Hrvatske vode
 
Analiza mehaničkih karakteristika cijevnog materijala ukopanih glatkih cijevi za potrebe izrade tehničko–ekonomske analize
Analysis of mechanical characteristics of pipe material in embedded smooth pipes for purposes of developing technical and economic analyses

Luka Zaharija, Davor Stipanić, Danko Holjević, Vanja Travaš

Sažetak/Abstract: 

Sadržaj rada objedinjuje proračunske postupke i računalne algoritme namjenski izrađene u svrhu rješavanja optimizacijskog problema u okviru kojih je za relativno veliki broj zadanih ulaznih parametra potrebno odabrati optimalni materijal ukopanih cijevi obzirom na kriterije postavljene od strane tehničkih uvjeta, ali istovremeno i ekonomskih uvjeta koji je odnose na rentabilnost investicije sagledane u projektiranom periodu eksploatacije odnosno vijeka građevine. U tu svrhu je u prvom redu potrebno problem postaviti u okvir stohastičke analize unutar koje se svi relevantni parametri zadaju u obliku funkcija gustoća vjerojatnosti. Navedeno vodi prema primjeni klasične Monte-Carlo metode, ali za razmatrani mehanički sustav ne smije ostati na tome jer je razmatrani mehanički sustav u statističkom smislu okarakteriziran kao sustav male vjerojatnosti otkazivanja. Kako bi se pritom omogućila stohastička analiza ovakvog sustava, potrebno je primijeniti Subset metodu koja uvodi prijelazne kriterije otkazivanja i konačnu vjerojatnost otkazivanja kvantificira putem postupka u kojem su ulazne veličine sukcesivno adaptiraju putem Markovljevih lanaca i primjenom modificiranog Metropolis–Hastings algoritma. Kriteriji otkazivanja uključuju koroziju stijenke cijevi, defleksijski pomak tjemena cijevi, izvijanje stijenke cijevi, prekoračenje granice popuštanja cijevnog materijala te prekoračenje kritičnog naprezanja prilikom savijanja cijevi. Ekonomska analiza slijedi nakon analize vjerojatnosti otkazivanja te je sve navedeno na kraju rada primijenjeno na ilustrativnom primjeru.

The content of the paper integrates the calculation procedures and computer algorithms that are purpose-built to solve and optimise a problem where, for a relatively large number of default input parameters, the optimal material for embedded pipes should be selected on the basis of criteria determined not only by technical conditions but also by economic conditions related to the return on investment in the designed exploitation period, i.e. life of a structure. To this end, it was primarily necessary to set the problem within a stochastic analysis where all relevant parameters were given in the form of probability density functions. This lead to the application of the classical Monte-Carlo method. However, this was insufficient for the analysed mechanical system since the analysed mechanical system was characterized, in the statistical sense, as a system with a small failure probability. In order to facilitate a stochastic analysis of such system, it was necessary to implement the Subset method, which introduced the transitional criteria of failure and the final probability of failure quantified by a procedure where input values were successively adapted through the Markov chains and modified Metropolis–Hastings algorithm. The criteria of failure included pipe wall corrosion, change in deflection of the pipe top, buckling of the pipe wall, exceedance of the pipe material yield point and critical stress exceedance during pipe bending. The probability of failure analysis was followed by economic analysis. It is all listed at the end of the paper and applied to an illustrative example.

Kategorija: 
Izvorni (originalni) znanstveni članak / Original Scientific Paper
Ključne riječi/Key words: 

Tehničko-ekonomska analiza, Monte-Carlo metoda, Subset metoda, Modificirani Metropolis–Hastings algoritam

Technical and economic analysis, Monte-Carlo method, Subset method, Modified Metropolis–Hastings algorithm

Podaci o autorima/Authors affiliations: 

Navedeno u članku

Literatura/References: 

Navedeno u članku