Nghiên Cứu Ứng Dụng Phần Mềm Crystal Ball Để Tính Toán Độ Tin Cậy Kết Cấu Công Trình

Nghiên cứu ứng dụng phần mềm Crystal Ball trong tính toán độ tin cậy kết cấu công trình, phục vụ đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên.

• Tác giả: Lê Quốc Tiến
• Người hướng dẫn: Th.S Ngô Châu Phương
• Trường học: Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Cơ Sở II
• Chuyên ngành: Công Trình
• Đề tài: Nghiên Cứu Ứng Dụng Phần Mềm Crystal Ball Trong Tính Toán Độ Tin Cậy Kết Cấu Công Trình
• Loại tài liệu: Đề Tài Nghiên Cứu Khoa Học Sinh Viên
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: Tp.Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. PHẦN I: PHẦN MỞ ĐẦU
• 1.1. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.2. Mục đích của đề tài
• 2. PHẦN II: NỘI DUNG ĐỀ TÀI
• 2. CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ĐỘ TIN CẬY CỦA KẾT CẤU CÔNG TRÌNH
• 2.1. Khái niệm độ tin cậy (ĐTC)
• 2.2. Tại sao phải nghiên cứu độ tin cậy
• 2.3. Tình hình nghiên cứu tính toán độ tin cậy
• 2.4. Phương pháp nghiên cứu
• 3. CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN ĐỘ TIN CẬY CỦA KẾT CẤU CÔNG TRÌNH VÀ TRÌNH TỰ TÍNH TOÁN
• 3.1. Độ tin cậy
• 3.2. Chỉ số độ tin cậy
• 3.3. Cơ sở lý thuyết của việc tính toán độ tin cậy
• 3.3.1. Lý thuyết tổng quát tính độ tin cậy theo xác suất - thống kê
• 4. CHƯƠNG III: VÍ DỤ TÍNH TOÁN
• 5. PHẦN IV: KẾT LUẬN
• 5.1. Hạn chế và hướng phát triển của đề tài
• PHẦN V: TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Độ Tin Cậy Kết Cấu Công Trình

Nghiên cứu độ tin cậy kết cấu công trình (KCCT) là một lĩnh vực quan trọng trong kỹ thuật xây dựng. Nó giúp đánh giá mức độ an toàn và khả năng làm việc của công trình trong suốt thời gian sử dụng. Việc này đặc biệt quan trọng đối với các công trình lớn, phức tạp, chịu tải trọng cao hoặc trong điều kiện môi trường khắc nghiệt. Các phương pháp truyền thống thường dựa trên quan điểm tiền định, sử dụng các hệ số an toàn. Tuy nhiên, các phương pháp này không xét đến tính ngẫu nhiên của các yếu tố ảnh hưởng đến độ tin cậy. Do đó, việc áp dụng các phương pháp xác suất và phần mềm mô phỏng như Crystal Ball là cần thiết để đánh giá chính xác hơn độ an toàn công trình.

1.1. Khái Niệm Cơ Bản Về Độ Tin Cậy Kết Cấu

Độ tin cậy của KCCT là khả năng công trình thực hiện các chức năng thiết kế trong điều kiện khai thác nhất định. Nó bao gồm các yếu tố như độ an toàn, tuổi thọ công trình, khả năng sửa chữa và bảo trì. Độ tin cậy được định lượng bằng xác suất công trình không bị hỏng hóc hoặc vượt quá các trạng thái giới hạn trong một khoảng thời gian nhất định. Theo tài liệu gốc, độ tin cậy của hệ thống KT là xác suất: P(t) = Prob[v(x,)0; xW, 0t].

1.2. Tầm Quan Trọng Của Nghiên Cứu Độ Tin Cậy KCCT

Nghiên cứu độ tin cậy giúp đảm bảo an toàn cho người sử dụng, giảm thiểu rủi ro tai nạn và thiệt hại về kinh tế. Nó cũng giúp tối ưu hóa thiết kế, lựa chọn vật liệu phù hợp và lập kế hoạch bảo trì hiệu quả. Việc nghiên cứu độ tin cậy đặc biệt quan trọng trong bối cảnh biến đổi khí hậu và các tác động môi trường ngày càng gia tăng. Các công trình xây dựng ngày càng có qui mô lớn, phức tạp về mặt kết cấu vật liệu mới, đa dạng về tác động do đó đòi hỏi các chuyên gia phải nghiên cứu ĐTC, dự báo tuổi thọ KCCT và nghiên cứu việc mô hình hoá hệ thống KCCT theo LTĐTC.

II. Thách Thức Trong Tính Toán Độ Tin Cậy Công Trình

Việc tính toán độ tin cậy kết cấu công trình gặp nhiều thách thức do sự phức tạp của các yếu tố ảnh hưởng. Các yếu tố này bao gồm tải trọng, vật liệu, hình học, điều kiện môi trường và quá trình thi công. Các yếu tố này thường mang tính ngẫu nhiên và không chắc chắn, gây khó khăn cho việc mô hình hóa và phân tích. Hơn nữa, việc thu thập dữ liệu đầy đủ và chính xác về các yếu tố này cũng là một thách thức lớn. Do đó, cần có các phương pháp và công cụ phù hợp để xử lý các yếu tố không chắc chắn và đánh giá rủi ro một cách hiệu quả.

2.1. Sự Không Chắc Chắn Của Các Tham Số Đầu Vào

Các tham số đầu vào như tải trọng, cường độ vật liệu, kích thước hình học thường có sự biến động và không chắc chắn. Sự không chắc chắn này có thể do nhiều nguyên nhân, bao gồm sai số đo lường, biến động tự nhiên và sự thay đổi theo thời gian. Việc bỏ qua sự không chắc chắn này có thể dẫn đến đánh giá sai lệch về độ tin cậy của công trình. Các véc tơ u, q, v là các quá trình ngẫu nhiên, chứa các biến không gian x và thời gian t.

2.2. Mô Hình Hóa Các Yếu Tố Ngẫu Nhiên Trong Kết Cấu

Việc mô hình hóa các yếu tố ngẫu nhiên trong kết cấu là một thách thức lớn. Các yếu tố này có thể được mô hình hóa bằng các biến ngẫu nhiên với các phân phối xác suất khác nhau. Tuy nhiên, việc lựa chọn phân phối xác suất phù hợp và xác định các tham số của phân phối này đòi hỏi kiến thức chuyên môn và kinh nghiệm thực tế. Cần có các phương pháp và công cụ phù hợp để xử lý các yếu tố ngẫu nhiên và đánh giá rủi ro một cách hiệu quả.

2.3. Khó Khăn Trong Thu Thập Dữ Liệu Thực Tế

Việc thu thập dữ liệu thực tế về các yếu tố ảnh hưởng đến độ tin cậy là một thách thức lớn. Dữ liệu này có thể bao gồm kết quả thí nghiệm vật liệu, số liệu quan trắc tải trọng và điều kiện môi trường. Tuy nhiên, việc thu thập dữ liệu này thường tốn kém, mất thời gian và gặp nhiều khó khăn về mặt kỹ thuật. Do đó, cần có các phương pháp và kỹ thuật thu thập dữ liệu hiệu quả và chính xác.

III. Ứng Dụng Crystal Ball Tính Độ Tin Cậy Kết Cấu

Crystal Ball là một phần mềm mô phỏng mạnh mẽ được sử dụng rộng rãi trong phân tích rủi ro và tính toán độ tin cậy. Nó cho phép người dùng mô hình hóa các yếu tố không chắc chắn bằng các phân phối xác suất và thực hiện mô phỏng Monte Carlo để đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố này đến độ tin cậy của công trình. Ứng dụng Crystal Ball giúp đưa ra các quyết định dựa trên dữ liệu và giảm thiểu rủi ro trong thiết kế và xây dựng.

3.1. Giới Thiệu Phần Mềm Crystal Ball Trong Xây Dựng

Crystal Ball là một add-in cho Microsoft Excel, cung cấp các công cụ để mô phỏng Monte Carlo, phân tích độ nhạy và tối ưu hóa. Nó cho phép người dùng định nghĩa các biến đầu vào là các phân phối xác suất và xem xét ảnh hưởng của sự không chắc chắn đến các biến đầu ra. Crystal Ball là một công cụ hữu ích cho các kỹ sư xây dựng để đánh giá độ tin cậy của công trình và đưa ra các quyết định dựa trên dữ liệu.

3.2. Các Bước Cơ Bản Sử Dụng Crystal Ball

Các bước cơ bản để sử dụng Crystal Ball bao gồm: (1) Xác định mô hình và các biến đầu vào, (2) Định nghĩa các phân phối xác suất cho các biến đầu vào, (3) Chạy mô phỏng Monte Carlo, (4) Phân tích kết quả và đánh giá độ tin cậy. Việc thiết lập các thông số mô phỏng và lựa chọn số lượng lần mô phỏng phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo tính chính xác của kết quả. Các bƣớc xây dựng mô hình mô phỏng trong crystal ball: .1 Xác định mô hình giả thuyết: .2 Định nghĩa các thành phần khác.

3.3. Ưu Điểm Của Crystal Ball So Với Phương Pháp Truyền Thống

Crystal Ball có nhiều ưu điểm so với các phương pháp truyền thống. Nó cho phép xem xét sự không chắc chắn của các yếu tố đầu vào, cung cấp kết quả phân tích rủi ro chi tiết và giúp đưa ra các quyết định dựa trên dữ liệu. Ngoài ra, Crystal Ball dễ sử dụng và tích hợp tốt với Microsoft Excel, giúp các kỹ sư xây dựng dễ dàng áp dụng vào thực tế. Khắc phục đƣợc những nhƣợc điểm trong quá trình tính toán với những giải pháp tính toán trƣớc đây.

IV. Phương Pháp Monte Carlo Trong Tính Toán Độ Tin Cậy KCCT

Phương pháp Monte Carlo là một kỹ thuật mô phỏng sử dụng các số ngẫu nhiên để giải quyết các bài toán phức tạp. Trong tính toán độ tin cậy, phương pháp Monte Carlo được sử dụng để mô phỏng nhiều kịch bản khác nhau và đánh giá xác suất xảy ra các trạng thái giới hạn. Phương pháp Monte Carlo là một công cụ mạnh mẽ để xử lý các yếu tố không chắc chắn và đánh giá rủi ro trong thiết kế và xây dựng.

4.1. Nguyên Lý Hoạt Động Của Phương Pháp Monte Carlo

Phương pháp Monte Carlo hoạt động bằng cách tạo ra một số lượng lớn các mẫu ngẫu nhiên từ các phân phối xác suất của các biến đầu vào. Mỗi mẫu đại diện cho một kịch bản có thể xảy ra. Sau đó, mô hình được chạy với mỗi mẫu để tính toán các biến đầu ra. Cuối cùng, kết quả được tổng hợp để ước tính xác suất xảy ra các trạng thái giới hạn. Tính toán độ tin cậy theo phƣơng pháp Monte-Carlo.

4.2. Ứng Dụng Monte Carlo Trong Crystal Ball

Crystal Ball cung cấp các công cụ để dễ dàng thực hiện mô phỏng Monte Carlo. Người dùng có thể định nghĩa các biến đầu vào là các phân phối xác suất và chạy mô phỏng để xem xét ảnh hưởng của sự không chắc chắn đến các biến đầu ra. Crystal Ball cũng cung cấp các công cụ để phân tích kết quả và đánh giá độ tin cậy của công trình. Chạy mô phỏng:.1 Thiết lập các thông số mô phỏng: .2 Các thao tác khi chạy mô phỏng:

4.3. Đánh Giá Độ Chính Xác Của Phương Pháp Monte Carlo

Độ chính xác của phương pháp Monte Carlo phụ thuộc vào số lượng mẫu được sử dụng. Số lượng mẫu càng lớn, độ chính xác càng cao. Tuy nhiên, số lượng mẫu lớn cũng đòi hỏi thời gian tính toán lâu hơn. Do đó, cần có sự cân bằng giữa độ chính xác và thời gian tính toán. Lƣu kết quả mô phỏng và mở một kết quả mô phỏng đã có:

V. Ví Dụ Thực Tế Tính Độ Tin Cậy Cầu Bằng Crystal Ball

Để minh họa ứng dụng của Crystal Ball trong tính toán độ tin cậy, một ví dụ về tính toán độ tin cậy của một cây cầu sẽ được trình bày. Các yếu tố như tải trọng xe, cường độ bê tông và thép, kích thước dầm sẽ được mô hình hóa bằng các phân phối xác suất. Mô phỏng Monte Carlo sẽ được thực hiện để đánh giá xác suất cầu bị vượt quá khả năng chịu tải. Kết quả sẽ giúp đánh giá độ an toàn của cầu và đưa ra các khuyến nghị về bảo trì và sửa chữa.

5.1. Mô Hình Hóa Tải Trọng Và Vật Liệu Cầu

Tải trọng xe có thể được mô hình hóa bằng phân phối Gumbel hoặc phân phối Weibull, tùy thuộc vào đặc điểm của lưu lượng giao thông. Cường độ bê tông và thép có thể được mô hình hóa bằng phân phối chuẩn hoặc phân phối log-normal. Các tham số của các phân phối này cần được xác định dựa trên dữ liệu thực tế hoặc các tiêu chuẩn thiết kế. 46 CHƢƠNG III: VÍ DỤ TÍNH TOÁN.

5.2. Thực Hiện Mô Phỏng Monte Carlo Với Crystal Ball

Sau khi mô hình hóa tải trọng và vật liệu, mô phỏng Monte Carlo có thể được thực hiện bằng Crystal Ball. Số lượng lần mô phỏng cần được lựa chọn đủ lớn để đảm bảo độ chính xác của kết quả. Kết quả mô phỏng sẽ cho biết xác suất cầu bị vượt quá khả năng chịu tải và các yếu tố nào có ảnh hưởng lớn nhất đến độ tin cậy của cầu.

5.3. Phân Tích Kết Quả Và Đánh Giá Độ An Toàn Cầu

Kết quả mô phỏng Monte Carlo cần được phân tích để đánh giá độ an toàn của cầu. Nếu xác suất cầu bị vượt quá khả năng chịu tải quá cao, cần có các biện pháp can thiệp như tăng cường kết cấu, hạn chế tải trọng hoặc thực hiện bảo trì và sửa chữa. Việc phân tích độ nhạy cũng giúp xác định các yếu tố nào có ảnh hưởng lớn nhất đến độ tin cậy của cầu và tập trung vào việc kiểm soát các yếu tố này.

VI. Kết Luận Và Hướng Phát Triển Nghiên Cứu Độ Tin Cậy

Nghiên cứu ứng dụng Crystal Ball trong tính toán độ tin cậy kết cấu công trình là một hướng đi đầy tiềm năng. Nó giúp các kỹ sư xây dựng đánh giá rủi ro một cách chính xác hơn và đưa ra các quyết định dựa trên dữ liệu. Tuy nhiên, cần có các nghiên cứu sâu hơn về các phương pháp mô hình hóa các yếu tố không chắc chắn và các kỹ thuật mô phỏng Monte Carlo hiệu quả hơn. Đồng thời, cần có sự hợp tác giữa các nhà nghiên cứu, kỹ sư và nhà quản lý để áp dụng các kết quả nghiên cứu vào thực tế.

6.1. Tổng Kết Về Ứng Dụng Crystal Ball

Crystal Ball là một công cụ hữu ích cho tính toán độ tin cậy và phân tích rủi ro trong xây dựng. Nó cho phép xem xét sự không chắc chắn của các yếu tố đầu vào và cung cấp kết quả phân tích chi tiết. Tuy nhiên, cần có kiến thức chuyên môn và kinh nghiệm thực tế để sử dụng Crystal Ball một cách hiệu quả. Hạn chế và hƣớng phát triển của đề tài.

6.2. Hướng Nghiên Cứu Phát Triển Trong Tương Lai

Các hướng nghiên cứu phát triển trong tương lai bao gồm: (1) Phát triển các phương pháp mô hình hóa các yếu tố không chắc chắn chính xác hơn, (2) Nghiên cứu các kỹ thuật mô phỏng Monte Carlo hiệu quả hơn, (3) Xây dựng các phần mềm chuyên dụng cho tính toán độ tin cậy trong xây dựng, (4) Phát triển các tiêu chuẩn và quy trình tính toán độ tin cậy cho các loại công trình khác nhau. Đồng thời thông qua đề tài rất mong các cơ quan, các cấp,các ngành và trƣờng học sớm đƣa vào sử dụng và giảng dạy.

Trích đoạn nội dung tài liệu

PHẦN MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết của đề tài: - Cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, đất nƣớc đang trong quá trình hội nhập, kéo theo xu thế không ngừng phát triển về kinh tế và khoa học kĩ thuật. Trong lời dạy của Hồ Chí Minh có câu “ Giao thông là mạch máu của tổ chức, giao thông tốt thì mọi việc dễ dàng, giao thông xấu thì các việc đình truệ ” vì thế Đảng và nhà nƣớc luôn quan tâm đầu tƣ đến lĩnh vực giao thông mà cụ thể là xây dựng cơ sở hạ tầng và các công trình giao thông nói chung. - Hiện nay và trong tƣơng lai ở nƣớc ta đã và sẽ xây dựng nhiều công trình xây dựng lớn mang tầm vóc quốc tế ( Cầu Mỹ thuận, cầu Bãi Cháy, Cầu Thủ Thiêm, tòa nhà SaigonPearl, cụm tòa nhà Sunrigth city …. Để phục vụ cho quá trình tính toán phân tích nội lực kết cấu công trình xây dựng đƣợc dễ dàng thì việc ứng dụng các phần mềm tính toán phân tích kết cấu nào cho phù hợp và độ tin cậy cao là vấn đề cần phải cân nhắc.

- Việc phân tích độ tin cậy là đánh giá mức độ an toàn hay khả năng làm việc của một đối tƣợng, việc bảo toàn chất lƣợng của một công trình xây dựng trong thời hạn phục vụ, tính an toàn (không sự cố), tính bền lâu (có tuổi thọ cao), tính dễ sửa chữa, dễ bảo quản hoặc tổ hợp bất kỳ của các thuộc tính đó - Ngày nay, với sự trợ giúp của máy tính, mà đặc biệt là việc ứng dụng các sản phẩm phần mềm chuyên dụng thì công việc mô hình hóa và phân tích kết cấu trở nên nhanh chóng và tƣơng đối chính xác. - Hiện có một số phƣơng pháp, phần mềm phân tích độ tin cậy của kết cấu công trình nhƣ công thức Hasofer-Lind (1974), phƣơng pháp momen bậc hai, phƣơng pháp FORM, phƣơng pháp Monte-Carlo, phần mềm Crystall Ball.2 Mục đích của đề tài: Đề tài tập trung nghiên cứu và ứng dụng tính toán độ tin cậy của kết cấu công trình. Từ đó ứng dụng phần mềm Crystal Ball để phân tích và dự báo độ tin cậy của kết cấu công trình. 4 PHẦN II: NỘI DUNG ĐỀ TÀI CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ĐỘ TIN CẬY CỦA KẾT CẤU CÔNG TRÌNH 1.Khái niệm độ tin cậy (ĐTC): Độ tin cậy của KCCT (hệ thống kỹ thuật) là khái niệm đƣợc định lƣợng hoá (đo theo xác suất) phản ánh khả năng làm việc an toàn của hệ thống dựa trên kết quả xử lý các phản ứng của hệ thống dƣới tác động của tập nguyên nhân mang bản chất NN gây ra.

Biểu diễn đánh giá ĐTC theo mô hình lý thuyết điều khiển: 1. Tại sao phải nghiên cứu độ tin cậy : Nhƣ đã biết, nền công trình là khối đất phía dƣới móng, bị biến dạng dƣới tác dụng của tải trọng do móng của công trình truyền xuống. Khi đó, trong khối đất xảy ra hiện tƣợng sắp xếp lại của các pha hình thành đất, từ đó có thể dẫn đến mất ổn định hoặc biến dạng quá lớn của nền. Cho đến nay, các phƣơng pháp tính toán và thiết kế nền các công trình và các kết cấu xây dựng nói chung trong các Tiêu chuẩn hiện hành về bản chất vẫn theo quan điểm tiền định, mà điển hình là phương pháp các trạng thái giới hạn hay các phƣơng pháp tƣơng tự dƣới tên gọi “phƣơng pháp bán xác suất”.

Các phƣơng pháp kể trên có nhƣợc điểm cơ bản là sử dụng các tham số tính toán có bản chất ngẫu nhiên trong thuật toán với các quan hệ hàm số có tính đơn trị và tiền định, cũng nhƣ không xét yếu tố thời gian. Để khắc phục các nhƣợc điểm ấy, ngày nay ngƣời ta sử dụng các phƣơng pháp xác suất và độ tin cậy tính toán nền công trình và các kết cấu xây dựng. Tình hình nghiên cứu tính toán độ tin cậy: Từ 1962-1970: song song với lý thuyết tính toán theo trạng thái giới hạn, phƣơng pháp “bán xác kinh tế thông thƣờng). Các nhóm hệ số này nói chung đƣợc gọi là hệ số độ tin cậy.

Giai đoạn này bắt đầu hình thành lý thuyết ĐTC và dự báo tuổi thọ để tính toán công trình.suất” với 5 nhóm hệ số đã đƣợc đƣa vào tính toán. Trong 5 nhóm 5 hệ số có 1 nhóm kể đến tính chất trọng yếu của công trình ( ngoài phạm vi kỹ thuật và dự báo tuổi thọ để tính toán công trình). - Từ 1966-1975: Hình thành và phát triển lý thuyết độ tin cậy. - Từ 1976-1990: Bƣớc đầu áp dụng LTĐTC tính toán KCCT và nghiên cứu đƣa vào áp qui phạm.

- Từ 1991-nay: Đã tiến hành đƣa vào một số qui phạm cho KCCT chịu tải động chủ yếu mang tính chất ngẫu nhiên rõ rệt và thời gian khai thác không quá dài, nhằm giảm chi phí lớn cho những công trình chất lƣợng đắt tiền. Ở Việt Nam: 1986-1990 có các hội thảo về XDCT chịu tác động của gió bão, động đất. 1990-1995: Hình thành nhóm nghiên cứu qui phạm tải trọng động của gió theo quan điểm ngẫu nhiên. Cục đăng kiểm VN đƣợc nhà nƣớc giao nhiệm vụ chủ trì làm qui phạm cho KC dàn khoan ngoài biển.

1994: Viện khoa học công nghệ xây dựng chủ trì đề tài biên soạn tiêu chuẩn thiết kế nhà và công trình trong vùng có động đất. 2003: Viện khoa học công nghệ xây dựng chủ trì biên dịch tài liệu hƣớng dẫn tính toán thiết kế công trình xây dựng theo tiêu chuẩn độ tin cậy. 2005: Viện khoa học công nghệ xây dựng hoàn thành việc biên dịch tài liệu ISO- 2394- Nguyên tắc chung về độ tin cậy của kết cấu xây dựng. 2006: Ban hành tiêu chuẩn TCXDVN 373:2006 Giám định kết cấu nhà 2007: Hình thành nhóm nghiên cứu ứng dụng lý thuyết mờ đánh giá kết cấu.

Lý thuyết độ tin cậy(LTĐTC) đƣợc xây dựng và phát triển trên cơ sở các môn lý thuyết xác suất (LTXS), thống kê toán học (TKTH) và lý thuyết các quá trình ngẫu nhiên (QTNN) từ năm 1930. Lý thuyết ĐTC xuất phát từ nhu cầu về sự đánh giá, kiểm tra chất lƣợng sản phẩm cơ khí, thiết bị máy, hàng hoá, đặc biệt là những mặt hàng chất lƣợng cao sản xuất hàng loạt nhƣ hàng điện tử, cơ khí chính xác…Tuy vậy trong các công trình xây dựng( CTXD) độ tin cậy chƣa đƣợc quan tâm đúng mức vì sản phẩm không có tính chất hàng loạt; các công trình lớn đƣợc xem là vĩnh cửu. 6 Tuy nhiên trong thực tế có khá nhiều CTXD bị phá hoại trƣớc thời gian dự tính, ví dụ nhƣ công trình nhà máy điện nguyên tử Trecnôbin, cầu Rào (HP), rạp hát Nguyễn Trãi (Hà Đông), siêu thị Sơun, dàn khoan biển Bắc, 11 nhà máy điện hạt nhân của Nhật Bản phải đóng cửa (2004) để kiểm tra rò rỉ hơi nƣớc; sập mái chợ Maxcơva (2/2006) do tuyết rơi dày, và nhiều công trình nhỏ bị sự cố… Năm 2007 sự cố sập hai nhịp cầu dẫn cầu Cần Thơ; sập cầu trên sông Mississippi, từ sự cố này ngƣời ta tiến hành kiểm tra và phát hiện 12% tổng số cầu ở Liên bang có vấn đề về kết cấu. Mặt khác các CTXD ngày càng có qui mô lớn, phức tạp về mặt kết cấu vật liệu mới, đa dạng về tác động do đó đòi hỏi các chuyên gia phải nghiên cứu ĐTC, dự báo tuổi thọ KCCT và nghiên cứu việc mô hình hoá hệ thống KCCT theo LTĐTC.

Phƣơng pháp nghiên cứu: -Tìm hiểu và nghiên cứu cơ sở lý thuyết, tính toán, và hƣớng dẫn sử dụng chƣơng trình thông qua các ví dụ bằng cách dịch phần Help của chƣơng trình Crystall Ball, tham khảo tài liệu tiếng anh PRACTICAL FIRST-ORDER RELIABILITY COMPUTATIONS USING SPREADSHEET, và tham khảo: Nguyễn Vi (2009). Độ tin cậy của các công trình bến cảng. NXB Giao thông vận tải, Hà Nội, 2009; Lý thuyết độ tin cậy trong thiết kế công trình-Pgs,Ts Lê Kiều trường Đại học Kiến trúc Hà Nội: Lý thuyết độ tin cậy và(LTĐTC) và dự báo tuổi thọ kết cấu công trinh xây dựng- Gs,Ts Lê Xuân Huỳnh. -Lựa chọn, đúc kết, tổng hợp và rút gọn những kiến thức đã tìm hiểu để hoàn thành đề tài và tài liệu hƣớng dẫn phần mềm Crystall Ball thật đơn giản và dễ hiểu cho sinh viên và kỹ sƣ.

Ý nghĩa đề tài: - Khắc phục đƣợc những nhƣợc điểm trong quá trình tính toán với những giải pháp tính toán trƣớc đây. - Đồng thời thông qua đề tài rất mong các cơ quan, các cấp,các ngành và trƣờng học sớm đƣa vào sử dụng và giảng dạy. - Rút ra phƣơng pháp tƣ duy nghiên cứu cho bản thân. 7 CHƢƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN ĐỘ TIN CẬY CỦA KẾT CẤU CÔNG TRÌNH VÀ TRÌNH TƢ TÍNH TOÁN 2.1 Độ tin cậy: Khái niệm độ tin cậy đƣợc dùng để đánh giá mức độ an toàn hay khả năng làm việc của một đối tƣợng, việc bảo toàn chất lƣợng của một công trình xây dựng trong thời hạn phục vụ có ý nghĩa rất lớn.

Đối với tất cả các công trình cầu nói chung bắt buộc phải đảm bảo khả năng làm việc (thời hạn sử dụng) theo qui định của tiêu chuẩn thiết kế. Thời hạn sử dụng của công trình cầu phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhƣ: chất lƣợng khảo sát thu thập dữ liệu, chất lƣợng thiết kế, tài liệu tiêu chuẩn; chất lƣợng thi công, tổ chức khai thác công trình; các tác động thực tế của hoạt tải qua cầu (tần suất và cƣờng độ), tác động thực tế của môi trƣờng và các vấn đề an toàn trong khai thác v. Trong thực tế, mỗi một công trình xây dựng dù ít hay nhiều, vẫn luôn có sự khác biệt so với sản phẩm lý tƣởng nhƣ nội dung thiết kế, đó là sự suy giảm về chất lƣợng trong thời hạn khai thác. Chất lƣợng của công trình xây dựng có thể bị tổn thất không những trong thời gian thực hiện chức năng chính của nó (thời hạn khai thác) mà còn tổn thất ngay từ giai đoạn ban đầu từ khâu thiết kế và thi công.

Sự tổn thất chất lƣợng đối với công trình không chỉ xảy ra riêng từng bộ phận riêng lẻ, mà còn có thể xảy ra toàn bộ chẳng hạn làm mất khả năng chịu tải của nó. Khái niệm tổn thất chất lƣợng hàm chƣa một nhóm rộng rãi các hiện tƣợng, từ việc chỉ có sai lệch ở mức độ vừa phải đối với các thông số so với giá trị tính toán của chúng cho đến tình trạng xuất hiện trạng thái giới hạn cƣờng độ hoặc bị phá huỷ toàn bộ công trình. Quá trình dẫn giải ở trên một cách tự nhiên đƣa chúng ta đến khái niệm độ tin cậy (ĐTC). Tính chất của công trình bao hàm khả năng thực hiện một số chức năng nhất định, trong các điều kiện khai thác nhất định, đƣợc gọi là ĐTC.