constructionСтроительство и реконструкцияBuilding and Reconstruction2073-7416Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева10.33979/2073-7416-2020-92-6-51-58construction-323Research ArticleБЕЗОПАСНОСТЬ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙBUILDING AND STRUCTURE SAFETYАНАЛИЗ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ СООРУЖЕНИЙ НА ОСНОВЕ P-БЛОКОВSTRUCTURAL RELIABILITY ANALYSIS BASED ON P-BOXESСоловьевСергей АлександровичSolovyevSergey Al.ser6sol@yandex.ruФГБОУ ВО «Вологодский государственный университет» (ВоГУ)Vologda State University202014012021065158Copyright © Соловьев С.А., 20212021Соловьев С.А.Solovyev S.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://construction.elpub.ru/jour/article/view/323

В статье представлен метод расчета надежности (в виде вероятности безотказной работы) элементов сооружений на основе p-блоков. Показан алгоритм построения двух p-блоков: при отсутствии информации о форме распределения вероятностей случайной величины и при конкретном вероятностном распределении, но с неточными (интервальными) оценками параметров функции распределения. Алгоритм для расчета надежности приведен на численном примере анализа надежности изгибаемой деревянной балки по критерию ее прочности. Результат расчета надежности представляет собой интервал границ вероятностей безотказной работы. Приведены рекомендации для сужения границ данного интервала, что может снизить эпистемическую неопределенность. На основе предлагаемого подхода могут быть разработаны частные методики расчета надежности для любых элементов сооружений. Приведены расчетные формулы для комплексной оценки надежности элемента сооружения как системы с учетом всех критериев предельных состояний.

The article describes a method for reliability (probability of non-failure) analysis of structural elements based on p-boxes. An algorithm for constructing two p-blocks is shown. First p-box is used in the absence of information about the probability distribution shape of a random variable. Second p-box is used for a certain probability distribution function but with inaccurate (interval) function parameters. The algorithm for reliability analysis is presented on a numerical example of the reliability analysis for a flexural wooden beam by wood strength criterion. The result of the reliability analysis is an interval of the non-failure probability boundaries. Recommendations are given for narrowing the reliability boundaries which can reduce epistemic uncertainty. On the basis of the proposed approach, particular methods for reliability analysis for any structural elements can be developed. Design equations are given for a comprehensive assessment of the structural element reliability as a system taking into account all the criteria of limit states.

надежностьp-блокибезопасностьвероятность отказафункции распределениянеопределенностьreliabilityp-boxessafetyfailure probabilitydistribution functionsuncertaintyReferencesMelchers R.E., Beck A.T. Structural reliability analysis and prediction. John Wiley & Sons. 2018. 497 pMelchers R.E., Beck A.T. Structural reliability analysis and prediction. John Wiley & Sons. 2018. 497 pKaranki D.R., Kushwaha H.S., Verma A.K., Ajit S. Uncertainty analysis based on probability bounds (p-box) approach in probabilistic safety assessment // Risk Analysis: An International Journal. 2009. Vol. 29. No. 5. Pp. 662-675Karanki D.R., Kushwaha H.S., Verma A.K., Ajit S. Uncertainty analysis based on probability bounds (p-box) approach in probabilistic safety assessment // Risk Analysis: An International Journal. 2009. Vol. 29. No. 5. Pp. 662-675Yang X., Liu Y., Zhang Y., Yue Z. Hybrid reliability analysis with both random and probability-box variables // Acta Mechanica, 2015. Vol. 226. No. 5. Pp. 1341-1357Yang X., Liu Y., Zhang Y., Yue Z. Hybrid reliability analysis with both random and probability-box variables // Acta Mechanica, 2015. Vol. 226. No. 5. Pp. 1341-1357Liu X., Yin L., Hu L., Zhang Z. An efficient reliability analysis approach for structure based on probability and probability box models // Structural and Multidisciplinary Optimization. 2017. Vol. 56. No. 1 Pp. 167-181Liu X., Yin L., Hu L., Zhang Z. An efficient reliability analysis approach for structure based on probability and probability box models // Structural and Multidisciplinary Optimization. 2017. Vol. 56. No. 1 Pp. 167-181Золина Т.В., Садчиков П.Н. Моделирование снеговой нагрузки на покрытие промышленного здания // Вестник МГСУ. 2016. №. 8. С. 25-33Золина Т.В., Садчиков П.Н. Моделирование снеговой нагрузки на покрытие промышленного здания // Вестник МГСУ. 2016. №. 8. С. 25-33Rackwitz R., Flessler B. Structural reliability under combined random load sequences // Computers & Structures. 1978. Vol. 9. No. 5. Pp. 489-494Rackwitz R., Flessler B. Structural reliability under combined random load sequences // Computers & Structures. 1978. Vol. 9. No. 5. Pp. 489-494Уткин Л.В., Уткин В.С., Редькин А.Н. Расчет надежности стальных рам по критерию устойчивости при многопараметрической нагрузке с использованием неравенства Чебышева // Надежность. 2011. № 3(38). С. 42-52Уткин Л.В., Уткин В.С., Редькин А.Н. Расчет надежности стальных рам по критерию устойчивости при многопараметрической нагрузке с использованием неравенства Чебышева // Надежность. 2011. № 3(38). С. 42-52Most T. Efficient structural reliability methods considering incomplete knowledge of random variable distributions // Probabilistic Engineering Mechanics. 2011. Vol. 26. No. 2. Pp. 380-386Most T. Efficient structural reliability methods considering incomplete knowledge of random variable distributions // Probabilistic Engineering Mechanics. 2011. Vol. 26. No. 2. Pp. 380-386Cohn T.A., Lane W.L., Stedinger J.R. Confidence intervals for expected moments algorithm flood quantile estimates // Water Resources Research. 2001. Vol. 37. No. 6. Pp. 1695-1706Cohn T.A., Lane W.L., Stedinger J.R. Confidence intervals for expected moments algorithm flood quantile estimates // Water Resources Research. 2001. Vol. 37. No. 6. Pp. 1695-1706Ditlevsen O., Madsen H.O. Structural reliability methods. New York: John Wiley & Sons Ltd. 1996. 361 pDitlevsen O., Madsen H.O. Structural reliability methods. New York: John Wiley & Sons Ltd. 1996. 361 pMartin W.E., Bridgmon K.D. Quantitative and statistical research methods: From hypothesis to results. New York: Jossey-Bass, 2012. 496 pMartin W.E., Bridgmon K.D. Quantitative and statistical research methods: From hypothesis to results. New York: Jossey-Bass, 2012. 496 pNi Z., Qiu Z. Hybrid probabilistic fuzzy and non-probabilistic model of structural reliability // Computers & Industrial Engineering. 2010. Vol. 58. No. 3. Pp. 463-467Ni Z., Qiu Z. Hybrid probabilistic fuzzy and non-probabilistic model of structural reliability // Computers & Industrial Engineering. 2010. Vol. 58. No. 3. Pp. 463-467Jiang C., Zhang Z., Han X., Liu J. A novel evidence-theory-based reliability analysis method for structures with epistemic uncertainty // Computers & Structures. 2013. Vol. 129. Pp. 1-12Jiang C., Zhang Z., Han X., Liu J. A novel evidence-theory-based reliability analysis method for structures with epistemic uncertainty // Computers & Structures. 2013. Vol. 129. Pp. 1-12Li J., Chen J., Fan W. The equivalent extreme-value event and evaluation of the structural system reliability // Structural safety. 2007. Vol. 29. No. 2. Pp. 112-131Li J., Chen J., Fan W. The equivalent extreme-value event and evaluation of the structural system reliability // Structural safety. 2007. Vol. 29. No. 2. Pp. 112-131Greig G. L. An assessment of high-order bounds for structural reliability // Structural safety. 1992. Vol. 11. No. 3-4. Pp. 213-225Greig G. L. An assessment of high-order bounds for structural reliability // Structural safety. 1992. Vol. 11. No. 3-4. Pp. 213-225

The authors declare that there are no conflicts of interest present.