انتقل إلى المحتوى

الموثوقية الهيكلية

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
يحدث الفشل عندما تكون الأحمال (s) أكبر من المقاومة (R)

الموثوقية الهيكلية (بالإنجليزية: Structural reliability)‏ تتعلق بتطبيق نظريات هندسة الموثوقية على المباني، وبشكل أعم، التحليل الهيكلي.[1][2] وهو مقياس احتمالي للسلامة الهيكلية. يتم تعريف موثوقية (بالإنجليزية: Reliability)‏ الهيكل على أنه احتمال متمم الفشل(بالإنجليزية: Failure)‏: . يحدث الفشل عندما يكون الحمل الكلي المطبق أكبر من المقاومة الكلية للهيكل. أصبحت الموثوقية الهيكلية معروفة باسم فلسفة التصميم في القرن الحادي والعشرين، وقد تحل محل الطرق الحتمية التقليدية للتصميم[3] والصيانة.[2]

نظرية

[عدل]

في دراسات الموثوقية الهيكلية، يتم تصنيف كل من الأحمال والمقاومة كمتغيرات احتمالية. باستخدام هذا النهج يتم حساب احتمالية فشل الهيكل. عندما تكون الأحمال والمقاومات واضحة ولديها وظيفة مستقلة خاصة بها ، يمكن صياغة احتمال الفشل على النحو التالي.[2]

حيث هو احتمال الفشل، هي دالة التوزيع التراكمي للمقاومة (R)، و هي كثافة الاحتمال للحمل (S).

ومع ذلك، في معظم الحالات، يكون توزيع الأحمال والمقاومة غير مستقل و يتم تحديد احتمالية الفشل من خلال الصيغة العامة التالية.

حيث 𝑋 هي متجه المتغيرات الأساسية، و G (X) الذي يطلق عليه هو أن وظيفة حالة الحد يمكن أن تكون خطًا أو سطحًا أو وحدة تخزين يتم أخذ التكامل بها على سطحه.

نهج الحل

[عدل]

حلول تحليلية

[عدل]

في بعض الحالات عندما يتم التعبير عن الحمل والمقاومة بشكل صريح (مثل المعادلة (1) أعلاه) ، وتكون توزيعاتها طبيعية، فإن تكامل المعادلة (1) يحتوي على حل مغلق الشكل على النحو التالي.

،

طريقة مونت كارلو

[عدل]

في معظم الحالات، لا يتم توزيع مقاومة الحمل بشكل طبيعي. لذلك، حل تكامل المعادلتين (1) و (2) من الناحية التحليلية أمر مستحيل. استخدام محاكاة مونت كارلو هو نهج يمكن استخدامه في مثل هذه الحالات.[1][4]

المصادر

[عدل]
  1. ^ ا ب Melchers, R. E. (2002), “Structural Reliability Analysis and Prediction,” 2nd Ed., John Wiley, Chichester, UK.
  2. ^ ا ب ج Piryonesi، Sayed Madeh؛ Tavakolan، Mehdi (9 يناير 2017). "A mathematical programming model for solving cost-safety optimization (CSO) problems in the maintenance of structures". KSCE Journal of Civil Engineering. ج. 21 ع. 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.
  4. ^ 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.