Luotettavuuteen perustuva kalliotekninen suunnittelu

Loading...
Thumbnail Image
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Insinööritieteiden korkeakoulu | Master's thesis
Date
2019-03-11
Department
Major/Subject
Mcode
Degree programme
Master's Programme in Geoengineering (GEO)
Language
fi
Pages
61
Series
Abstract
Kalliorakenteiden suunnittelussa lähtötietoihin liittyy usein merkittävää epävarmuutta, joka johtuu muun muassa kalliomateriaalin ja kalliomassan luontaisesta vaihtelusta sekä tutkimustiedon puutteesta. Eräs menetelmä suunnittelun lähtötietojen epävarmuuden hallintaan on luotettavuuteen perustuva suunnittelu (RBD, Reliability-Based Design). RBD-menetelmässä parametreja ei kuvata yksittäisin arvoin, vaan todennäköisyysjakaumin. Tuloksena saadaan laskettua todennäköisyys sille, että rakenne vaurioituu tai käyttäytyy muutoin epätoivotulla tavalla, ja voidaan siten arvioida rakenteen luotettavuutta. Tässä työssä selvitettiin luotettavuuteen perustuvan suunnittelun soveltamisen mahdollisuuksia kalliorakenteiden suunnitteluun. Menetelmää ei toistaiseksi ole käytetty laajasti kalliorakenteiden suunnittelussa, vaikka se on ollut käytössä rakennetekniikassa jo kauan ja on useiden rakennesuunnittelustandardien perusta. RBD-menetelmää tutkittiin kirjallisuuslähteiden avulla, jonka perusteella esitettiin käytännön keinoja kalliorakenteiden suunnitteluun. Lisäksi osana tätä työtä tarkasteltiin Helsingin Olympiastadionin peruskorjauksen louhintoja RBD-menetelmän keinoin. Luotettavuuteen perustuvan suunnittelun todettiin tarjoavan mahdollisuuden käsitellä epävarmoja lähtötietoja kvantitatiivisesti kalliorakenteiden suunnittelussa. Siten se sallii rakenteen luotettavuuden tarkastelun monipuolisemmin kuin nykyiset suunnittelumenetelmät. Koska menetelmää ei ole vielä kehitetty riittävästi kalliotekniikan tarpeisiin, on käytännön soveltamisessa kuitenkin toistaiseksi joitakin haasteita. Siitä huolimatta RBD-menetelmä voi tarjota nykyiselläänkin lisäarvoa kalliorakenteiden suunnittelussa, etenkin haastavissa ja riskialttiissa kohteissa.

In rock mechanical design the initial data available is often associated with significant uncertainty, which derives from for example the inherent variability of the rock and the lack of site investigations. A method to manage the uncertainty in the initial data is Reliability-Based Design (RBD). In RBD the design parameters are not defined as single values, but probability distributions. As a result, the probability of failure of the structure can be calculated, which gives the means to evaluate the reliability of the structure. This work explores the possibilities of applying Reliability-Based Design to rock mechanical design. Until now RBD has not been used widely in rock engineering, even though it has been a common method in structural engineering for a long time and is the basis of many structural design standards. The RBD method was studied based on literary sources, on grounds of which some practical methods for the design of rock structures were presented. This work also includes the reliability-based analysis of excavations that are part of the renovation of the Helsinki Olympic stadium. Reliability-Based Design is concluded to offer a way to manage uncertain initial data quantitatively. This allows the evaluation of the reliability of the structure more comprehensively than current design methods. Since applications of RBD have not yet been sufficiently developed for the needs of rock engineering, the use of the method still poses some practical challenges. Despite this, RBD can be a valuable tool in the design of rock structures, especially in demanding and risky projects.
Description
Supervisor
Rinne, Mikael
Thesis advisor
Hollmén, Kalle
Keywords
kalliorakenteiden suunnittelu, luotettavuuteen perustuva suunnittelu, kalliotekniikka, RBD
Other note
Citation