В.9.2 Анализ рисков для строительных конструкций

(1) Анализ рисков для конструкций, подверженных особым воздействиям, может включать следующие три этапа, см. рисунок В.3.

Этап 1 — Оценка вероятности возникновения различных угроз с соответствующими интенсивностями.

Этап 2 — Оценка вероятности различных поврежденных состояний и соответствующих последствий указанных угроз.

Этап 3 — Оценка вероятности неадекватного общего состояния поврежденной конструкции и соответствующих последствий.

(2) Полный риск R можно определить следующим образом:

(В.2)

При этом принимается, что конструкция подвержена количеству N_H различных угроз, что угрозы могут повредить конструкции N_D различными способами (в зависимости от рассматриваемой угрозы) и что общее состояние поврежденной конструкции можно разделить на N_S неблагоприятных состояний S_k c соответствующими последствиями C(S_k). При этом P(H_i) — вероятность возникновения i-й угрозы (в пределах рассматриваемого интервала времени). P(D_j│H_i) — условная вероятность возникновения j-го поврежденного состояния конструкции при наступлении i-й угрозы. P(S_k│D_j) — условная вероятность наступления k-го неблагоприятного общего состояния S конструкции, находящейся
в j-м поврежденном состоянии.

Примечание 1 — P(S_k│D_j) и C(S_k) могут значительно зависеть от времени (например, в случае пожара и эвакуации соответственно). Общий риск необходимо оценивать и сравнивать с приемлемым уровнем риска.

Примечание 2 — Формула (В.2) может служить основой при оценке рисков для конструкций не только при редких и особых нагрузках, но и при обычных нагрузках.

(3) При оценке рисков необходимо исследовать на предмет рентабельности возможные различные стратегии для управления рисками и снижения рисков:

— риск можно уменьшить за счет снижения вероятности возникновения угрозы, т. е. за счет снижения P(Н). Например, угрозу повреждения быков моста в результате удара судна можно снизить за счет создания перед ними искусственных островов. Подобно этому, риск взрывов в зданиях можно снизить за счет удаления из зданий взрывчатых веществ;

— риск можно уменьшить за счет снижения вероятности значительных повреждений при установленных угрозах, т. е. за счет снижения P(D│H). Например, повреждение, возникающее вслед­ствие инициирования пожара, можно предотвратить за счет пассивных и активных мер борьбы
с огнем (например, нанесение противопожарных покрытий на стальные элементы или устройство спринклерных систем);

— риск можно уменьшить за счет снижения вероятности наступления нежелательного общего состояния конструкции при возникновении повреждения, т. е. за счет снижения P(S│D). Этого можно добиться за счет проектирования конструкций с достаточной степенью статической неопределимости, допуская при этом альтернативную передачу нагрузок в случае повреждений статической системы.

В.9.3 Моделирование рисков при экстремальных событиях

S — конструкция; H — угрожающее событие с величиной М в момент времени t

Рисунок В.4 — Компоненты для моделирования экстремального события

В.9.3.1 Общий формат

(1) Частью анализа риска является исследование экстремальных угроз, таких как землетрясения, взрывы, столкновения и т. д. Общая модель для таких событий может включать следующие компоненты (см. рисунок В.4):

— инициирующее событие в определенном месте в определенное время;

— величину энергии М, связанной с этим событием, и, возможно, некоторые другие параметры;

— физическое взаимодействие между событием, окружающей средой и конструкцией, которое может привести конструкцию в одно из предельных состояний.

(2) Возникновение инициирующего события для некоторой угрозы Н согласно В.9.3.1(1) зачастую моделируют в виде события в рамках пуассоновского процесса с интенсивностью l(t, x) на единицу объема и единицу времени, где t представляет определенную точку во времени, x — положение
в пространстве (x₁, x₂, x₃). Вероятность возникновения отказа в течение времени вплоть до Т рассчитывают в этом случае (для постоянной l и малых вероятностей) по формуле (В.3)

(В.3)

где N = lT — общее число релевантных инициирующих событий в рассматриваемый период времени;

f_M(m) — плотность распределения случайной величины М рассматриваемой угрозы.

Следует отметить, что вероятность отказа может зависеть от расстояния между конструкцией
и местоположением события. В таких случаях требуется явное интегрирование по интересующей площади или объему.