Analiza niezawodności i stateczności konstrukcji prętowej

The Hasofer-Lind index is applied for determining the probability of stability loss of truss structure under random load. In 1974 Hasofer-Lind proposed a modified reliability index that did not exhibit the invariance problem. The "correction" is the evaluation the limit state function at a point known as the "design point", instead of the mean values. The design point is generally not known a priori, an iteration technique must be used to find out the reliability index. The paper shows how the reliability index changes under the influence of different variables mean value, standard deviation, and probability density function.W niniejszej pracy rozważane są zagadnienia stateczności i niezawodności konstrukcji kratowej podatnej na utratę stateczności z warunku przeskoku węzła. Podstawowym problemem w numerycznej analizie zagadnień nieliniowych jest występowanie na ścieżce równowagi punktów osobliwych. W punktach tych zawodzą standardowo stosowane algorytmy rozwiązywania układów równań liniowych. W pracy do określenia ścieżki równowagi konstrukcji wykorzystano metodę skalarnego parametru sztywności oraz metodę stałej długości łuku. Postawmy sobie teraz pytanie co daje nam włączenie do analizy stateczności metod analizy niezawodności. Odpowiedź jest następująca. Korzystając z metod analizy niezawodności możemy poruszając się po ścieżce równowagi konstrukcji określić z jakim poziomem prawdopodobieństwa awarii zbliżamy się do punktu krytycznego. W pracy jako zmienne losowe przyjęto obciążenie węzłów konstrukcji. Rozkłady prawdopodobieństwa zmiennych losowych przyjmowane są spośród kilku, najczęściej stosowanych w praktyce. Rozpatrywany jest warunek nieprzekroczenia dopuszczalnych przemieszczeń węzłów konstrukcji. W analizie niezawodności wykorzystano jako miarę niezawodności wskaźnik Hasofera-Linda. Dokładność wyników otrzymywanych przy użyciu wskaźnika Hasofera-Linda jest wystarczająca dla potrzeb praktycznych i dlatego też zyskał on dużą popularność jako miara niezawodności, szczególnie w połączeniu z metodami transformacji wykorzystującymi pełną informację o rozkładach zmiennych losowych. Obliczenia probabilistyczne przeprowadzono stosując metodę FORM. Do obliczeń wykorzystano program do analizy niezawodności STAND zbudowany w IPPT PAN. Z przedstawionych wykresów widać, że wrażliwość otrzymanych wyników na przyjęty typ rozkładu prawdopodobieństwa zmienia się znacznie w zależności od odchylenia standardowego. Możemy zauważyć, jak istotnym zagadnieniem w analizie niezawodności jest przyjęcie prawidłowego opisu stochastycznego. Niekompletne dane statystyczne oraz niewłaściwie przyjęte założenia dotyczące rozkładów prawdopodobieństwa mogą prowadzić do poważnych różnic w ocenie bezpieczeństwa konstrukcji

The proposal of explicit account of the random character of design process parameters

Celem niniejszej pracy jest analiza statyczna konstrukcji prętowych w ujęciu probabilistycznym. Parametry projektowe konstrukcji zdefiniowano jako wielkości deterministyczne oraz zmienne losowe. Zmienne losowe nie są skorelowane. Kryterium awarii konstrukcji określają funkcje graniczne związane ze stanem granicznym nośności i użytkowalności. Wyznaczono wskaźnik niezawodności Cornella oraz HasoferaLinda. Podstawową metodą badawczą jest metoda FORM. W celu weryfikacji poprawności obliczeń zastosowano metody: SORM, Monte Carlo oraz Importance Sampling. Wyznaczono wrażliwość wskaźnika niezawodności na zmienne losowe. W przedstawionych przykładach analizy niezawodności wykorzystano program STAND.The study concerns the static analysis of rods structures in terms of probabilism. Structural design parameters are defined as the deterministic values and random variables. Random variables are not correlated. The criterion for structural failure is expressed the limits of functions referring to the ultimate and serviceability limit state. The Cornell and Hasofer-Lind index is used as a reliability measure. The primary research method is the FORM method. In order to verify the correctness of the calculation SORM, Monte Carlo and Importance Sampling methods are used. The sensitivity of reliability index to the random variables is defined. The STAND program is used to present the examples of reliability analysis

The Evaluation Of Algorithms For Determination Of The Reliability Index

The study deals with stability and dynamic problems in bar structures using a probabilistic approach. Structural design parameters are defined as deterministic values and also as random variables, which are not correlated. The criterion of structural failure is expressed by the condition of non-exceeding the admissible load multiplier and condition of non-exceeding the admissible vertical displacement. The Hasofer-Lind index was used as a reliability measure. The primary research tool is the FORM method. In order to verify the correctness of the calculations Monte Carlo and Importance Sampling methods were used. The sensitivity of the reliability index to the random variables was defined. The limit state function is not an explicit function of random variables. This dependence was determined using a numerical procedure, e.g. the finite element methods. The paper aims to present the communication between the STAND reliability analysis program and the KRATA and MES3D external FE programs

Proposal for the Assessment of Steel Truss Reliability Under Fire Conditions

The paper presents a proposal for the assessment of the reliability of steel truss (both statically determinate and indeterminate) in the persistent and accidental design situation. In the analysis, a probabilistic approach was used. The global Hasofer-Lind reliability index was employed, computed in successive time steps for the whole structure, not for individual elements. The statically determinate truss was modelled as a serial system from the reliability standpoint. For the statically indeterminate truss, kinematically admissible failure mechanisms were determined by means of the examination of the singularity of the stiffness matrix of the structure, converting the truss into a geometrically variable system. For the problem thus formulated, a serial-parallel reliability model was constructed. Monitoring the reliability index in the successive minutes of the fire makes it possible to estimate the probability of the structure failure, and to decide whether the required safety level is maintained

Ocena trwałości pożarowej stalowego przekrycia strukturalnego

The paper provides a fire analysis of steel structural roof. The analysis was carried in accordance with the Eurocode. The fire impact on the structure was evaluated with respect to three criteria: bearing capacity, temperature and time. To carry out the numerical analysis, the Robot system was used

Proposal for the Assessment of Steel Truss Reliability Under Fire Conditions

The paper presents a proposal for the assessment of the reliability of steel truss (both statically determinate and indeterminate) in the persistent and accidental design situation. In the analysis, a probabilistic approach was used. The global Hasofer-Lind reliability index was employed, computed in successive time steps for the whole structure, not for individual elements. The statically determinate truss was modelled as a serial system from the reliability standpoint. For the statically indeterminate truss, kinematically admissible failure mechanisms were determined by means of the examination of the singularity of the stiffness matrix of the structure, converting the truss into a geometrically variable system. For the problem thus formulated, a serial-parallel reliability model was constructed. Monitoring the reliability index in the successive minutes of the fire makes it possible to estimate the probability of the structure failure, and to decide whether the required safety level is maintained

Analiza niezawodności konstrukcji wsporczej poddanej działaniu drgań wymuszonych

The study concerns the forced vibrations analysis of supporting structure in terms of probabilism. Structural design parameters are defined as the deterministic values and random variables. Random variables are not correlated. The criterion for structural failure is expressed as the limit of functions referring to the ultimate and serviceability limit state. The condition takes into account the material fatigue. The Hasofer-Lind reliability index and the probability of failure was determined. In calculations of reliability methods were used: FORM, SORM, Monte Carlo and Importance Sampling methods. The STAND program is used to present the examples of reliability analysis

Wpływ warunków brzegowych na bezpieczeństwo stalowych kratownic poddanych działaniu wysokich temperatur

The study provides an analysis of three trusses that differed only with respect to support. All trusses were analysed for normal and accidental design cases, latter under fire load. A standard fire curve was adopted, and it was assumed that all the elements were heated from all sides. Using the MES3D program, temperature increase in bars, values of displacements and those of axial forces were determined for all structures in the successive minutes of the fire. The state of stress and displacement in the successive minutes of fire was discussed.Artykuł dotyczy analizy trzech kratownic, różniących się między sobą sposobem podparcia. Wszystkie kratownice zostały przeanalizowane w normalnej sytuacji projektowej oraz podczas pożaru. Zastosowano krzywą pożaru standardowego i założono, że wszystkie elementy są ogrzewane z każdej strony. W kolejnych minutach trwania pożaru obliczono wzrost temperatury w prętach kratownicy, przemieszczenia węzłów oraz siły osiowe. Do obliczeń wykorzystano program MES3D. Omówiono stan naprężeń i przemieszczeń w kolejnych minutach pożaru

Wpływ zmian geometrii na nośność krytyczną jednowarstwowej kopuły kratowej

The purpose of this article is to estimate the effect of geometric imperfections on critical loads. Special attention was paid to trusses subjected to large displacement gradients and vulnerable to stability loss due to snapping. The article uses the Lagrangian description for geometric nonlinearities. The truss stability analysis was performed using the Finite Element Method. The equilibrium path was determined using the scalar current parameter of stiffness and method of arc length constant.Celem artykułu jest oszacowanie wpływu imperfekcji geometrycznych na obciążenie krytyczne. Szczególną uwagę zwrócono na kratownice poddane dużym gradientom przemieszczeń i podatne na utratę stateczności przez przeskok. W pracy zastosowano opis Lagrange’a uwzględniający nieliniowości geometryczne. Analizę stateczności kratownicy przeprowadzano za pomocą metody elementów skończonych. Do określenia ścieżki równowagi wykorzystano metodę skalarnego parametru sztywności i metodę stałej długości łuku