قابلیت اطمینان سازه

گسیختگی یا شکست هنگامی رخ می‌دهد که بار یا بارها (s) از مجموع مقاومت (R) بزرگ‌تر باشد.

قابلیت اطمینان سازه یا قابلیت اعتماد سازه (به انگلیسی: Structural reliability) عبارتست از به‌کارگیری تئوری نظریه قابلیت اطمینان برای مدل‌سازی ایمنی سازه‌ها .^[۱]^[۲] قابلیت اطمینان سازه پیشامد متمم گسیختگی سازه است. به عبارت دیگر قابلیت اطمینان سازه برابرست با یک منهای احتمال گسیختگی. از سده بیستم از قابلیت اطمینان در طراحی^[۱]^[۳] و بهسازی^[۲] سازه‌ها استفاده می‌شود.

تئوری[ویرایش]

گسیختگی در سازه هنگامی رخ می‌دهد که بار از مقاومت بیشتر شود. اگر بار و مقاومت توزیع‌های مستقل داشته باشند می‌توان احتمال گسیختگی را به صورت انتگرال زیر مدل کرد. ^[۱]^[۲]

$P_{f}=\int _{0}^{\infty }F_{R}(s)f_{s}(s)\,ds\qquad \mathrm {(1)}$

که در آن $F_{R}(s)$ تابع تجمعی مقاومت (R) و $f_{s}(s)$ تابع چگالی احتمال بار (s) است.

روش‌های حل[ویرایش]

روش تحلیلی[ویرایش]

در حالتی که بار و مقاومت دارای توزیع نرمال و مستقل باشند، انتگرال فوق دارای جواب تحلیلی است و در این صورت می‌توان احتمال گسیختگی و قابلیت اطمینان را به صورت حل بسته ارائه کرد. در غیر این صورت باید از روش‌های دیگر مثل شبیه‌سازی استفاده کرد.

شبیه‌سازی[ویرایش]

در حالتی که مسأله قابلیت اعتماد جواب تحلیلی ندارد می‌توان شبیه‌سازی مونت کارلو استفاده کرد.^[۴]^[۵]

منابع[ویرایش]

↑ ^۱٫۰ ^۱٫۱ ^۱٫۲ Melchers, R. E. (2002), “Structural Reliability Analysis and Prediction,” 2nd Ed., John Wiley, Chichester, UK.
↑ ^۲٫۰ ^۲٫۱ ^۲٫۲ Piryonesi, Sayed Madeh; Tavakolan, Mehdi (9 January 2017). "A mathematical programming model for solving cost-safety optimization (CSO) problems in the maintenance of structures". KSCE Journal of Civil Engineering. 21 (6): 2226–2234. doi:10.1007/s12205-017-0531-z.
↑ Choi, S. K., Grandhi, R., & Canfield, R. A. (2006). Reliability-based structural design. Springer Science & Business Media.
↑ Melchers, R. E. (2002), “Structural Reliability Analysis and Prediction,” 2nd Ed., John Wiley, Chichester, UK.
↑ Okasha, N. M., & Frangopol, D. M. (2009). Lifetime-oriented multi-objective optimization of structural maintenance considering system reliability, redundancy and life-cycle cost using GA. Structural Safety, 31(6), 460-474.

[:0-1] ۱٫۰ ^۱٫۱ ^۱٫۲ Melchers, R. E. (2002), “Structural Reliability Analysis and Prediction,” 2nd Ed., John Wiley, Chichester, UK.

[:1-2] ۲٫۰ ^۲٫۱ ^۲٫۲ Piryonesi, Sayed Madeh; Tavakolan, Mehdi (9 January 2017). "A mathematical programming model for solving cost-safety optimization (CSO) problems in the maintenance of structures". KSCE Journal of Civil Engineering. 21 (6): 2226–2234. doi:10.1007/s12205-017-0531-z.

[3] Choi, S. K., Grandhi, R., & Canfield, R. A. (2006). Reliability-based structural design. Springer Science & Business Media.

[:02-4] Melchers, R. E. (2002), “Structural Reliability Analysis and Prediction,” 2nd Ed., John Wiley, Chichester, UK.

[5] Okasha, N. M., & Frangopol, D. M. (2009). Lifetime-oriented multi-objective optimization of structural maintenance considering system reliability, redundancy and life-cycle cost using GA. Structural Safety, 31(6), 460-474.

[۱]

[۲]

[۳]

[۴]

[۵]