بررسی روش¬های مختلف برمبنای شاخص قابلیت اطمینان و شبیه¬سازی مدل در برآورد احتمال خرابی سازه¬های پرهزینه

محمدرضا ولی پور¹ مجید سهرابی² محمد جلالی³

1) عضو هیات علمی دانشگاه آزاد واحد پرفسور حسابی و مدیرعامل شرکت آستکو
2) دانش آموخته کارشناس ارشد سازه دانشگاه آزاد واحد پرفسور حسابی
3) عضو هیات علمی دانشگاه آزاد پرفسور حسابی

کد IOI مقاله : XGAD-KAHHB
محل انتشار : اولین کنفرانس بین المللی تحقیقات پیشرفته در مهندسی عمران، معماری و شهرسازی(icarcau.com/1st)
چکیده :
    ارزیابی قابلیت اطمینان مسائل سازه¬ای با توابع شرایط حدی خطی معمولا به سبب مفاهیم ساده و نیاز به محاسبات کم، در سطحی پایین و توسط روش¬های مرتبه اول صورت می¬پذیرد. این روش¬ها برای ارائه تخمینی از سطح ایمنی سازه مناسب بوده و خصوصا زمانی که تابع بیان کننده عملکرد سازه خطی باشد، در ارائه پاسخ نهایی دقیق هستند. اما زمانی که تابع مزبور غیرخطی باشد، به دلیل مشکلات ذاتی موجود در این روش، از برآورد دقیق سطح ایمنی سازه ناتوان هستند. برای چنین مسائلی لازم است از روش¬های دقیق برآورد احتمال خرابی نظیر روش¬های شبیه¬سازی استفاده نمود. یکی از پرکاربردترین روش¬های شبیه سازی، روش مونت کارلو است که بدون محدودیتی در شکل تابع و ابعاد مسئله، پاسخ صحیحی از احتمال خرابی سازه را در اختیار می-گذارد. اما این روش نیز برای مسائل با مقادیر پایین احتمال خرابی، نیاز به انجام سطح زیادی از محاسبات خواهد داشت که عملا استفاده از آن را در مسائل کاربردی مهندسی دشوار می¬نماید. مشکل انتخاب یک روش مناسب میان دو گروه روش¬های شبیه¬سازی و روش¬های برمبنای شاخص قابلیت اطمینان، زمانی نمود بیشتری پیدا می کند که قرار باشد به همراه یک الگوریتم بهینه ساز جهت طراحی بهینه سازه¬ها بر مبنای قابلیت اطمینان از آن استفاده نمود. استفاده از مفاهیم موجود در روش¬های مرتبه اول و دوم قابلیت اطمینان در کنار بکارگیری یک الگوریتم بهینه¬ساز، کاهش حجم محاسبات را در پی خواهد داشت. اما این عامل سبب می¬شود که فرضیات و ساده سازی¬ها، مشتق¬گیری از توابع و برآورد حساسیت قابلیت اطمینان نیز جزیی از روند طراحی سازه باشد. لذا پژوهش حاضر بر نحوه عملکردِ این روش¬ها در رویارویی با مسائل مختلف سازه¬ای تمرکز دارد و نقاط قوت و ضعف هر روش در فرآیند تحلیلِ مسائل بنچمارک با توابع حدی صریح و ضمنی مورد ارزیابی قرار داده می¬شود. ده مثال مختلف در این مطالعه توسط هفت روش مورد ارزیابی قرار داده شدند. دو روش شبیه¬سازیِ وزنی WSM و شبیه¬سازیِ زیرمجموعه¬ای SS نیز شامل مزایای بسیار زیاد و دقت بالا با انحراف معیار بسیار کم بوده است.

کلمات کلیدی : احتمال خرابی قابلیت اطمینان شبیه¬سازی مونت¬کارلو