Konstruksjoners sikkerhet Prosjekteringsprinsipper

Sikkerhet, pålitelighet og risiko Oppfatningen av sikkerhet er gjerne knyttet til personers sikkerhet mot skade. Vi forventer at sannsynligheten for personskade er liten ved bruk av samfunnets infrastruktur, offentlig kommunikasjon etc. Der vi selv har liten innflytelse eller kontroll på de farer vi utsetter oss for. Der vi selv har en aktiv rolle, som ved fritidsaktiviteter som fjellklatring og ved bilkjøring aksepterer vi en større sannsynlighet for fare. For bygninger er det forventet at personskade ved sammenbrudd skal være en meget sjelden hendelse. Det er vedtatt en rekke lover og regler for planlegging, prosjektering og bygging av konstruksjoner. Reglene er basert på hva som er en akseptabel skadefrekvens. Bruddsannsynlighet pf defineres som sannsynligheten for konstruksjonsvikt i løpet av et gitt tidsrom, f.eks konstruksjonens levetid. Konstruksjonens pålitelighet r er definert som sannsynligheten for at konstruksjonen tilfredsstiller de gitte funksjonskrav i løpet av denne tidsperioden. r = 1-pf Risiko Ri er mål på størrelsen av skadeomfanget. Hvis en hendelse F inntrer er Ri bestemt av produktet for sannsynlighet pf for at F skal inntreffe og forventningsverdien E(D) for skaden (Damage), forutsatt at F inntreffer. Ri = pf*E(D)

Ulykker forårsaket av konstruksjonssvikt/sammenbrudd Konstruksjonssvikt for enkel bjelke: S: Lastvirkning (moment) R: Motstand (momentmotstand) konstruksjonssvikt inntrer når S>R Konstruksjonssvikt kan være fysisk sammenbrudd. store uakseptable nedbøyninger. Store oppsprekkinger etc.

Årsak til konstruksjonssvikt Årsak til ulykker hvor konstruksjonssvikt er utløsende faktor kan deles inn i: Kalkulert risiko. Objektivt ukjente fenomen. Feil ved planlegging, fabrikasjon og drift. Kalkulert risiko forekommer som regel ved midlertidige konstruksjoner (stillaser etc), ved bygging av veier etc i områder som tidligere er utsatt for ras, flom. Objektivt ukjente fenomen Lite sannsynlig i dag. Har forekommet som ved Tacoma Narrow (delvis også kalkulert) Analyser viser at de fleste tilfeller av konstruksjonssvikt skyldes menneskelige feil. (Konstruksjonssikkerhet og belastning – laster og bæresystemer; Per Kristian Larsen; Tapir; viser til en større undersøkelse) Med menneskelige feil menes det da ikke nødvendigvis feil begått av enkeltpersoner. Menneskelige feil kan ofte skyldes organisatoriske feil som manglende rutiner, uklare ansvarsforhold og svak ledelse. Det legges derfor stor vekt på sikkerhetsstruktur i organisasjonene. Menneskelige feil forekommer både under planleggingsfasen, prosjektering og utførelse.

Krav til konstruksjoners pålitelighet For å styre pålitelighetsnivået benyttes i Norge (etter NS 3490) pålitelighetsklasser. Konstruksjoner klassifiseres etter konsekvensen ved konstruksjonssvikt med hensyn til : Skade på mennesker Uakseptable forandringer i miljøet. Uakseptable økonomiske kostnader for samfunnet. Pålitelighetsklassene brukes hovedsakelig til å sette krav til kontroll av prosjektering og utførelse.

Pålitelighetsklasser NS 3490 gir kontrollomfang for de forskjellige kontrollklassene. F.eks til begrenset kontroll stilles det kun krav til egenkontroll. For Normal kontroll stilles det krav til systematisk intern kontroll. For utvidet kontroll skal det utføres en uavhengig kontroll av annet foretak. Pålitelighetsklasse Konsekvens ved sammenbrudd 1 Liten 2 Middels 3 Stor 4 Særlig stor Pålitelighetsklasse Kontrollklasse for prosjektering/utførelse Begrenset Normal Utvidet 1 x 2 3 4 spesifiseres

Sikkerhetsfaktorer ved prosjektering Alle Europeiske land har prosjekteringsregler som benytter partialfaktor metoden ved dimensjonering. Det skal bevises at Lastvirkning S ikke overskrider motstand R. S ≤ R For lasten brukes en sikkerhetsfaktor lastfaktor γf For motstand benyttes en sikkerhetsfaktor på materialet, materialfaktor γm. Materialavhengig. I dimensjoneringen tas det utgangspunkt i de karakteristiske verdiene Sk og Rk. De dimensjonerende verdiene fremkommer Dimensjonerende lastvirkning Sf = Sk* γf Dimensjonerende motstand Rd = Rk/ γm Påvisning består da i å påvise at Sf ≤ Rd Sikkerheten fremkommer ved γf * γm