Projekti / Programi
Visoko-propustno računsko okolje za analizo potresenga tveganja
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.01.00 |
Tehnika |
Gradbeništvo |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| T230 |
Tehnološke vede |
Visoke gradnje |
potresno tveganje, verjetnostna potresna analiza, potresnoodporno projektiranje, visoko-propustna računska okolja, tehnologija grid, Web 2.0
Raziskovalci (12)
Organizacije (1)
Povzetek
Po podatkih "European Strategic Research Agenda for Earthquake Engineering", ki jo je izdalo Evropsko društvo za potresno inženirstvo, je tveganje za izgubo življenja v zadnjih dvajsetih letih zaradi potresa v Evropi približno osemkrat večje kot na Japonskem in celo 80 krat večje kot v ZDA. Samo potres v Turčiji, leta 1999, je povzročil izgubo življenj za skoraj 19 000 ljudi. Zaradi tako velikih izgub je potrebno izboljšati postopke za določitev potresnega tveganja, s čimer bi omogočili napoved potencialnih izgub v primeru močnega potresa, in razviti uporabniško prijazna orodja, ki bi s sorazmerno malo truda omogočala oceno potresnega tveganja na različnih nivojih. Tako bi preventivno odkrili kritične urbane lokacije, v fazi projektiranja pa bi se odločali za kvaliteto konstrukcije na osnovi še sprejemljivih izgub, ki se lahko pojavijo v življenjski dobi konstrukcije. Ker so analize potresnega tveganja računsko zelo zahtevne in časovno zamudne, kar onemogoča prenos znanj v prakso, je potrebno za dosego opisanega cilja razviti prijazno in visoko-propustno računsko okolje, kar predstavlja glavni cilj projekta. Takšno okolje bi omogočalo oceno potresnega tveganja za izbrano konstrukcijo in za analizo širših območjih. Računsko okolje bo dostopno in povezljivo z drugimi podobnimi sistemi ter bo temeljilo na najsodobnejši grid tehnologiji, kar omogoča tudi hkratno izvajanje računa na več računalnikih znotraj omrežja. V okviru visoko-propustnega računskega okolja bo za različne potresne analize uporabljen program OpenSees, ki je bil razvit v Pacific Earhquake Engineering Centru v Kaliforniji. Rezultati predlaganega projekta bodo vplivali na raziskovalno skupnost, projektante, strokovne organizacije in odbore ter tudi na delovne skupine, ki pripravljajo predpise, in bodo predvsem olajšali ter pospešili uporabo bolj realnih in preglednih metod projektiranja. Projekt bo izveden v sodelovanju raziskovalcev programske skupine potresno inženirstvo (vodja prof. Peter Fajfar) in e-gradbeništvo (vodja prof. Žiga Turk) in bo vpet v obe programske skupine ter v projekt Raziskave verjetnostnega ocenjevanja potresnega tveganja, ki ga vodi doc.dr. Matjaž Dolšek. Projekt predstavlja nadaljevanje nekaterih raziskav, ki so bile financirani s strani evropske unije, pri katerih so sodelovali tudi raziskovalci iz programske skupine potresno inženirstvo in e-gradbeništvo (LESSLOSS, InteliGrid, DataMiningGrid).
Pomen za razvoj znanosti
V okviru predlaganega projekta smo razvili računsko okolje, ki omogoča analize potresnega tveganja stavb za različne stopnje natančnosti. Visoko-propustno računsko okolje omogoča račun potresnega tveganja tako z upoštevanjem aleatornih kot tudi epistemičnih negotovosti. To orodje, ki podpira računsko intenzivne metode analize, odpira nove možnosti za raziskave, ki niso mogoča brez številnih simulacij potresnega odziva. Na primer, možno je raziskovati metode za projektiranje konstrukcij na osnovi nelinearnih analiz, kar se v praski praktično ne izvaja. Nadalje, zelo enostavno je narediti veliko primerov z namenom kalibriranja obstoječega predpisa za projektiranje potresnoodpornih konstrukcij (Evrokod 8). Možne so študije s področja vpliva staranja konstrukcij na potresno tveganje in podobne študije, za katere je potrebno opraviti obsežno število simulacij potresnega odziva stavb.
Spletna aplikacija WIDA za določitev približnih IDA krivulj, predstavlja prvo takšno aplikacijo na svetu. Bistvena prednost takšnega pristopa, v primerjavi s klasičnimi poenostavljenimi metodami je v tem, da je z uporabo predlagane metodologije, katere rezultat je spletna aplikacija WIDA, možno potresni odziv napovedati bistveno bolj natančno pri čemer sam postopek za uporabnika ni nič bolj kompliciran kot tisti, ki je predpisan za različne poenostavljene postopke.
Poleg orodji smo predlagali nove metode za oceno potresnega odziva stavb, ki omogočajo upoštevanje dodatnih različnih novih kriterijev pri oceni potresnega tveganja stavb. Na primer, s predlaganimi metodami je sorazmerno enostavno določiti potresno tveganje stavb pri čemer eksplicitno upoštevamo vpliv staranja in/ali modelne negotovosti. Predvsem pomembno je, da smo približali uporabo nelinearne dinamične analize v raziskovalne namene ter tudi za namen projektiranja konstrukcij. To smo omogočili s progresivno inkrementno dinamično analizo. Z uporabo te metodo lahko zanesljivo napovemo odziv konstrukcij ob uporabi majhnega števila akcelerogramov.
Tako programska orodja, kot tudi metode, ki smo jih razvili v okviru projekta Visoko-propustno računsko okolje za analize potresnega tveganja, omogočajo precej natančno ocena potresnega tveganja stavb, kar je ključen kriterij za varovanje grajenega okolja pred potresi. Samo z natančnim poznavanjem potresnega tveganja se lahko dovolj dobro pripravimo na bodoče potrese in tako omilimo njihove negativne posledice.
Pomen za razvoj Slovenije
S temeljnimi raziskavami v okviru projekta Visoko-propustno računsko okolje za analize potresnega tveganja smo dosegli pomembne rezultate za razvoj Slovenije na različnih področjih:
• Razvoj metod in orodji za oceno potresnega tveganja za nove in obstoječe konstrukcije
S pomočjo programskih orodji in metod za oceno potresnega tveganja stavb lahko sedaj pridobimo zanesljive informacije o potresnem tveganju stavb. Tovrstnih informacij v Sloveniji praktično ni, kar pomeni, da dejansko ne vemo, koliko tvegamo zaradi potresov (npr. letna verjetnost porušitve zaradi potresov). Takšne informacije lahko pridobimo z uporabo metod in orodji, ki smo jih razvili v okviru projekta.
• Ocena potresnega tveganja za širša območja
Slovenija nima izdelanih ocene potresnega tveganja stavbnega fonda, ki bi temeljila na sodobnih verjetnostnih metodah, ki se uporabljajo v svetu. Na primer, s spletno aplikacijo WIDA je mogoče zelo natančno in v realnem času napovedati potresne zahteve za večje število stavb.
• Prenos znanja v prakso, razvoj nove storitve na trgu
Z razvojem metod za oceno potresnega tveganja so se pojavile prve potrebe za tovrstne informacije na trgu. Za namen presoje vplivov na okolje smo zato izdelali študijo potresnega tveganja za pregrado HE Učja. Rezultati analize kažejo, da je pregrada varna, saj je verjetnost za porušitev pregrade zaradi potresov zanemarljivo
• Razvoj podiplomskega izobraževanja, mentorstvo doktorandom
V času trajanja projekta je vodja projekta pridobil nov predmet Zanesljivost konstrukcij z uporabo v potresnem inženirstvu, ki se izvaja na doktorskem študiju Grajeno okolje (UL FGG). Tako bo omogočeno sistematično izobraževanje študentov, katere zanima področje potresno inženirstvo. Rezultati projekta so vključeni v učno snov predmeta. V času trajanja projekta smo pridobili nove mlade raziskovalce.
• Prispevek k ohranjanju objektov kulturne dediščine
Stranje konstrukcije je še posebej problematično za objekte kulturne dediščine, ki so običajno starejši od predvidene življenjske dobe konstrukcije. Zaradi tega je pri oceni potresnega tveganja za tovrstne objekte potrebno upoštevati tudi vplive staranja materiala, kar lahko upoštevamo z metodo, ki smo jo razvili v okviru projekta.
• Promocija Slovenije v svetu
Že v času trajanja projekta smo dosegli odmevne objave v svetovnem merilu (npr. nagrada za najbolj citiran izvirni znanstveni članek objavljen v letu 2009 v svetovno priznani reviji Earth. Engineering and Struc. Dyn.). Organizirali smo odmevno mednarodno delavnico na kateri so sodelovali uveljavljeni raziskovalci iz Evrope, ZDA in Nove Zelandije. Skupaj s 30 avtorji s celega sveta smo pripravili znanstveno monografijo, ki jo bo na svoje stroške založila mednarodna založbe Springer. Knjiga je v produkciji in bo predvidoma v prodaji od avgusta 2011.
• Sodelovanje pri prijavi evropskih in drugih projektov
Tudi na osnovi rezultatov projekta smo bili povabljeni k projektni skupini, ki je prijavila INTERREG projekt Multi-risk assessment of building stock. Mednarodni konzorcij pripravlja projekt ADVACEES, h kateremu je bila povabljena tudi UL FGG IKPIR. V okviru projekta bo mogoče direktno uporabiti spletno aplikacijo WIDA. Pridobili smo dva bi-lateralna projekta in sicer z EUCENTROm (Pavia, Italija) in Univerzo Stanford (ZDA).
Ocenjujemo, da so rezultati projekta doprinesli k zakladnici znanja s področja potresnega inženirstva ter da bodo olajšali in pospešili uporabo bolj realnih metod projektiranja in ocene potresnega tveganja stavb tako za individualne obstoječe ali nove stavbe, kot tudi za oceno tveganja za širša območja. Na ta način bomo imeli dostop do novih kvalitetnih informacij o potresnem tveganju stavbnega fonda. Takšne informacije so ključne za razvoj predpisov za projektiranje konstrukcij kot tudi določitev strategije za obvladovanje tveganj, ki so povezana s potresi.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2008,
2009,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2008,
2009,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
