Jeszcze do niedawna dominowało w budownictwie deterministyczne ujęcie zagadnień bezpieczeństwa budowli. W obliczeniach konstrukcji posługiwano się nominalnymi (normowymi) wartościami charakteryzującymi własności materiałów i obciążeń. Duże wartości globalnych współczynników bezpieczeństwa, uproszczone metody obliczeń i ogólny stan wiedzy przyczyniły się do (powszechnej w środowisku inżynierów i przedstawicieli władz administracyjnych) akceptacji opinii, że jest możliwe i pożądane projektowanie konstrukcji absolutnie bezpiecznych. Nie świadczy to jednak o szczególnym tradycjonalizmie inżynierów budowlanych, obowiązywał bowiem wówczas niewzruszony i, jak się wydawało, oczywisty pogląd na temat determinizmu w przyrodzie. Po około dwudziestu latach od wprowadzenia norm projektowania konstrukcji budowlanych, sformułowanych z wykorzystaniem elementów statystyki i probabilistyki do oceny częściowych współczynników bezpieczeństwa, nastąpiła radykalna zmiana poglądów. Powszechnie jest akceptowany pogląd, że nie wielkie ryzyko awarii i katastrofy każdej budowli jest nieuniknione, a podstawowe zmienne uwzględniane w procesie projektowania konstrukcji są w różnym stopniu niepewne. Na parametry zaprojektowanej konstrukcji mają ponadto wpływ czynniki świadomie i nieświadomie pominięte, niepewności związane z przyjętymi modelami konstrukcji i obciążeń oraz metodami i procedurami obliczeń. Zagadnienie optymalnego wyboru akceptowalnego prawdopodobieństwa zniszczenia i uszkodzenia konstrukcji jest wciąż przedmiotem badań i nie znalazło dotąd zadowalającego rozwiązania. Najczęściej przyjmowanymi kryteriami ustalenia właściwego poziomu niezawodności elementów i konstrukcji są: ryzyko śmierci lub wypadku w wyniku katastrofy budowlanej, ryzyko zniszczenia i uszkodzenia lub wyłączenia konstrukcji z eksploatacji, konsekwencje zniszczenia (koszt zniszczenia, uszkodzenia lub przerwy w eksploatacji budowli). Analiza niezawodności konstrukcji jest związana ze sposobami traktowania niepewności i podejmowania decyzji w procesie projektowania. Klasyfikacja niepewności jest z kolei związana z wyborem podstawowych zmiennych stanu konstrukcji, to znaczy zmiennych, które decydują o reakcji konstrukcji na statyczne i dynamiczne działania. Są to wielkości takie jak: własności mechaniczne materiałów konstrukcyjnych, wymiary geometryczne, jednostkowe ciężary, obciążenia środowiskowe itp. Podstawowy charakter tych zmiennych jest związany z ich znaczeniem w analizie i projektowaniu konstrukcji. Najczęściej spotykane rodzaje niepewności zostały zdefiniowane w podrozdziale 3.1. Współczesna teoria niezawodności konstrukcji inżynierskich i oparte na niej normy projektowania odnoszą się wyłącznie do niepewności parametrycznej i odpowiednich metod traktowania jej w projektowaniu i analizie konstrukcji. Uwzględniając tę sytuację, w skrypcie przedstawiono dominujące obecnie ujęcie zagadnień niezawodności konstrukcji, ograniczając do krótkiego wprowadzenia nowsze propozycje związane z uwzględnieniem niepewności systemowej z zastosowaniem metod teorii zbiorów rozmytych i wnioskowania przybliżonego.

Spis treści:

SPIS WAŻNIEJSZYCH SYMBOLI I OZNACZEŃ

1. WPROWADZENIE

2. RYS HISTORYCZNY

3. PODSTAWOWE ZASADY WNIOSKOWANIA O NIEZAWODNOŚCI KONSTRUKCJI

3.1. Niepewność, prawdopodobieństwo, rozmytość
3.2. Wnioskowanie statystyczne
3.3. Wnioskowanie przybliżone

4. ZASADY I METODY ZAPEWNIENIA NIEZAWODNOŚCI

4.1. Podstawowe pojęcia i definicje
4.2. Metody poziomu 1
4.3. Metody poziomu 2
4.4. Metody poziomu 3
4.5. Metody symulacyjne - metoda Monte Carlo

5. LOSOWA NOŚNOŚĆ ELEMENTÓW I KONSTRUKCJI

5.1. Modele niezawodnościowe
5.2. Dyskretne modele nośności
5.3. Ciągłe modele nośności
5.4. Obliczanie nośności losowej elementów i konstrukcji

6. ELEMENTY PROBABILISTYCZNEJ TEORII OBCIĄŻEŃ

6.1. Charakterystyka i klasyfikacja obciążeń
6.2. Modele obciążeń
6.3. Kombinacje obciążeń

7. ROZMYTA OCENA BEZPIECZEŃSTWA KONSTRUKCJI

7.1. Wstęp
7.2. Ocena wpływu czynników subiektywnych na niezawodność konstrukcji
7.3. Rozmyte miary bezpieczeństwa konstrukcji

ZAŁĄCZNIK A. PODSTAWOWE POJĘCIA, DEFINICJE I WZORY Z RACHUNKU PRAWDOPODOBIEŃSTWA ORAZ STATYSTYKI MATEMATYCZNEJ

A.1. Zdarzenia losowe, prawdopodobieństwo
A.2. Zmienna losowa, wybrane zmienne dyskretne i ciągłe
A.3. Rozkłady brzegowe, warunkowe. korelacja
A.4. Wybrane zagadnienia estymacji
A.5. Testowanie hipotez statystycznych
A.6. Regresja

ZAŁĄCZNIK B. PODSTAWOWE POJĘCIA I WZORY Z TEORII ZBIORÓW ROZMYTYCH

B.1. Geneza i definicja pojęcia zbioru rozmytego
B.2. Operacje na zbiorach rozmytych
B.3. Relacje rozmyte i liczby rozmyte
B.4. Miary rozmytości

LITERATURA