From partial factors design to fully probabilistic reliability assessment of structures

Abstract

Kompiuterinės ir informacinės technologijos raida leidžia tikėtis, kad bus pereita nuo deterministinės ir pusiau tikimybinės sąvokų (tokių, kaip leistinųjų įtempių ir dalinių koeficientų metodai) prie konstrukcinio patikimumo vertinimo sąvokos, pagrįstos visiškai tikimybiniu požiūriu. Naudojant Monte Karlo modeliavimo technika ir parametrais sukurtas histogramas, buvo sukurtas ir pasiūlytas modeliavimu besiremiantis požiūris. Tokios sąvokos, kaip leistinųjų įtempių ir dalinių koeficientų metodai, kurios vartotos normose, buvo sukurtos “logaritminės liniuotės” eroje. Perėjimas nuo leistinųjų įtempių prie dalinių koeficientų metodo paskatino tolesnę metalinių konstrukcijų projektavimo raidą. Dalinių koeficientų metodo sąvoka, suvokiama kaip pusiau tikimybinė, nes naudojamasi statistika, vertinančia pradinius duomenis ir apkrovų bei atsparių koeficientus, projektuotojų nuomone, vis dėlto yra deterministinė. Norint atkreipti dėmesį į suvokiamą kokybinę konstrukcijų patikimumo vertinimo takoskyrą, t.y. į perėjimą nuo deterministinės į visiškai tikimybinę sąvokas, straipsnis apima schematišką skaičiuojamųjų priemonių raidą ir modeliavimu pagrįstą patikimumo vertinimą. Šiuolaikinės skaičiuojamosios priemonės susietos su tikimybine sąvoka, pagrįsta ribinių būvių filosofija, sąlygoja perėjimą į naują aukštesnę projektavimo pakopą. Tikimybinė modeliavimu besiremianti patikimumo sąvoka yra grindžiama tokiais veiksniais: a) pradiniai duomenys, atitinkantys pavienius kintamuosius, yra išreiškiami histogramomis; b) paskiros apkrovos yra pateikiamos jų ekstremaliomis reikšmėmis ir atitinkamomis apkrovimų trukmės kreivėmis; c) patikimumo funkcijos RF (t.y. RF = R—S; čia R yra atsparis ir S—įrąža) yra analizuojamos taikant tiesioginę Monte Karlo modeliavimo techniką ir d) patikimumas yra išreiškiamas irimo tikimybe Pf . Kai kurių Europos šalių projektavimo normos (pavyzdžiui, Čekijos—CSN 73 1401—1998) jau pripažįsta tikimybinį požiūrį leidžia taikyti Monte Karlo modeliavimą. Šis straipsnis apima ir modeliavimu pagrįstos patikimumo vertinimo sąvokos specialaus taikymo pavyzdžius. Modeliavimu pagrįstam patikimumo vertinimui buvo sukurtos specialios kompiuterinės programos, leidžiančios ignoruoti “projektinį tašką”, indeksą β ir dalinius patikimumo koeficientus. Naudojant AntHill™ kompiuterinę programą, dešimtys tūkstančių taškų yra sukuriami atsitiktinių skaičių generatoriumi ir Monte Karlo metodu. Ši taškų aibė atitinka “tikrąją” dvimačio dažnio aibę. Norint gauti suirimo tikimybę Pf , būtina nubrėžti tiesę R—S = 0, išskiriančią taškų aibę į saugų ir nesaugų ruožus. Taškų, esančių į dešinę nuo tiesės R—S = 0, skaičius, padalytas iš bendro taškų skaičiaus, atitinka irimo tikimybę Pf . Tikimybės įvertis yra išreiškiamas nelygybe Pf < Pd . Pabrėžiamas būsimųjų inžinierių lavinimas atsižvelgiant į perėjimą nuo deterministinio į tikimybinį mąstymo būdą.