constructionСтроительство и реконструкцияBuilding and Reconstruction2073-7416Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева10.33979/2073-7416-2022-102-4-64-74construction-509Research ArticleТЕОРИЯ ИНЖЕНЕРНЫХ СООРУЖЕНИЙ. СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИTHEORY OF ENGINEERING STRUCTURES. BUILDING UNITSВЕРОЯТНОСТНАЯ ОЦЕНКА НАДЕЖНОСТИ СТАЛЬНЫХ ФЕРМ ПО КРИТЕРИЮ ПРОГИБА НА ОСНОВЕ Р-БЛОКОВSTRUCTURAL RELIABILITY ANALYSIS OF STEEL TRUSSES BY DEFLECTION BASED ON P-BOXESСоловьеваАнастасия АндреевнаSolovyevaAnastasia An.solovevsa@vogu35.ruСоловьевСергей АлександровичSolovyevSergey Al.solovevsa@vogu35.ruУмняковаНина ПавловнаUmnyakovaNina P.n.umniakova@mail.ruКочкинАлександр АлександровичKochkinAlexander Al.kochkinaa@vogu35.ruФГБОУ ВО «Вологодский государственный университет» (ВоГУ)Vologda State UniversityФГБУ «Научно-исследовательский институт строительной физики РААСН»Research institute of construction physics RAASN (NIISF RAASN)202221112022046474Copyright © Соловьева А.А., Соловьев С.А., Умнякова Н.П., Кочкин А.А., 20222022Соловьева А.А., Соловьев С.А., Умнякова Н.П., Кочкин А.А.Solovyeva A.A., Solovyev S.A., Umnyakova N.P., Kochkin A.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/509

В исследовании разработаны алгоритмы вероятностной оценки надежности стальных ферм по критерию прогиба с использованием р-блоков как моделей случайных величин. Р-блоки представляют собой область, сформированную граничными функциями распределения вероятностей, внутри которой находится действительная функция распределения вероятностей случайной величины. На основе представленных подходов можно выполнить расчет фермы на заданный индекс надежности или вероятность безотказной работы. Р-блоки в роли моделей случайных величин позволяют эффективно учитывать алеаторную и эпистемологическую неопределенности одновременно. Особую актуальность такие модели представляют для снеговой нагрузки как одного из главных факторов, влияющих на напряженно-деформированное состояние ферм. Информация об уровне надежности стальной фермы по критерию прогиба необходима для комплексной оценки надежности фермы. Также предложен подход к оценке надежности эксплуатируемых ферм по критерию прогиба, где предельный прогиб ограничивается условием потери устойчивости выбранного стержня фермы.

The article describes algorithms for probabilistic evaluation of steel trusses’ reliability by the deflection criterion using p-boxes as models of random variables. The p-boxes are an area formed by the boundary cumulative distribution functions (CDFs). There is a real probability distribution function of a random variable inside the p-box area. Based on the presented approaches, it is possible to design trusses on a given reliability index or probability of non-failure. P-boxes as random variable models take into account aleatory and epistemological uncertainties at the same time. Such models are relevance for snow loads as one of the main factors affecting the stress-strain state of trusses. Information about the reliability level of steel trusses according to the deflection criterion is necessary for a system assessment of the reliability of a truss. An approach of structural reliability analysis is also proposed for existing trusses, where the ultimate deflection is limited by the condition of buckling of the selected truss bar.

надежностьвероятностное проектированиебезопасностьфермар-блокиндекс надежностипрогибreliabilityprobabilistic designsafetytrussp-boxreliability indexdeflectionReferencesМкртычев О.В., Райзер В.Д. Теория надежности в проектировании строительных конструкций. М: Издательство АСВ, 2016. 908 сМкртычев О.В., Райзер В.Д. Теория надежности в проектировании строительных конструкций. М: Издательство АСВ, 2016. 908 сFaes M.G., Daub M., Marelli S., Patelli E., Beer M. Engineering analysis with probability boxes: a review on computational methods // Structural Safety. 2021. Vol. 93. Pp. 102092Faes M.G., Daub M., Marelli S., Patelli E., Beer M. Engineering analysis with probability boxes: a review on computational methods // Structural Safety. 2021. Vol. 93. Pp. 102092Dar M.A., Subramanian N., Dar A.R., Raju J. Rehabilitation of a distressed steel roof truss - A study // Structural Engineering and Mechanics. 2017. Vol. 62. No. 5. Pp. 567-576Dar M.A., Subramanian N., Dar A.R., Raju J. Rehabilitation of a distressed steel roof truss - A study // Structural Engineering and Mechanics. 2017. Vol. 62. No. 5. Pp. 567-576Туманов В.А., Абрашитов В.С., Туманов А.В., Абрашитов Н.В. Натурные испытания подстропильной стальной фермы пролетом 12 м // Региональная архитектура и строительство. 2013. № 3. С. 82-85Туманов В.А., Абрашитов В.С., Туманов А.В., Абрашитов Н.В. Натурные испытания подстропильной стальной фермы пролетом 12 м // Региональная архитектура и строительство. 2013. № 3. С. 82-85Farkas J., Jarmai K. Optimum Design of Steel Structures. Berlin: Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2013. 265 pFarkas J., Jarmai K. Optimum Design of Steel Structures. Berlin: Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2013. 265 pСоловьева А.А., Соловьев С.А. Метод оценки надежности элементов плоских ферм на основе р-блоков // Вестник МГСУ. 2021. Т. 16. №. 2. С. 153-167Соловьева А.А., Соловьев С.А. Метод оценки надежности элементов плоских ферм на основе р-блоков // Вестник МГСУ. 2021. Т. 16. №. 2. С. 153-167Шпете Г. Надежность несущих строительных конструкций. Пер. с нем. О.О. Андреева. М.: Стройиздат, 1994. 288 сШпете Г. Надежность несущих строительных конструкций. Пер. с нем. О.О. Андреева. М.: Стройиздат, 1994. 288 сMotra H.B., Hildebrand J., Dimmig-Osburg A. Assessment of strain measurement techniques to characterise mechanical properties of structural steel // Engineering Science and Technology, an International Journal. 2014. Vol. 17. No. 4. Pp. 260-269Motra H.B., Hildebrand J., Dimmig-Osburg A. Assessment of strain measurement techniques to characterise mechanical properties of structural steel // Engineering Science and Technology, an International Journal. 2014. Vol. 17. No. 4. Pp. 260-269Hance B.M. Practical application of the hole expansion test // SAE International Journal of Engines. 2017. Vol. 10. No. 2. Pp. 247-257Hance B.M. Practical application of the hole expansion test // SAE International Journal of Engines. 2017. Vol. 10. No. 2. Pp. 247-257Huang X., Li Y., Zhang Y., Zhang X. A new direct second-order reliability analysis method // Applied Mathematical Modelling, 2018. Vol. 55. Pp. 68-80Huang X., Li Y., Zhang Y., Zhang X. A new direct second-order reliability analysis method // Applied Mathematical Modelling, 2018. Vol. 55. Pp. 68-80Grandhi R.V., Wang L. Reliability-based structural optimization using improved two-point adaptive nonlinear approximations // Finite Elements in Analysis and Design. 1998. Vol. 29. No. 1. Pp. 35-48Grandhi R.V., Wang L. Reliability-based structural optimization using improved two-point adaptive nonlinear approximations // Finite Elements in Analysis and Design. 1998. Vol. 29. No. 1. Pp. 35-48Schöbi R., Sudret B. Structural reliability analysis for p-boxes using multi-level meta-models // Probabilistic Engineering Mechanics. 2017. Vol. 48. Pp. 27-38Schöbi R., Sudret B. Structural reliability analysis for p-boxes using multi-level meta-models // Probabilistic Engineering Mechanics. 2017. Vol. 48. Pp. 27-38Zhang H., Mullen R.L., Muhanna R.L. Structural analysis with probability-boxes // International Journal of Reliability and Safety. 2012. Vol. 6. No. 1-3. Pp. 110-129Zhang H., Mullen R.L., Muhanna R.L. Structural analysis with probability-boxes // International Journal of Reliability and Safety. 2012. Vol. 6. No. 1-3. Pp. 110-129Лебедева И.В. История развития отечественных норм снеговых нагрузок // Вестник НИЦ Строительство. 2017. №. 3. С. 144-154Лебедева И.В. История развития отечественных норм снеговых нагрузок // Вестник НИЦ Строительство. 2017. №. 3. С. 144-154Hong H.P., Ye W. Analysis of extreme ground snow loads for Canada using snow depth records // Natural hazards. 2014. Vol. 73. No. 2. Pp. 355-371Hong H.P., Ye W. Analysis of extreme ground snow loads for Canada using snow depth records // Natural hazards. 2014. Vol. 73. No. 2. Pp. 355-371Соловьев С.А. Моделирование случайной статической нагрузки на покрытия сооружений при неполной статистической информации // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2020. Т. 16. №. 4. С. 243-249Соловьев С.А. Моделирование случайной статической нагрузки на покрытия сооружений при неполной статистической информации // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2020. Т. 16. №. 4. С. 243-249Соловьева А.А., Соловьев С.А. Расчет надежности элементов стальных ферм по критерию устойчивости с использованием р-блоков // Строительная механика и расчет сооружений. 2021. №. 1. С. 45-53Соловьева А.А., Соловьев С.А. Расчет надежности элементов стальных ферм по критерию устойчивости с использованием р-блоков // Строительная механика и расчет сооружений. 2021. №. 1. С. 45-53Keshtegar B., Meng Z. A hybrid relaxed first-order reliability method for efficient structural reliability analysis // Structural Safety. 2017. Vol. 66. Pp. 84-93Keshtegar B., Meng Z. A hybrid relaxed first-order reliability method for efficient structural reliability analysis // Structural Safety. 2017. Vol. 66. Pp. 84-93Zhao Y.G., Ono T. Moment methods for structural reliability // Structural safety. 2001. Vol. 23. No. 1. Pp. 47-75Zhao Y.G., Ono T. Moment methods for structural reliability // Structural safety. 2001. Vol. 23. No. 1. Pp. 47-75XXV International Scientific conference on Advance in Civil Engineering “Construction the formation of living environment” (FORM-2022) [Электронный ресурс]. URL: https://mgsu-conference.org/form-2022 (дата обращения: 01.06.2022)XXV International Scientific conference on Advance in Civil Engineering “Construction the formation of living environment” (FORM-2022) [Электронный ресурс]. URL: https://mgsu-conference.org/form-2022 (дата обращения: 01.06.2022)

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