ОСНОВИ ПРОЕКТУВАННЯ КОНСТРУКЦІЙ

Експлуатаційна придатність (незворотний)

2,9

1,5

¹⁾ див. додаток В

²⁾ Залежить від ступеня можливості проведення інспекцій, ремонтів та допустимого ушкодження.

Table C2 - Target reliability index β for Class RC2 structural members '

Limit state

Target reliability index

1 years

50 years

Ultimate

4,7

3,8

Fatigue

1,5 to 3,8 ²⁾

Serviceability (irreversible)

2,9

1,5

¹⁾ See Annex В

²⁾ Depends on degree of inspectability, reparability and damage tolerance.

(2) Дійсна частота випадків руйнування значним чином залежить від людських помилок (людський фактор), котрі не розглядаються у розрахунку часткового коефіцієнта (див. додаток В). Таким чином, β не обов'язково забезпечує індикацію дійсної частоти руйнування конструкції.

C7 Підхід до калібрування розрахункових величин (1) У методі перевірки надійності проектної величини (див. рисунок С1) розрахункові величини повинні бути визначеними для всіх базових перемінних. Розрахунок розглядається як достатній, якщо не досягаються граничні стани при розрахункових величинах, які запроваджуються у розрахункових моделях. Використовуючи умовні позначки це можливо виразити, як:

(2) The actual frequency of failure is significantly dependent upon human error, which are not con­sidered in partial factor design (See Annex B). Thus β does not necessarily provide an indication of the actual frequency of structural failure.

С7 Approach for calibration of design values (1) In the design value method of reliability verifi­cation (see Figure C1), design values need to be defined for all the basic variables. A design is con­sidered to be sufficient If the limit states are not reached when the design values are introduced into the analysis models. In symbolic notation this is expressed as:

де підрядковий індекс 'd' відноситься до розрахункових величин. Це практичний шлях для гарантування, що індекс надійності β дорівнює або більший за задану величину.

E_d та R_d можуть бути відображені у частково символьній формі, як:

where the subscript 'd' refers to design values. This is the practical way to ensure that the reliabil­ity index β is equal to or larger than the target value.

E_d and R_d can be expressed in partly symbolic form as:

де:

Е - результат дії;

R - oпip;

F - дія;

X - властивість матеріалу;

α - геометрична властивість;

θ - невизначеність моделі.

Для особливих граничних станів (наприклад, втома) може бути необхідною більш загальна формула, щоб виразити граничний стан.

where:

Е is the action effect;

R is the resistance;

F is an action;

X is a material property;

α is a geometrical property;

θ is a model uncertainty.

For particular limit states (e.g. fatigue) a more general formulation may be necessary to express a limit state.

(S) - межа руйнування 0

P - розрахункова точка

Рисунок С2 - Розрахункова точка та індекс надійності β відповідно до методу надійності першого порядку (FORM) для нормально розподілених неко-рельованих перемінних

(2) Розрахункові величини базуватимуться на величинах базових перемінних в розрахунковій точці FORM, котра може бути визначеною як точка руйнування поверхні (g = 0), найближча до центра росподілу у просторі нормалізованих перемінних (як схематично визначено на рисунку С2).

(3) Розрахункові величини впливів дії E_d та опору R_d потрібно визначати так, щоб вірогідність мати більш несприятливу величину була такою:

(S) failure boundary g = R - E = 0

P design point

Figure C2 - Design point and reliability index β according to the first order reliability method (FORM) for Normally distributed uncorrelated variables

(2) Design values should be based on the values of the basic variables at the FORM design point, which can be defined as the point on the failure surface (g = 0) closest to the average point in the space of normalised variables (as diagrammatically indicated in Figure C2).

(3) The design values of action effects E_d and resistances R_d should be defined such that the probability of having a more unfavourable value is as follows :

де:

β - індекс заданого рівня надійності (див. С6).

α_Е та α_R, з | α | ≤ 1 - величини коефіцієнтів чутливості FORM. Величина α є негативною для несприятливих дій та впливів дій, та позитивною для опору.

α_Е і α_R можуть бути прийнятими, відповідно, 0,7 і 0,8 за умови

where:

β is the target reliability index (see C6).

α_Е and α_R, with | α | ≤ 1, are the values of the FORM sensitivity factors. The value of α is negative for unfavourable actions and action effects, and positive for resistances.

α_Е and α_R may be taken as - 0,7 and 0,8, respectively, provided

де σ_E та σ_R - стандартне відхилення результату дій та опору відповідно в формулах (С.6а) та(С.6b). Це дає:

where σ_E and σ_R are the standard deviations of the action effect and resistance, respectively, in expressions (С.6а) and (C.6b). This gives:

(4) Якщо умова (С.7) не виконується, слід використати α = ±1,0 для перемінної з більш широким стандартним відхиленням та α = ±0,4 для перемінної з меншим стандартним відхиленням.

(5) Коли модель дії містить декілька базових перемінних, формулу (С.8а) слід використовувати тільки для провідної перемінної. Для супутніх дій розрахункові величини можуть визначатись за допомогою:

(4) Where condition (С.7) is not satisfied α = ±1,0 should be used for the variable with the larger standard deviation, and α = ±0,4 for the variable with the smaller standard deviation.

(5) When the action model contains several basic variables, expression (C.8a) should be used for the leading variable only. For the accompanying actions the design values may be defined by:

ПРИМІТКА. Для β = 3,8 величини, що визначені формулою (С.9), відповідають приблизно 0,90 квантилю.

(6) Формули, що надані в таблиці С3, слід використовувати для того, щоб отримати розрахункові величини перемінних із заданим розподіленням вірогідності.

NOTE For β = 3,8 the values defined by expression (С.9) correspond approximately to the 0,90 tractile.

(6) The expressions provided in Table C3 should be used for deriving the design values of variables with the given probability distribution.

Таблиця С3 - Розрахункові величини для різних функцій розподілення

Розподілення

Розрахункові величини

Нормальне

μ – α β σ

Логнормальне

μ ехр(-α βV) для V = σ/μ < 0,2

Гумбеля

де

Table С3 - Design values for various distribution functions

Distribution

Design values

Normal

μ – α β σ

Lognormal

μ ехр(-α βV) for V = σ/μ < 0,2

Gumbel

where

ПРИМІТКА. У цих формулах μ, σ та V є відповідно середнім значенням, стандартним відхиленням та коефіцієнтом мінливості даної перемінної. Для перемінних дій вони базуватимуться на такому ж базовому періоді, як і для β.

(7) Один з методів отримання відповідного часткового коефіцієнта - розділити розрахункову величину перемінної дії на її репрезентативне або характеристичне значення.

NOTE In these expressions μ, σ and V are, respectively, the mean value, the standard deviation and the coefficient of variation of a given variable. For variable actions, these should be based on the same reference period as for β.

(7) One method of obtaining the relevant partial factor is to divide the design value of a variable action by its representative or characteristic value.

С8 Надійність верифікаційних форматів у Єврокодах (1) В EN 1990 - EN 1999 розрахункові величини базових перемінних X_d та F_d, як правило, безпосередньо не представлені у розрахункових формулах часткового коефіцієнта. Вони представлені на основі своїх характеристичних величин Х_rер та F_rep, які можуть бути:

характеристичними величинами, тобто величинами з заданою або припущеною вірогідністю перевищення, наприклад, для дій, властивостей матеріалів та геометричних властивостей (див. 1.5.3.14, 1.5.4.1 та 1.5.5.1 відповідно);

номінальними величинами, котрі розглядаються як характеристичні величини для властивостей матеріалів (див. 1.5.4.3) та як розрахункові величини для геометричних властивостей (див. 1.5.5.2).

(2) Характеристичні величини Х_rер та F_rep слід розділити та/або перемножити відповідно на відповідні часткові коефіцієнти, щоб отримати розрахункові величини X_d та F_d.

ПРИМІТКА. Див. також формулу (С. 10).

(3) Розрахункові величини дій F, властивостей матеріалів X та геометричних параметрів а наведені відповідно в формулах (6.1), (6.3) та (6.4).

Там, де використовується верхня величина розрахункової міцності (див. 6.3.3), формула (6.3) набуває виду:

C8 Reliability verification formats in Eurocodes (1) In EN 1990 to EN 1999, the design values of the basic variables, X_d and F_d, are usually not introduced directly into the partial factor design equations. They are introduced in terms of their representative values X_rep and F_rep, which may be:

characteristic values, i.e. values with a prescribed or intended probability of being exceeded, e.g. for actions, material properties and geometrical properties (see 1.5.3.14, 1.5.4.1 and 1.5.5.1, respectively);

nominal values, which are treated as characteristic values for material properties (see 1.5.4.3) and as design values for geometrical properties (see 1.5.5.2).

(2) The representative values X_rep and F_rep, should be divided and/or multiplied, respectively, by the appropriate partial factors to obtain the design values X_d and F_d.

NOTE See also expression (C.10).

(3) Design values of actions F, material properties X and geometrical properties a are given in expressions (6.1), (6.3) and (6.4), respectively.

Where an upper value for design resistance is used (see 6.3.3), the expression (6.3) takes the form:

де γ_fM - відповідний коефіцієнт більший 1.

ПРИМІТКА. Формула (С. 10) може використовуватись для розрахунку несучої здатності.

(4) Розрахункові величини для невизначеностей моделі можуть бути включеними до розрахункових формул через часткові коефіцієнти γ_Sd та γ_Rd, що використовуються для загальної моделі так, що:

where γ_fM is an appropriate factor greater than 1.

NOTE Expression (C.10) may be used for capacity design.

(4) Design values for model uncertainties may be incorporated into the design expressions through the partial factors γ_Sd and γ_Rd applied on the total model, such that:

(5) Коефіцієнт ψ, що враховує зменшення розрахункових величин перемінних дій, використовується як ψ₀, ψ₁ або ψ₂ до супутніх перемінних дій, які відбуваються одночасно.

(6) Наступні спрощення можуть бути зробленими для формул (С.11) та (С.12), коли це необхідно.

а) З боку навантажень (для окремої дії або де існує лінійність впливів дій):

(5) The coefficient ψ which takes account of reductions in the design values of variable actions, is applied as ψ₀, ψ₁ or ψ₂ to simultaneously occurring, accompanying variable actions.

(6) The following simplifications may be made to expression (C.11) and (C.12), when required.

a) On the loading side (for a single action or where linearity of action effects exists):

b) Щодо опору, то загальний вигляд у формулі (6.6) і подальші спрощення для матеріалу можна отримати у відповідному Єврокоді. Слід робити спрощення, якщо не зменшується рівень надійності.

b) On the resistance side the general format is given in expressions (6.6), and further simplifications may be given in the relevant material Eurocode. The simplifications should only be made if the level of reliabffity is not reduced.

ПРИМІТКА. Нелінійні моделі опору і дій та моделі багатозмінних дій або опору зазавичай включені до Єврокодів. У таких випадках вищезазначені формули стають більш повними.

С9 Часткові коефіцієнти в EN 1990 (1) Різні часткові коефіцієнти, які наведені в EN 1990, визначені в 1.6.

(2) Зв'язок між індивідуальними частковими коефіцієнтами в Єврокодах схематично показаний на рисунку С3.

NOTE Non-linear resistance and actions models, and multi-variable action or resistance models, are commonly encountered in Eurocodes. In such instances, the above relations become more complex.

C9 Partial factors in EN 1990 (1) The different partial factors available in EN 1990 are defined in 1.6.

(2) The relation between individual partial factors in Eurocodes is schematically shown Figure C3.

Рисунок С3 - Зв'язок між окремими частковими коефіцієнтами

С10 Коефіцієнти ψ₀ (1) Таблиця С4 надає формули для отримання коефіцієнтів ψ₀ (див. Розділ 6) у випадку двох перемінних дій.

(2) Формули в таблиці С4 були отримані з використанням таких припущень та умов:

дві об'єднані дії є незалежними одна від одної;

базовий період (T₁ або T₂) для кожної дії є постійним; T₁ є більшим базовим періодом;

величини дій у межах відповідних базових періодів є постійними;

інтенсивності дії в межах базових періодів є некорельованими;

дві дії належать до ергодичного процесу.

(3) Функції розподілення в таблиці С4 відносяться до максимальних значень в межах базового періоду Т. Ці функції розподілення є загальними функціями, які розглядають вірогідність того, що показник дії дорівнює нулю протягом визначених періодів.

Figure С3 - Relation between individual partial factors

С10 ψ₀ factors (1) Table C4 gives expressions for obtaining the ψ₀ factors (see Section 6) in the case of two variable actions.

(2) The expressions in Table C4 have been derived by using the following assumptions and conditions:

the two actions to be combined are independent of each other;

the basic period (T₁ or T₂) for each action is constant; T₁ is the greater basic period ;

the action values within respective basic periods are constant;

the intensities of an action within basic periods are uncorrelated;

the two actions belong to ergodic processes.

(3) The distribution functions in Table C4 refer to the maxima within the reference period T. These distribution functions are total functions which consider the probability that an action value is zero during certain periods.

Таблиця С4 - Формули для ψ₀ у випадку двох перемінних дій

Розподілення

ψ₀ = F_{супутня} / F_ведуча

Загальне

Апроксимація для дуже великого N₁

Нормальне (апроксимація)

Гумбеля (апроксимація)

F_s(.) - функція розподілення вірогідності екстремального значення супутньої дії в базовому періоді T;

Φ(.) - стандартна нормальна функція розподілення;

T - базовий період;

T₁ - найбільший з базових періодів для дій, що поєднуватимуться;

N₁ - відношення T/T₁, апроксимоване до найближчого цілого;

β - індекс надійності;

V- коефіцієнт варіації супутньої дії для базового періоду.

Table C4 - Expressions forxj/n for the case of two variable actions

Distribution

ψ₀ = F_accompanying / F_leading

General

Approximation for very large N₁

Normal (approximation)

Gumbel (approximation)

F_s (.) - is the probability distribution function of the extreme value of the accompanying action in the reference period T;

Ф(.) - is the standard Normal distribution function;

T - is the reference period;