna charakterystyk struktur betonowych może dawać bardziej realistyczny obraz analizy i projektowania tych struktur. Jednym z najczęściej występujących uszkodzeń struktur żelbetowych jest korozja. Głównym celem niniejszego badania była ocena niezawodności zachowania zginanej belki żelbetowej doświadczalnie poddanej korozji wżerowej poprzez symulację Monte Carlo. Ponadto, badano oddziaływanie czasu inkubacji korozji, średnicy stalowych prętów zbrojeniowych, granicy plastyczności tych prętów, klasy wytrzymałości cementu, rodzaju kruszywa i wytrzymałości na ściskanie betonu zarówno w warunkach silnej jak i normalnej korozji wżerowej. Wyniki jasno pokazują, że wystąpienie silnej korozji w betonie o małej wytrzymałości na ściskanie, do produkcji którego wykorzystano cement i kruszywo kamienne o wyższej klasie wytrzymałości, oraz krótszy czas inkubacji korozji prowadzą do znacznego skrócenia żywotności belek, w niektórych przypadkach nawet prawie o połowę.
EN
Concrete structures are exposed to a variety of damages during their lifetime each of which could contribute to reducing their service life and load bearing capacity. Since most of parameters have special role in estimating capacity of members which are not certain, probabilistic evaluating the performance of concrete structures could bring more realistic perception about analysis and design of these structures. One of the most frequent probable damages is corrosion. The main focus of this study is placed on reliability assessment of flexural behavior of a reinforced concrete beam experienced pitting corrosion via Monte Carlo simulation. In addition, the effects of time to corrosion initiation, steel rebar diameter, yielding stress of rebars, strength class of cement, aggregate type and compressive strength of concrete, are included both in intense and normal pitting corrosion. The results clearly illustrate that occurrence of intense corrosion in concrete with low compressive strength, which used of higher strength class of cement and crushed stone aggregate, and less initial time for corrosion will lead to considerable reduction in service life even in some cases nearly half.
4
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In this paper a novel expression for the gain of semi-blind relay in the presence of multiple interferences at the relay is derived. Using this expression for the gain of relay, closed-form expression for outage probability of signal-to-interference and noise ratio (SINR) is derived for dual-hop semi-blind relaying in interference-limited relay environment over Rayleigh fading conditions. Monte Carlo simulation is used to verify the theoretical expression for the outage probability.
PL
W artykule opisano nowy sposób wyznaczenia wzmocnienia przesyłu typu semi-blind w obecności różnorodnych zakłóceń. Na podstawie otrzymanego wyrażenia, określono wzór jawny na prawdopodobieństwo awarii i zmiany względnego wskaźnika poziomu szumów dla dwu-stopniowego przekazywania semi-blind w środowisku o ograniczonych zakłóceniach, w warunkach zanikania Rayleigh’a. Weryfikacji dokonano metodą Monte Carl.
W artykule zaproponowano model matematyczny problemu optymalizacji transportu ładunków niebezpiecznych uwzględniający możliwość oraz przepustowość tras transportu niebezpiecznych substancji. W modelu uwzględniono także prawdopodobieństwo wystąpienia awarii w miejscu składowania lub wypadku na trasie transportu substancji niebezpiecznej. Decyzje o transporcie niebezpiecznych substancji, uruchomieniu miejsc przetwarzania i utylizowania substancji oraz miejsc składowania substancji, które nie zostaną poddane utylizacji, zależą od miejsc, w których są one generowane, topologii ich możliwego transportu oraz technicznych możliwości ich dalszego zagospodarowania uwzględniającego przepustowość tras oraz prawdopodobieństwo wystąpienia awarii i kosztów z tym związanych.
EN
The article proposes a mathematical model optimization problem taking into account the transport of hazardous cargo throughput of transport routes of hazardous substances. The model also takes into account the probability of failure in the place of storage or transport accident on the route sheet. Decisions on transport of dangerous substances, start of treatment and disposal of substances and storage of substances that are not recycled, depend on the places where they are generated, the topology of the possible transport and the technical possibilities for their further development takes into account the capacity of routes and the likelihood of failure and the associated costs.
Existing optimal resource allocation for system safety mainly concentrates on series/parallel systems or systems that can be converted into series/parallel models. However, for some distributed complex electromechanical systems, it is very difficult or even impossible to refine them into a series/parallel model; in addition, the safety of some system units is immeasurable because of the coupling relationship complexity in the system composition structure. In this paper, a novel method based on complex networks and path set-based dynamic programming is proposed for the optimal resource allocation for maximal safety of distributed complex electromechanical systems with non-series-parallel structures. As a measurement of the system safety, safety importance is defined, which is a function of two safety feature parameters - accident loss and accident probability. A practical system is taken as an example to illustrate and verify the feasibility and applicability of the proposed method.
PL
Istniejące strategie optymalnej alokacji zasobów służące zapewnieniu bezpieczeństwa systemów skupiają się głównie na systemach szeregowo-równoległych lub na systemach, które można przekształcić w modele szeregowo-równoległe. Jednakże, w przypadku niektórych złożonych rozproszonych systemów elektromechanicznych, przetworzenie na model szeregowo-równoległy może być bardzo trudne lub wręcz niemożliwe. Dodatkowo, z powodu złożoności relacji sprzężeń w fizycznej strukturze tego rodzaju systemów, bezpieczeństwo niektórych jednostek systemowych jest niemierzalne. W niniejszym artykule przedstawiono nową metodę optymalnej alokacji zasobów gwarantującą maksymalne bezpieczeństwo złożonych rozproszonych systemów elektromechanicznych o strukturze innej niż szeregowo-równoległa. Metoda ta oparta jest na sieciach złożonych i wykorzystuje dynamiczne programowanie bazujące na zbiorach ścieżek. Jako miarę bezpieczeństwa systemu zastosowano pojęcie hierarchii bezpieczeństwa, zdefiniowane jako funkcja dwóch parametrów bezpieczeństwa: strat z tytułu awarii oraz prawdopodobieństwa awarii. Dla zilustrowania proponowanej metody i weryfikacji jej przydatności i możliwości zastosowania, przedstawiono przykład rzeczywistego systemu.
7
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Konieczność zapewniania dostaw wody do odbiorców i odbioru ścieków w sposób ciągły i pewny sprawiła, że do oceny działania tych systemów zaczęto stosować teorię niezawodności. Zauważalna jest jednak różnica w podejściu oceny niezawodności dla systemów wodociągowych i kanalizacyjnych, ze względu na różny czas określenia momentu wystąpienia awarii, różne kryteria dla wykonania zabiegów renowacji i naprawy czy opłacalności ze względu na głębokość posadowienia. Artykuł podsumowuje obecnie stosowaną metodykę określania wskaźnika gotowości systemu. Proponuje się również alternatywne podejście do analizowania wartości tego wskaźnika jako kombinacji wskaźników gotowości K* wraz z prawdopodobieństwami, że nie są większe ani mniejsze od zakresów przedziałów. W artykule wykorzystano dane dla rurociągu żeliwnego między Bulkeley a Beetson Moss w Anglii z lat 1955-1999 oraz tranzytowego przewodu 1000 mm prowadzącego wodę z Zakładu Uzdatniania Wody "Raba" w Dobczycach do Krakowa z lat 2003-2009 w celu wykazania zjawiska sezonowości awaryjności rurociągów i zmienności wskaźnika gotowości systemu K w czasie.
EN
The need to supply water to consumers and remove wastewater continuously and reliably resulted in application of the theory of reliability in order to evaluate the performance of these systems. There is a noticeable difference in approach to assessment of water supply and sewerage systems due to differences in the time of the moment of failure, different criteria for the implementation of restoration and repair operations and profitability due to the depth of the foundation. This review summarizes current methodology used for determining readiness index K. It is also proposed an alternative approach to analyzing the value of this index as a combination of reliability indices of K* together with probabilities that they are larger or smaller than the ranges of compartments. The paper uses data for iron pipeline between Bulkeley and Beetson Moss in England from the years 1955-1999 and 1000mm transit line leading from the Water Treatment Plant "Raba" in Dobczyce to Krakow from the years 2003 to 2009 in order to demonstrate the phenomenon of seasonality of pipeline failures and variability of readiness index K.
To reliably calibrate suitable partial safety factors, useful for the specification of global condition describing structural safety level in considered design case, usually the evaluation of adequate failure probability is necessary. In accidental fire situation, not only probability of the collapse of load-bearing structure, but also another probability related to the people staying in a building at the moment of fire occurence should be assessed. Those values are different one from another in qualitative sense but they are coupled because they are determined by similar factors. The first one is the conditional probability with the condition that fire has already occured, whereas the second is the probability of failure in case of a potential fire, which can take place in the examined building compartment, but its ignition has not yet appeared. An engineering approach to estimate such both probabilities is presented and widely discussed in the article.
PL
W artykule podjęto próbę doprecyzowania interpretacji prawdopodobieństwa zawodu szacowanego w odniesieniu do wyjątkowej sytuacji projektowej pożaru rozwiniętego. Rozważa się dwa rodzaje prawdopodobieństw. Są one różne zarówno w sensie jakościowym jak i ilościowym. Niemniej jednak w analizie powinny być traktowane jako sprzężone, ich wartość determinują bowiem te same czynniki. Pierwszą z badanych wielkości jest warunkowe prawdopodobieństwo zawodu przy warunku że pożar został zainicjowany i rozgorzał. Drugie prawdopodobieństwo odnosi się do potencjalnego pożaru, który może zaistnieć w określonej strefie pożarowej ale jak dotąd jego zainicjowanie nie miało miejsca. Prawdopodobieństwa omawiane w pracy kojarzy się zwykle z odmiennymi celami badawczymi. Pierwsze z nich wykorzystywane jest głównie w klasycznej analizie bezpieczeństwa konstrukcji, drugie natomiast stosuje się do oceny ryzyka towarzyszącego użytkownikom budynku jeśli przebywają wewnątrz w chwili rozgorzenia ognia, a także w celu oszacowania stopnia zagrożenia ekip gaśniczych podejmujących walkę z pożarem. Aby w sposób wiarygodny oszacować wartości poszukiwanych prawdopodobieństw należy posłużyć się odpowiednim modelem obliczeniowym, w szczególności opartym na analizie pewnego typu diagramu sieciowego. Alternatywnym rozwiązaniem dyskutowanym w pracy jest wykorzystanie koncepcji prawdopodobieństwa zupełnego. W prezentowanym artykule zamieszczono przykłady praktycznego zastosowania podejść proponowanych przez autora. W jego końcowej części uzyskane oszacowania prawdopodobieństwa zawodu odnosi się do normowej metody stanów granicznych wykorzystującej półprobabilistyczny format obliczeń. Przeciwstawia się ją obliczeniom w pełni probabilistycznym wskazując na istotne różnice formalne i wykazując konieczność innej specyfikacji globalnego warunku bezpieczeństwa.
9
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The remaining working life of an existing reinforced concrete bridge is analysed considering the serviceability limit states of crack width. Two new models of crack width provided Eurocode EN 1992 and in the Model Code 2010 are applied. The probabilistic methods of structural reliability are used for assessing the crack width limits and remaining working life of existing concrete bridges. It appears that the initial reliability with respect to the serviceability requirements resulting from the original design of the bridge seems to satisfy the required target reliability level recommended in Eurocodes. However, the reliability index significantly decreases with the reduction of the reinforcement area due to corrosion.
PL
Pozostały okres żywotności istniejącego żelbetowego mostu został poddany analizie, w której szerokość pęknięcia przyjęto za graniczne kryterium użyteczności. Wykorzystano dwa nowe modele pęknięcia, których dostarczyły Eurocode EN 1992 i Model Code 2010. Probabilistyczne metody niezawodności strukturalnej zastosowane do oceny granicznych szerokości pęknięcia i pozostałego okresu żywotności istniejących mostów ze zbrojonego betonu. Należy sądzić, że początkowa niezawodność w odniesieniu do wymagań użyteczności wynikających z oryginalnego projektu mostu wydaje się zadowalać wymagany docelowy poziom niezawodności zalecany przez Eurokody. Jednakże w wyniku korozji współczynnik niezawodności znacznie maleje wraz z redukcją strefy zbrojenia.
W pracy sformułowano zagadnienie dyskretnej wielokryterialnej optymalizacji niezawodnościowej przekryć strukturalnych. Przedstawiono podstawy teorii niezawodności oraz metody analizy probabilistycznej w odniesieniu do przestrzennych konstrukcji kratowych. Podjęto próbę oceny awaryjności przekryć prętowych w ujęciu lokalnym i globalnym. W tym celu określono parametry projektowe oraz obciążenia, których losowa zmienność wpływa znacząco na ich niezawodność. Zdefiniowano kryteria awarii konstrukcji jako funkcje opisanych zmiennych losowych. Kryteria te ujęto w wektorze funkcji celu zadania optymalizacji oraz w wektorze ograniczeń nierównościowych. Przedstawiono metodę oceny stanu bezpieczeństwa konstrukcji za pomocą analizy ścieżek zniszczenia. Rozpatrzono dwa modele materiału - sprężysty i kruchy. Przedstawione rozważania zilustrowano przykładem liczbowym dotyczącym realnej konstrukcji inżynierskiej.
EN
In the paper the problem of discrete multicriteria reliability-based optimisation of spatial trusses is formulated. The bases of the reliability theory and methods of probabilistic analysis applied to space truss structures are presented. Local and global approach to probability of structure failure is taken into account. For that purpose design parameters and loads of high variation are determined. There are defined the criteria of failure as objective functions as well as inequality constrains in optimization problem formulation. The assumed criteria are of two types - the local ones concerning single elements of the analysed truss, and the global ones applied to the whole structure. The method of the reliability analysis by failure mode approach is introduced. Two models of materials are considered for that purpose - with ductile and brittle characteristic. As a practical application of the algorithm considered there is presented the reliability analysis of a real engineering structure.
11
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule zaproponowano metodykę szacowania trwałości skorodowanych stalowych blach płaszczy w eksploatowanych, cylindrycznych zbiornikach na paliwa płynne o osi pionowej. Uwzględnia ona losowy charakter postępu korozji w poszczególnych pasach. Uzyskane w chwili badania rzeczywistej, zredukowanej na skutek korozji, grubości blach dane pomiarowe umożliwiają oceniającemu wiarygodną prognozę zachowania się płaszcza zbiornika w przyszłości. W szczególności, przy założonym akceptowanym przez użytkownika prawdopodobieństwie awarii, można określić przewidywany (średni i obliczeniowy) czas niezawodnej pracy zbiornika pozostający do chwili wyczerpania się nośności płaszcza.
EN
The methodology behind the assessment of the durability of corroded side surface steel sheets in operating cylindrical tanks for liquid fuels with vertical axis has been proposed in the paper. The random nature of the corrosion process in particular sheets has been taken into account. The measurement data obtained during the inspection of the sheets' real thickness which has deteriorated as a result of corrosion, allow the assessor to perform a reliable evaluation of the probability of failure in the future. Particularly, the predicted time (mean and design values) for the fail-safe operation of the tank, remaining until the deterioration of the tank's load-bearing capacity, can be determined, providing that the level of failure probability, accepted by the tank user, has been assumed.
12
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Zaprezentowany w artykule przykład obliczeniowy ilustruje wybrane podejścia do oceny stanu technicznego i prognozowania trwałości skorodowanych blach płaszcza w eksploatowanych stalowych, cylindrycznych zbiornikach paliwowych o osi pionowej. Podstawy teoretyczne omawianych metod analizy zostały zaprezentowane w cytowanych w pracy opracowaniach. Porównanie uzyskanych rezultatów prowadzi do wniosku, że jedynie w pełni probabilistyczna analiza umożliwia wiarygodne oszacowania poszukiwanych wielkości. Powszechnie stosowane przez projektantów konwencjonalne metody oceny dają natomiast rozwiązania bezpieczne ale nieekonomiczne. Zaniżają bowiem na ogół rzeczywisty poziom bezpieczeństwa.
EN
Numerical example presented in this paper illustrates selected engineering approaches to the assessment of corroded side surface steel sheet technical condition and its durability prediction in exploited, cylindrical tanks for liquid fuels with vertical axis. Theoretical foundations of the applied methods of analysis have been presented in the articles cited at the end of the paper. A comparison between obtained results leads to the conclusion that only fully probabilistic approach can give the designer reliable evaluation of examined values. All conventional, simplified methods of the assessment, commonly used in practice, produce always safe but uneconomical solutions. The reason is too low estimation of real safety level.
13
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Zaprezentowano i porównano wybrane metody oceny stanu technicznego skorodowanych stalowych blach płaszczy w eksploatowanych, cylindrycznych zbiornikach na paliwa płynne o osi pionowej. Uwzględniają one losowy charakter postępu korozji w poszczególnych pasach. Na tym tle autorzy proponują nowe, oryginalne ujęcie problemu oparte na analizie w pełni probabilistycznej. Uzyskane w chwili badania rzeczywistej, zredukowanej na skutek korozji, grubości blach dane pomiarowe umożliwiają oceniającemu wiarygodne oszacowanie prawdopodobieństwa awarii i odniesienie go do założonego, akceptowanego przez użytkownika zbiornika, prawdopodobieństwa dopuszczalnego.
EN
Selected methods for the assessment of the technical condition of corroded side surface sheets in operational cylindrical tanks for liquid fuels with vertical axis have been presented and compared in the article. The random nature of the corrosion process in particular sheets has been taken into account. On the base of this background the authors have proposed a new and original concept of performing a safety evaluation which has been based on a fully probabilistic analysis. The measurement data obtained during the inspection of the sheets' real thickness which has deteriorated as a result of corrosion, allow the assessor to perform a reliable evaluation of the probability of failure and relate this to the tank operator's assumed and accepted failure probability limit.
Przedstawiono wybrane modele probabilistyczne stosowane do opisu położenia statków na akwenach ograniczonych. Omówiono szczegółowo dwa modele oparte na splocie rozkładów jednostajnego i normalnego. Modele te mogą znaleźć zastosowanie do oceny prawdopodobieństwa awarii oraz ryzyka manewrowania statków poruszających się na akwenach ograniczonych.
EN
This article presents selected probabilistic models used for the description of ship's position in restricted areas. Two models based on a joint of normal and uniform distributions have been discussed in detail. These models can be applied for the estimation of accident probability and manoeuvring risk taken by ships sailing in restricted areas.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.