کتاب ایمنی سازه‌ها بر پایه نظریه قابلیت اعتماد

کتاب ایمنی سازه‌ها بر پایه نظریه قابلیت اعتماد

کتاب ایمنی سازه‌ها بر پایه نظریه قابلیت اعتماد :

ارزیابی سلامت سازه و ایمنی سازه‌ها امری مهم و یکی از موضوعات جالب توجه برای مهندسین سازه می‌باشد. ایمنی یک سازه بستگی به مقاومت آن و عملکرد بارهای اعمالی بر سازه دارد.

پاسخ یا عملکرد ناشی از بارها در حقیقت تابعی از بارهای متفاوت (زنده، مرده، باد، زلزله) مشابه مقاومت یا بار قابل تحمل سازه را که به خصوصیات متفاوت فیزیکی مصالح و مشخصات هندسی سازه بستگی دارد، می‌توان متغیری تصادفی با ماهیتی آماری در نظر گرفت.

با اینکه پارامترهای نامبرده بعنوان متغیرهای تصادفی شناخته شده‌اند، ولی عملا هیچگونه تلاش جدی جهت وارد کردن این متغیرهای تصادفی در تحلیل و طراحی سازه‌ها و ارزیابی ایمنی سازه تا سال ۱۹۶۰ صورت نگرفته بود.

این امر احتمالا از آنجا ناشی شده که مهندسان اعتماد کافی به نظریه‌های احتمال و آمار و سایر ابزارهای ریاضی در محاسبات نداشته‌اند.

نقش مرکزی آیین‌نامه در فرایند ساخت و ساز

فرآیند ساخت و ساز شامل برنامه‌ریزی، طراحی، ساخت قطعات مورد نیاز، انتقال آنها، احداث ساختمان یا سازه، بهره برداری از آن و در نهایت (در پایان عمر سازه) تخریت و ساخت سازه جدید می‌شود. در این فرایند شغل‌های مختلف و تخصص‌های گوناگونی دخیل خواهند بود که می‌توان آنها را به چهار دسته اصلی کارفرما یا سرمایه گذار، طراح، پیمانکار و استفاده کنندگان یا کاربران تقسیم نمود. این گروه‌ها دائما در حال کشمکش و مشاجره می‌باشند.

کارفرما یا سرمایه گذار معمولا تمایل به سود و فایده بیشتری دارد که در اصل به مفهوم کاهش هزینه‌هاست و از طرف دیگر ساکنین یا استفاده کنندگان به دنبال رفاه و آسایش بیشتر و سازه‌ای با ایمنی بالا می‌باشند که به مفهوم هزینه‌های بیشتر است.

طراح مدارک مورد نیاز ساختمان یا سازه تهیه می‌کند و پیمانکار موظف است تا ساختمان را مطابق با نقشه‌ها و مدارک ارائه شده بسازد. هم طراح و هم پیمانکار دائما از جانب کارفرما تحت فشار می‌باشند تا حد امکان هزینه را پایین نگه دارند. نقش آیین‌نامه در این میان ایجاد ملزومات مورد نیاز جهت رسیدن به سطح قابلیت اعتماد قبول برای یک سازه است.

احتمال خرابی معمولا برای سازه‌هایی که با مصالح و یا با تکنولوژی جدید ساخت می‌شوند و دارای مولفه های زیادی می‌باشند، مقدار بیشتری بخود می‌گیرد. برای این گونه سازه‌ها هیچگونه آزمایش و یا تجربه‌ای از قبل صورت نگرفته است. بنابراین در اینگونه مسائل، برای طراحی خود باید یک حاشیه ایمنی در نظر گرفت.

جهت بوجود آوردن چنین حاشیه ایمنی، معمولا بارهای اعمالی را کمی بیشتر از مقدار واقعی آنها و مقاومت‌ها را کمتر از مقداری که برای آن طی آزمایشات بدست آمده است، در نظر می‌گیرند.

چگونگی ایجاد سطوح و حاشیه ایمنی در آیین‌نامه های مختلف از منظر تاریخی

بسیاری از روش‌های کنونی، جهت نیل به ایمنی سازه، در طی چندین قرن تکامل یافته و سطوح ایمنی بطور ضمنی در قالب یکسری ضوابط و یا فرمول‌ها در آیین‌نامه گنجانده شده است. انتخاب سطوح ایمنی در هر جامعه بر اساس ارزش‌هایی که آن جامعه برای جان افراد قائل است، از دست رفتن مواد و مصالح، قطع سرویس دهی صورت می‌گیرد.

فهرست مطالب کتاب ایمنی سازه‌ها بر پایه نظریه قابلیت اعتماد

فصل اول: مروری بر تاریخچه نظریه قابلیت اعتماد :

۱- مقدمه
۲- نقش مركزی آیین‌نامه در فرآیند ساخت و ساز
۳- چگونگی ایجاد سطوح و حاشیه ایمنی در آیین‌نامه‌های مختلف از منظر تاریخی
۳-۱ روش تنش مجاز
۳-۲ طراحی به روش مقاومت نهایی (طراحی پلاستیك)
۳-۳ طراحی به روش حالات حدی
۴- علت وارد شدن احتمالات در طراحی‌ها و پیدایش روشهای آماری
۵- تعریف قابلیت اعتماد و معرفی آیین‌نامه‌های مبتنی بر آمار
۶- انواع عدم قطعیت

فصل دوم: مفاهیم پایه آماری در تئوری قابلیت اعتماد سازه‌ها :

۱- مقدمه
۱-۱ مفهوم احتمال و قوانین مربوطه
۲-۲ انواع متغیر‌های تصادفی و نمایشهای نموداری
۲- امید ریاضی و لنگر متغیرهای تصادفی
۳ – برخی از توابع چگالی احتمال متداول و كاربرد آنها

فصل سوم: مدل آماری بارهای سازه‌ای و نحوه تحلیل آنها :

۱- مقدمه
۲- بارهای ثقلی
۲-۱ بار مرده
۲-۲ بار زنده
۲-۳ بیشترین بار زنده
۲-۴ ارزیابی كلی بارهای زنده
۲-۵ شكل ساده‌ای از آنالیز آماری بارهای زنده
۲-۶ شدت بارهای زنده، تابعی از سطح تاثیر
۳- بارهای محیطی
۳-۱ بار باد
۳-۲ بار برف
۳-۳ بار زلزله
۴- تركیب بارها
۴-۱ تركیب بارها (تابعی از زمان)
۴-۲ مدل برجس برای تركیب بارها
۴-۳ قانون تركسترا

فصل چهارم: مدل آماری مقاومت اعضای سازه‌ای و نحوة تحلیل آنها :

۱- مقدمه
۲- خواص آماری بتن
۲-۱ مقاومت فشاری بتن
۲-۲ مدول یانگ و مدول گسیختگی بتن (fr)
۲-۳ مقاومت فشاری بتن در ساختمان
۳- خصوصیات آماری فولاد
۳-۱ مقاومت حد جاری شدن فولاد و مدول الاستیسیته
۳-۲ مؤلفه‌های آماری Fy
۴- تأثیر تغییرات ابعاد
۵- تعیین تنشهای مجاز بر اساس قابلیت اعتماد مشخص
۵-۱ تعریف احتمال خرابی در آئین نامة WSD
۵-۲ تعیین تنش مجاز با توجه به احتمال خرابی
۶- نتیجه‌گیری

فصل پنجم: ارتباط بین خصوصیات آماری اجزاء سازه‌ای با … :

۱- مقدمه
۲- تحلیل خطی آماری
۳- تحلیل مونت كارلو
۴- آنالیز مونت كارلو: تولید اعداد تصادفی مستقل یكنواخت
۵- آنالیز مونت كارلو: برای متغیرهای تصادفی مستقل و غیر یكنواخت
۶- آنالیز مونت كارلو: تولید اعداد تصادفی برای متغیرها با توزیع نرمال
۷- آنالیز مونت كارلو: برای متغیرهای تصادفی نرمال همبسته

فصل ششم: تحلیل ایمنی سازه‌ها و تعیین شاخص قابلیت اعتماد :

۱- مقدمه
۲- حالات حدی
۲-۱ تعریف خرابی
۲-۲ توابع حالت حدی (توابع عملكرد)
۳- بررسی حالت پایه
۳-۱ احتمال خرابی
۳-۲ فضای متغیرهای حالت حدی
۴- شاخص قابلیت اعتماد
۴-۱ متغیرهای كاهش یافته
۴-۲ تعریف كلی شاخص قابلیت اعتماد
۴-۳ شاخص قابلیت اعتماد مرتبة اول ـ لنگر دوم
۴-۳-۱ توابع حالت حدی خطی
۴-۳-۲ توابع حالت حدی غیرخطی
۴-۴ تفسیر شاخص قابلیت اعتماد مرتبة اول- لنگر دوم (مقدار میانگین)
۴-۵ شاخص قابلیت اعتماد هاسوفر – لیند
۵- روش راكویتز- فیسلر
۵-۱ روش ماتریسی اصلاح شده
۵-۲ روش ترسیمی
۵-۳ متغیرهای تصادفی همبسته (وابسته)
۶- تحلیل قابلیت اعتماد با استفاده از شبیه‌سازی

فصل هفتم: قابلیت اعتماد سیستم‌های سازه‌ای :

۱- مقدمه
۲- سیستم‌های سری و موازی
۲-۱ سیستم‌های سری
۲-۲ سیستم‌های موازی
۲-۳ سیستم‌های موازی با اعضای شكل‌پذیر
۲-۴ سیستم‌های موازی با اعضای ترد
۲-۵ سیستم‌های دوگانه (مركب)
۳- كرانه‌های قابلیت اعتماد برای سیستمهای سازه‌ای
۳-۱ متغیرهای بولین
۳-۲- سیستم‌های سری با همبستگی مثبت
۳-۳-سیستم‌های موازی با همبستگی مثبت
۳-۴-كرانه‌های دیتلیوسن برای سیستمهای سری

۴- ۱ سیستم‌های سری با همبستگی یكسان بین اعضاء
۴- ۲ سیستم‌های موازی با همبستگی یكسان بین اعضای شكل‌پذیر
۵- سیستم‌ها با همبستگی‌های غیرمساوی بین اعضاء
۵-۱ سیستم موازی با اعضای شكل‌پذیر
۵-۲ سیستم سری
۶- نتیجه‌گیری

فصل هشتم: تدوین آئین‌نامه‌های طراحی براساس نظریة قابلیت اعتماد سازه‌ها :

۱-مقدمه
۲- روند شكل‌گیری آئین‌نامه‌ها
۲-۱ حـدود آئین‌نامه
۲-۲ اهداف آئین نامه
۲-۳ تابع نیاز و فراوانی آن
۲-۴ معیار نزدیكی به هدف (فضای متریك)
۲-۵ قالب آئین نامه
۳- درجه‌بندی ضرایب جزئی ایمنی برای آئین نامه‌های سطح ۱
۴- نحوة تدوین آئین‌نامة طراحی پل
۴-۱ حـدود عملكرد آئین نامه
۴-۲ اهداف آئین نامه
۴-۳ فراوانی خواسته‌ها (تابع نیاز)
۴-۴ سطح قابلیت اعتماد هدف
۴-۵ ضرایب بار و مقاومت
۵-نتیجه‌گیری

Reference

پیوست۱-

مقادیر مربوط به تابع توزیع تجمعی …پ

پیوست۱-

( ادامه) مقادیر مربوط به تابع توزیع تجمعی …

پیوست ۲-

جدول مربع خی

پیوست ۳-

مقادیر تابع گاما برای

پیوست ۴-

اعداد تصادفی یكنواخت مونت كارلو

واژه‌نامه

منابع و مآخذ کتاب ایمنی سازه‌ها بر پایه نظریه قابلیت اعتماد