Hodnocení vlastností materiálů podle ČSN EN 1990, přílohy D

Podobné dokumenty
Hodnocení vlastností materiálů podle ČSN EN 1990, přílohy D

Hodnocení vlastností materiálů podle ČSN EN 1990, přílohy D

Aktualizace modelu vlastnosti materiálu. Stanovení vlastností materiálů

Hodnocení vlastností materiálů podle ČSN EN 1990, přílohy D

Příloha D Navrhování pomocí zkoušek

SPOLEHLIVOST STAVEBNÍCH KONSTRUKCÍ

STATISTICKÉ HODNOCENÍ ZKOUŠEK MATERIÁLOVÝCH VLASTNOSTÍ

SPOLEHLIVOST KONSTRUKCÍ statistické vyhodnocení materiálových zkoušek

Mezní stavy. Obecné zásady a pravidla navrhování. Nejistoty ve stavebnictví. ČSN EN 1990 a ČSN ISO návrhové situace a životnost

Statistické vyhodnocení zkoušek betonového kompozitu

2. Směrná úroveň spolehlivosti 3. Návaznost na současné předpisy 2. Ověření spolehlivosti požadované úřady, vlastníkem, pojišťovnami

OVĚŘOVÁNÍ EXISTUJÍCÍCH MOSTŮ PODLE SOUČASNÝCH PŘEDPISŮ

2. přednáška, Zatížení a spolehlivost. 1) Navrhování podle norem 2) Zatížení podle Eurokódu 3) Kombinace

Praktická statistika. Petr Ponížil Eva Kutálková

OVĚŘOVÁNÍ EXISTUJÍCÍCH BETONOVÝCH MOSTŮ POZEMNÍCH KOMUNIKACÍ

Náhodná proměnná. Náhodná proměnná může mít rozdělení diskrétní (x 1. , x 2. ; x 2. spojité (<x 1

MPO - FT-TA5/076. Fajkus M., Rozlívka L. INSTITUT OCELOVÝCH KONSTRUKCÍ, s. r. o. Základní materiálové normy oceli pro konstrukce

Směrnice rady 89/106/EHS (CPD) Hlavní požadavky

UNIVERZITA OBRANY Fakulta ekonomiky a managementu. Aplikace STAT1. Výsledek řešení projektu PRO HORR2011 a PRO GRAM

ČSN ISO Hodnocení existujících konstrukcí ČKAIT Brno,

Zásady navrhování konstrukcí

Mechanické vlastnosti betonu a oceli

Mechanické vlastnosti betonu a oceli

Dotvarování. Podmínka pro získání zápočtu je věcně správné (výpočty a výkresy) zpracování uvedených cvičení včetně účasti na cvičeních.

OBECNÉ ZÁSADY NAVRHOVÁNÍ

Metody teorie spolehlivosti

Trvanlivost je schopnost konstrukce odolávat vlivům

OBECNÉ ZÁSADY NAVRHOVÁNÍ

2 Materiály, krytí výztuže betonem

Zatížení stálá a užitná

Téma 2: Pravděpodobnostní vyjádření náhodných veličin

SPOLEHLIVOST KONSTRUKCÍ & TEORIE SPOLEHLIVOSTI část 8: Normové předpisy

133YPNB Požární návrh betonových a zděných konstrukcí. 4. přednáška. prof. Ing. Jaroslav Procházka, CSc.

Národní informační středisko pro podporu kvality

Náhodná veličina a rozdělení pravděpodobnosti

ČSN ISO Hodnocení existujících konstrukcí

Cvičení 3. Posudek únosnosti ohýbaného prutu. Software FREET Simulace metodou Monte Carlo Simulace metodou LHS

KGG/STG Statistika pro geografy

PŘÍKLAD Č. 3 NÁVRH A POSOUZENÍ ŽELEZOBETONOVÉ DESKY. Zadání: Navrhněte a posuďte železobetonovou desku dle následujícího obrázku.

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ. FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ Ústav materiálového inženýrství - odbor slévárenství

Analýza dat na PC I.

Statistika, Biostatistika pro kombinované studium Letní semestr 2011/2012. Tutoriál č. 4: Exploratorní analýza. Jan Kracík

Revize ČSN (obecné zásady)

Zápočtová práce STATISTIKA I

ANALÝZA RIZIK MOŽNOSTÍ POSUZOVÁNÍ CHARAKTERISTICKÝCH HODNOT VLASTNOSTÍ STAVEBNÍCH MATERIÁLŮ

NK 1 Zatížení 1. Vodojem

1 Použité značky a symboly

Cvičení 9. Posudek únosnosti ohýbaného prutu metodou LHS v programu FREET. Software FREET Simulace metodou LHS

Národní informační středisko pro podporu kvality

Václav Kučera TZÚS Praha

Normální (Gaussovo) rozdělení

ROZDĚLENÍ SPOJITÝCH NÁHODNÝCH VELIČIN

Změna hodnoty pozice v důsledku změn tržních cen.

Materiály charakteristiky potř ebné pro navrhování

Cvičení 2. Posudek spolehlivosti metodou SBRA. Prostý nosník vystavený spojitému zatížení

Dřevo hoří bezpečně chování dřeva a dřevěných konstrukcí při požáru

E(X) = np D(X) = np(1 p) 1 2p np(1 p) (n + 1)p 1 ˆx (n + 1)p. A 3 (X) =

STATISTICKÉ PARAMETRY OCELÍ POUŽÍVANÝCH NA STAVBU OCELOVÝCH KONSTRUKCÍ

Změna hodnoty pozice v důsledku změn tržních cen.

NK 1 Zatížení 1. Vodojem

Normy ČSN a ČSN ISO z oblasti aplikované statistiky (stav aktualizovaný k )

Předpoklad o normalitě rozdělení je zamítnut, protože hodnota testovacího kritéria χ exp je vyšší než tabulkový 2

Úloha E301 Čistota vody v řece testem BSK 5 ( Statistická analýza jednorozměrných dat )

Intervalové Odhady Parametrů

23.až Dům techniky Ostrava ISBN

Intervalové odhady. Interval spolehlivosti pro střední hodnotu v N(µ, σ 2 ) Interpretace intervalu spolehlivosti. Interval spolehlivosti ilustrace

Úloha č. 2 - Kvantil a typická hodnota. (bodově tříděná data): (intervalově tříděná data): Zadání úlohy: Zadání úlohy:

Chyby měření 210DPSM

Vρ < πd 2 f y /4. π d 2 f y /4 - Vρ = 0

2. přednáška, Zatížení a spolehlivost. 1) Navrhování podle norem 2) Zatížení podle Eurokódu 3) Zatížení sněhem

Cvičení 8. Posudek spolehlivosti metodou SBRA. Prostý nosník vystavený spojitému zatížení

Úvod do problematiky měření

Charakterizace rozdělení

VŠB Technická univerzita Ostrava BIOSTATISTIKA

Intervalové odhady. Interval spolehlivosti pro střední hodnotu v N(µ, σ 2 ) Interpretace intervalu spolehlivosti. Interval spolehlivosti ilustrace

Téma 10: Spolehlivost a bezpečnost stavebních nosných konstrukcí

PRŮZKUMOVÁ ANALÝZA JEDNOROZMĚRNÝCH DAT Exploratory Data Analysis (EDA)

Posouzení za požární situace

Cvičební texty 2003 programu celoživotního vzdělávání MŠMT ČR Požární odolnost stavebních konstrukcí podle evropských norem

TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI

NK 1 Konstrukce. Volba konstrukčního systému

Porovnání dvou výběrů

= = 2368

podpora zaměstnanosti Obecné zásady hodnocení existujících konstrukcí

Lineární regrese. Komentované řešení pomocí MS Excel

IDENTIFIKACE BIMODALITY V DATECH


Projekt CZ / /0005 INOVACE METOD HODNOCENÍ EXISTUJÍCÍCH STAVEBNÍCH KONSTRUKCÍ

Co to je existující konstrukce? - nosná část dokončené konstrukce Hodnocení existujících konstrukcí se liší od navrhování:

SBORNÍK. k semináři konaném 3. dubna 2007 v Masarykově koleji ČVUT, Praha 6

NÁHODNÉ VELIČINY JAK SE NÁHODNÁ ČÍSLA PŘEVEDOU NA HODNOTY NÁHODNÝCH VELIČIN?

Téma 1: Spolehlivost a bezpečnost stavebních nosných konstrukcí

Příloha B: Návrh založení objektu na základové desce Administrativní budova

Statistika. Teorie odhadu statistická indukce. Roman Biskup. (zapálený) statistik ve výslužbě, aktuálně analytik v praxi ;-) roman.biskup(at) .

8. Normální rozdělení

OVĚŘOVÁNÍ EXISTUJÍCÍCH KONSTRUKCÍ PODLE ISO 13822

Navrhování - nalezení rozměrů prvků konstrukční soustavy - dosáhnout požadované provozní spolehlivosti navrhovaného inženýrského díla

Transkript:

Hodnocení vlastností materiálů podle ČSN EN 1990, přílohy D Milan Holický Kloknerův ústav ČVUT v Praze 1. Úvod 2. Kvantil náhodné veličiny 3. Hodnocení jedné veličiny 4. Hodnocení modelu 5. Příklady - pomůcky EXCEL

Obsah přílohy D D.1 Rozsah platnosti D.2 Značky D.3 Druhy zkoušek D.4 Plánování zkoušek D.5 Odvození návrhových hodnot D.6 Obecné zásady statistického hodnocení D.7 Stanovení jedné nezávislé vlastnosti (pevnosti) D.8 Stanovení modelů odolnosti (zkoušky prvků)

Obecné zásady statistického hodnocení Zkoušky jedné nezávislá vlastnost, např. pevnosti, modulu pružnosti: velmi malý počet zkoušek (méně než 6) - statistické postupy se obtížně aplikují je možné využít předchozí informace (např. o variabilitě) postupuje se podle D.7, nebo se využijí Bayesovské postupy podle ISO 2394. větší počet zkoušek (6 a více) běžné statistické postupy popřípadě doplněné předchozími informacemi (např. o variabilitě) postupuje se podle D.7. Zkoušky celého prvku (např. nosníku, sloupu, styčníku), pro který je k dispozici teoretický model postupuje se podle oddílu D.8.

Dolní a horní kvantil teoretického modelu Hustota pravděpodobnosti (u) 0,4 0,3 0,2 U =1 U =1 0,1 p = 0,05 1- p = 0,05 u 0,05 = -1,645 U = 0 u 0,95 = 1,645 0,0-3,5-2,5-1,5-0,5 0,5 1,5 2,5 3,5 Normovaná náhodná veličina U=(X X )/ X s normálním rozdělením

Kvantil teoretického modelu x p = + u p = (1+ u p V) Kvantil u p normované náhodné veličiny s normálním rozdělením. p 10-7 10-6 10-5 10-4 0,001 0,010 0,050 0,100 0,200 0,500 u p -5,199-4,753-4,265-3,719-3,091-2,327-1,645-1,282-0,841 0,000 Kvantil u p normované náhodné veličiny s lognormální rozdělení. Pravděpodobnosti p 10-4 10-3 0,01 0,05 0,10 0,20 0,50 0,80 0,90 0,95 0,99 1-10 -3 1-10 -4-1,0-6,40-4,70-3,03-1,85-1,32-0,74 0,15 0,84 1,13 1,34 1,68 1,99 2,19 0,0-3,72-3,09-2,33-1,65-1,28-0,84 0,00 0,84 1,28 1,65 2,33 3,09 3,72 1,0-2,19-1,99-1,68-1,34-1,13-0,84-0,15 0.74 1,32 1,85 3,03 4,70 6,40

Kvantil lognormálního rozdělení x p 2 exp u p ln(1 V ) 2 1V x p exp u p V Kvantil gumbelova rozdělení x p x mod 1 c ln( ln( p)) (0,45 0,78ln( ln( p)))

Návrhové hodnoty ze souboru x i,i=1, n m X = ( x i ) /n, s X = ( x i m X ) /n, V X = s X /m X Stanoví se charakteristická hodnota X k(n) a ta se dělí dílčím součinitelem, popřípadě násobí převodním součinitelem (D.7 a D.8 ČSN EN 1990); X X d k( n) = h d = h X k(n) m d m hd = Návrhová hodnota se stanoví přímo, s implicitním nebo explicitním uvážením konverze výsledků a celkové požadované spolehlivosti (D.7 a D.8 ČSN EN 1990). X d = h d m X (1 k d,n V X ) X {1- k m m X n V {1- k X n } V X }

Mez kluzu pro S 235 792 měření Relative frequency Density Plot (Shifted Lognormal) - [A1_792] 0.020 0.015 0.010 0.005 f yd f yk m X = 290.1 Mpa s X = 23.3 Mpa V X = 0.08 a X = 0.96 f yd,001 = 243 MPa f yk,05 = 259 MPa Odlehlá pozorování 0.000 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 410 420 Yield strength [MPa]

Mez kluzu pro S 235 780 měření Relative Frequency 0.020 0.015 0.010 Density Plot (Normal (Gauss)) - [A2_780] m X = 288.6 MPa s X = 20.0 MPa V X = 0.07 a X = -0.17 f yd,001 = 221 MPa f yk,05 = 254 MPa 0.005 f yd f yk 0.000 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 Yield strength [MPa]

Odhad kvantilu ze souboru Základní metody Pokryvná metoda: x p,cover - confidence level : P{x p,cover < x p } = Předpovědní metoda: x p,pred - pravděpodobnost p výskytu příští hodnoty x n+1 : P{x n+1 < x p,pred } = p Bayesovský přístup: kombinace pozorovaných datdata (s průměrem m a směrodatnou odchylkou s) a předchozích dat (m, s ) pro kterou se stanoví výsledné charakteristiky (m, s ) - pak se aplikuje pokryvná nebo předpovědní metoda

Vliv konfidence 10 Součinitele k p a -t p (1/n+1) 1/2 pro normální rozdělení a různé konfidence součinitele k p a t p (1/n+1) 1/2 k p pro = 0,95 5 k p pro = 0,90 k p pro = 0,75 1,64 t p (1/n+1) 1/2 n 0 0 5 10 15 20

Předpovědní metoda Soubor: x i, n, m, s, ( P(x n+1 < x p, pred ) = p Známé x p,pred = m + u p (1/n +1) 1/2 Neznámé - uvažuje se odhad s x p,pred = m + t p (1/n +1) 1/2 s

Odhad kvantilů podle Eurokódů Odpovídá přibližně konfidenci = 0,75 Součinitele k n pro 5% charakteristickou hodnotu. Rozsah souboru n Součinitel 1 2 3 4 5 6 8 10 20 30 - u p (1/n+1) 1/2, známé 2,31 2,01 1,89 1,83 1,80 1,77 1,74 1,72 1,68 1,67 1,64 - t p (1/n+1) 1/2, neznámé - - 3,37 2,63 2,33 2,18 2,00 1,92 1,76 1,73 1,64. Součinitele k n pro návrhovou hodnotu x d dominantní veličiny, P(X < x d ) = 0,001. Rozsah souboru n Součinitel 1 2 3 4 5 6 8 10 20 30 - u p (1/n+1) 1/2, známé 4,36 3,77 3,56 3,44 3,37 3,33 3,27 3,23 3,16 3,13 3,09 - t p (1/n+1) 1/2, neznámé - - - 11,4 7,85 6,36 5,07 4,51 3,64 3,44 3,09

Příklad odhadu kvantilu BETON: n = 5, m = 29,2 MPa, s = 4,6 MPa Pokryvná metoda Pro = 0,75: x p, cover = 29,2-2,46 4,6 =17,9 MPa Pro = 0,95: x p, cover = 29,2-4,20 4,6 = 9,9 MPa Předpovědní metoda x p,pred = 29,2-2,33 4,6 =18,5 MPa

Navrhování pomocí zkoušek Stanovení charakteristické a návrhové hodonoty podle ČSN EN 1990, článků D7.2 a D7.3 Pole vstupních dat (re v řádcích 6 až 51) d = 1 m = 1,5 Gener. soub. X= 30 VX= 0,167 Pole výstupních dat (LN(re) v řádcích 6 až 51) Normální rozdělení Lognormální rozdělení Příklad re Ln(re) Statistické char. kn kd,n Xk Xd z Xk Xd přímo Xk Xd z Xk Xd přímo Gen.soub. 34,02 3,53 n= 24 Součinitele a hodnoty veličiny X pro neznámé VX 22,04 29,76 3,39 mx= 30,80 1,749 3,5568 21,56 14,37 12,01 22,46 14,97 16,45 24,87 29,55 3,39 sx= 5,28 Součinitele a hodnoty veličiny X pro známé VX 28,85 26,50 3,28 VX= 0,17 1,679 3,154 21,93 14,62 14,14 22,74 15,16 17,63 24,59 35,25 3,56 my= 3,41 28,10 32,70 3,49 sy= 0,17 Kontrolní charakt. 27,50 29,49 3,38 Šikmost souboru gener. souboru 31,11 30,22 3,41 X= 0,47151 n= 24 25,17 29,39 3,38 mx= 27,88 25,40 21,71 3,08 sx= 4,00 34,00 32,61 3,48 Hodnoty součinitelů kn a kd,n VX= 0,14 25,43 32,73 3,49 Neznámé VX Známé VX X= 0,4106 30,13 32,79 3,49 n kn kd,n kn kd,n 34,42 33,30 3,51 3 3,372 1,899 3,568 22,93 23,18 3,14 4 2,631 11,420 1,839 3,455 28,74 45,78 3,82 5 2,335 7,858 1,802 3,385 31,50 33,45 3,51 6 2,177 6,366 1,777 3,338 25,95 22,25 3,10 8 2,010 5,076 1,745 3,278 23,81 33,83 3,52 10 1,923 4,507 1,725 3,241 32,26 24,15 3,18 15 1,819 3,912 1,699 3,192 35,31 33,97 3,53 20 1,772 3,668 1,685 3,167 24,05 25,85 3,25 30 1,727 3,452 1,672 3,141 26,96 30,26 3,41 1000000 1,645 3,090 1,645 3,090 32,96 36,44 3,60 EN 1990 uvádí pro kd,n nepatrně nižší hodnoty 23,15

Model odolnosti - Stanovení modelu odolnosti pedle ČSN EN 1990, článků D8.2 a D8.3 Pole vstupních dat Odchylka Pole výstupních dat Re/(b*Rt) rt rt re X V(X) n j rt*rt rt*re d LN(d) V(X) 2 +1 Součet S rt*rt= 249362,62 103,90 114,34 X1 0,06 24 2 10796 11881 0,92-0,08 1,0036 Součet S rt*re= 297579,72 115,80 135,29 X2 0,12 13410 15667 0,98-0,02 1,0144 Směrnice b= 1,19 98,74 119,17 X3 9750 11768 1,01 0,01 104,66 118,61 10953 12413 0,95-0,05 Sm. odch. Lnd s(d)= 0,05 93,65 112,31 8771 10518 1,00 0,00 Var. koef. d Vd= 0,05 100,12 129,62 10025 12978 1,08 0,08 Var. koef. Rt Vrt= 0,13 85,95 102,42 7388 8803 1,00 0,00 Var. koef. r Vr= 0,14 82,86 98,00 6866 8120 0,99-0,01 Odmovnina rt Qrt= 0,13 112,29 126,39 12609 14192 0,94-0,06 Odmocnina d Qd= 0,05 95,12 120,64 9048 11476 1,06 0,06 Odmnocnina r Q= 0,14 101,13 115,98 10227 11729 0,96-0,04 Souč.citliv.Qrt art= 0,95 84,87 107,50 7203 9124 1,06 0,06 Souč.citliv. Qd ad= 0,32 99,79 118,64 9957 11839 1,00 0,00 Součinitel char.h. kn= 1,74 114,56 143,70 13123 16462 1,05 0,05 Součinitel návr.h. kdn= 3,54 100,46 117,09 10092 11763 0,98-0,02 Průměr teor. modelu rm= 30,00 118,46 143,44 14034 16993 1,01 0,01 Součinitel ch.h. fk= 0,78 91,59 116,55 8389 10675 1,07 0,06 Charakt.odolnost rk= 23,52 107,20 119,77 11491 12839 0,94-0,07 Součinitel náv.h. fd= 0,64 94,46 113,24 8923 10697 1,00 0,00 Návrh. Odolnost rd= 19,18 114,94 145,61 13212 16737 1,06 0,06 Dílčí součinitel m= 1,23 102,25 115,07 10455 11766 0,94-0,06 105,99 127,81 11234 13547 1,01 0,01 92,01 111,63 8466 10271 1,02 0,02 113,76 134,70 12942 15324 0,99-0,01

Závěrečné poznámky Při hodnocení zkoušek nejdříve ověřit výsledky na základě grafické znázornění, např. histogramu Vyloučit chyby a odlehlá pozorování Materiálové vlastnosti se zpravidla popisují normálním nebo lognormálním rozdělením (při variabilitě větší než ~ 0,15) Kombinovat kriticky postup nepřímého (prostřednictvím charakteristické hodnoty) a přímého stanovení návrhové hodnoty Prověřit předchozí informace (např. variabilitu, rozdělení) a využívat je obezřetně Bayesovský postup aplikovat po kritickém ověření apriorních informací

Na řešení projektu se podílí Inovace metod hodnocení existujících stavebních konstrukcí CZ.04.3.07/4.2.01/0005 podpora zaměstnanosti Děkuji za pozornost Milan Holický Hodnocení vlastností materiálů podle ČSN EN 1990, přílohy D

Bayesovská metoda odhadu kvantilů Zjištěné informace: m, s, n, Apriorní informace: m, s, V(), V(), (n, ) Aktualizované informace: m, s, n, n = n + n' = + -1 je-li n 1, = + je-li n = 0 m = (mn + m n ) / n s 2 = ( s 2 + s 2 + n m 2 + n m 2 - n m 2 ) / n = [s' / (m' V())] 2, = 1 /(2 V() 2 ) x p,bayes = m + t p (1/n + 1) 1/2 s

Příklad bayesovské metody BETON: n = 5, m = 29,2 MPa, s = 4,6 MPa m = 30,1 MPa, V() = 0,50, s = 4,4 MPa, V() = 0,28 2 4,4 1 1 n = <1, = 6 2 30,1 0,50 2 0,28 n = 5, = 10, m = 29,2 MPa, s = 4,5 MPa x p, Bayes = 29,2-1,81 1 5 + 1 4,5 = 20,3 MPa

Známé Pokryvná metoda Soubor: x i, n, m, s, ( Konfidence P(x p,cover < x p ) = x p,cover = m - p Neznámé - uvažuje se odhad s x p,cover = m - k p s

Obecný vztah pro odhad kvantilu x k = průměr - k směrodatná odchylka Teoretický model: x k = X - k 1 X Soubor: x k = m X - k 2 s X nebo x k = m X - k 3 X k součinitel směrodatné odchylky závisí na - - rozměru souboru - - předchozí informci - - asymetrii - - konfidenci Charakteristická pevnost f k = 5 % kvantil

Vliv šikmosti - kladná šikmost 0,5 0,4 0,3 = + 1,0 = 0,0 0,2 0,1 0 p = 5 % -1,65-1,34 (x- X )/ X -4-3 -2-1 0 1 2 3 4

Vliv šikmosti - záporná šikmost 0,5 0,4 = 0,0 = - 1,0 0,3 0,2 0,1 p = 5 % -1,85-1,65 (x- X )/ X 0-4 -3-2 -1 0 1 2 3 4

Součinitel k 2 pro odhad: f k = m X - k 2 s X 10 k 2 = -1.00 = 0.00 5 = +1.00 0 1.64 n 0 5 10 15 20 p=0.05 = 0.95