Limit states and reliability-based design for a non-codified problem of aqueduct buoyancy


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Abstract

Limit states design methods and engineering judgement have been used to assess buoyancy issues for remediation of the 85 year old Shoal Lake Aqueduct in Manitoba. The study demonstrates how these methods can be applied to non-codified engineering problems. Four separate buoyancy analyses were completed using (i) partial safety factors from the Ontario Highway Bridge Design Code, (ii) project-specific partial safety factors, (iii) Monte Carlo simulation techniques, and (iv) working stress design (WSD) methods. Engineering judgement was required to develop a buoyancy model, interpret data for modeling parameters, and provide meaningful values for parameters that could not be measured. Results from the analyses show that more uniform reliability is provided when measured variability of the model parameters is accounted for. The reliability is not quantifiable when working stress design methods are used.RésuméOn a utilisé les méthodes de conception aux états limites et le jugement de l'ingénieur pour évaluer les problèmes de flottabilité pour réparer un vieil aqueduc de 85 ans, le Shoal Lake Aqueduct. L'étude démontre comment ces méthodes peuvent être appliquées aux problèmes mécaniques non-codifiés. Quatre différentes analyses de flottabilité ont été complétées en utilisant (i) des coefficients de sécurité partiels selon le Ontario Highway Bridge Design Code, (ii) des coefficients de sécurité partiels spécifiques au projet, (iii) les techniques de simulation Monte Carlo, et (iv) les méthodes de conception basées sur les contraintes de travail (WSD). Le jugement de l'ingénieur a été requis pour développer un modèle de flottabilité, interpréter les données pour définir les paramètres de modélisation et fournir des valeurs significatives pour les paramètres qui ne pourraient pas être mesurées. Les résultats des analyses montrent qu'une fiabilité plus uniforme est obtenue lorsque la variabilité mesurée des paramètres du modèle est prise en considération. Lorsqu'on utilise les méthodes de conception basées sur les contraintes de travail, la fiabilité n'est pas quantifiable.

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