ارزيابي قابليت اطمينان قاب‌هاي خمشي فلزي با استفاده از روش شبيه‌سازي وزني و درونيابي تابع پايه شعاعي

Reliability Analysis of Flexural Steel Frames by Using the Weighted Simulation Method and Radial Basis Function Interpolation

قاب‌هاي خمشي فلزي جزء متداول‌ترين سازه‌هاي ساختماني هستند. اين سيستم سازه‌اي به سبب عواملي نظير نقصان در ساخت و خصوصا فراهم نشدن صلبيت كامل در اتصالات، ويژگي‌هاي مصالح و يا اعمال بارهاي پيش بيني نشده تحت تاثير عدم قطعيت‌هايي است كه مي‌تواند ايمني ساختمان را تحت تاثير قرار دهند. تئوري قابليت اطمينان سازه با در نظر گرفتن اين عدم قطعيت‌ها و تركيب آن با تئوري احتمالات و سازه به ارزيابي سطح ايمني سازه مي‌پردازد. در اين مقاله، قابليت اطمينان و آناليز حساسيت قاب‌هاي خمشي فلزي به كمك روش شبيه‌سازي وزني مورد ارزيابي قرار گرفته است. براي اين منظور يك الگوريتم تركيبي جهت برآورد احتمال خرابي و جستجوي نقطه طراحي با بكارگيري همزمان الگوريتم كرم شب‌تاب و روش متا-مدلِ تابع پايه شعاعي پيشنهاد شده است. كارايي رويكرد مذبور نخست بر روي چندين مثال عددي ارزيابي شده و سپس ايمني و نيز حساسيت ايمني نسبت به متغيرهاي تصادفيِ يك قاب سه طبقه فولادي تحت يك شتابنگاشت مصنوعي مورد بررسي قرار گرفته است. سطح ايمني به دست آمده با نتايج دقيق حاصله از روش شبيه‌سازي مونت كارلو منطبق بوده است كه بيانگر كارايي الگوريتم پيشنهادي است. نتايج برآورد ايمني و آناليز حساسيت بيانگر آن است كه نقصان در ساخت اتصال‌هاي گيردار در قاب‌هاي خمشي به شكل قابل توجهي احتمال خرابي قاب را تحت تاثير قرار مي‌دهد

Flexural steel frames are one of the most commonly used building’s structural systems. The safety of this structural system could be affected by the uncertainties such as imperfectness in construction (especially for imperfect rigid connection), material properties and effect of unexpected loads. By considering these uncertainties and combination them with the probability theories and structural engineering, structural reliability investigates the safety level of structure. In this paper by employing the weighted simulation method, reliability and reliability-based design optimization of the flexural steel frames is investigated. For this purpose, by simultaneously using the firefly algorithm and the Radial Basis Function Meta-Model, a hybrid algorithm to approximate the failure probability and design point is proposed. The efficiency of proposed framework firstly evaluated by solving several numerical examples and then the safety and parameters sensitivity of a three-story steel frame under an artificial acceleration is investigated. The results of the safety evaluation presented good agreement with the accurate results obtained by the Monte Carlo simulation. Results of the safety evaluation and sensitivity analysis show that the imperfectness in connections rigidity highly affects the failure probability of the frame.