بهینه سازی بر مبنای قابلیت اطمینان
در بهینه سازی بر مبنای قابلیت اطمینان یا طراحی بهینۀ یک سیستم بر مبنای قابلیت اطمینان، دو نکته بهصورت همزمان باید مورد نظر قرار گیرند:
1- کاهش هزینۀ سیستم (هزینۀ سازه)
2- کاهش یا محدود کردن احتمال شکست (Pf)
لازم به ذکر است طراحی سازه بر اساس کدها و دستورالعمل های آیین نام های به این صورت است که با رعایت ضوابط آیین نامه ای بحث احتمال شکست یا خرابی سازۀ مورد نظر به صورت خودکار محدود میشود. بنابراین تنها بحث مطرح در طراحی سازه بر اساس آیین نامه ها، کاهش هزینه های طراحی سازه بدون در نظر گرفتن شکست سازه میباشد.
اما به طور کلی، در بحث سازه های مقاوم در برابر زلزله کاهش هزینه یک سیستم، میتواند شامل کاهش هزینه ساخت یک سازه جدید باشد و یا شامل کاهش هزینههای بهسازی یک سازۀ غیر مقاوم باشد. هزینه ساخت یک سازه جدید، شامل هزینههای مرتبط با ساخت سازه ( مانند مصرف مصالح فولادی، میلگرد و بتن سازه) به همراه تجهیزات کنترلی (مانند جداساز لرزهای) میباشد. این در حالی است که در حوزۀ بهسازی، کاهش هزینه تنها معطوف به هزینههای مربوط به استفاده از تجهیزات کنترلی (مانند تجهیزات جداسازی لرزهای) خواهد بود.
در مورد احتمال شکست سازه که با آنالیزهای قابلیت اطمینان مانند شبیه سازی مونت کارلو به دست میآیند. اگر هدف بهسازی و مقاومسازی باشد، به دلیل ثابت بودن تقریبی هزینۀ استفاده از یک سیستم کنترلی نسبت به پارامترهای طراحی آن سیستم (مانند جداسازی) بهناچار بایستی احتمال شکست بهعنوان هدفی برای بهینهسازی در نظر گرفته شود؛ (گرچه در شرایطی ممکن است هزینه های سیستم های کنترلی به گونه ای باشد که تغییرات زیادی نسبت به پارامترهای طراحی آن سیستم کنترلی داشته باشند) اما اگر هدف طراحی اولیۀ سیستم کنترلی باشد، هم احتمال شکست و هم هزینه میتوانند بهعنوان هدف بهینهسازی قرار گیرند.
بنابراین با توجه به مباحث ارائه شده، در بهینه سازی بر مبنای قابلیت اطمینان ، سه حالت یا مسئله بهینه سازی بر مبنای قابلیت اطمینان را میتوان در نظر گرفت:
- کاهش هزینه بهعنوان هدف اصلی و در نظر گرفتن احتمال شکست بهعنوان یک قید (طراحی سازه جدید)
- کاهش احتمال شکست (بهسازی و مقاومسازی یک سازه مشخص با سیستمی که تغییرات هزینه بر اساس پارامترهای طراحی آن سیستم ناچیز باشند)
- کاهش هزینه و احتمال شکست بهطور همزمان (طراحی سازه جدید)
بهینه سازی سازه ها بر مبنای قابلیت اطمینان
در بهینه سازی بر مبنای قابلیت اطمینان یا طراحی بهینۀ یک سیستم بر مبنای قابلیت اطمینان، دو نکته بهصورت همزمان باید مد نظر قرار گیرند:
1- کاهش هزینۀ سیستم (هزینۀ سازه)
2- کاهش یا محدود کردن احتمال شکست (Pf)
لازم به ذکر است طراحی سازه بر اساس کدها و دستورالعملهای آیین نامهای به این صورت است که با رعایت ضوابط آیین نامه ای بحث احتمال شکست یا خرابی سازۀ مورد نظر به صورت خودکار محدود میشود. بنابراین تنها بحث مطرح در طراحی سازه بر اساس آیین نامه ها، کاهش هزینه های طراحی سازه بدون در نظر گرفتن شکست سازه میباشد.
اما به طور کلی، در بحث سازه های مقاوم در برابر زلزله کاهش هزینه یک سیستم، میتواند شامل کاهش هزینه ساخت یک سازه جدید باشد و یا شامل کاهش هزینههای بهسازی یک سازۀ غیر مقاوم باشد. هزینه ساخت یک سازه جدید، شامل هزینههای مرتبط با ساخت سازه ( مانند مصرف مصالح فولادی، میلگرد و بتن سازه) به همراه تجهیزات کنترلی (مانند جداساز لرزهای) میباشد. این در حالی است که در حوزۀ بهسازی، کاهش هزینه تنها معطوف به هزینههای مربوط به استفاده از تجهیزات کنترلی (مانند تجهیزات جداسازی لرزهای) خواهد بود.
در مورد احتمال شکست سازه که با آنالیزهای قابلیت اطمینان مانند شبیهسازی مونت کارلو به دست میآیند. اگر هدف بهسازی و مقاومسازی باشد، به دلیل ثابت بودن تقریبی هزینۀ استفاده از یک سیستم کنترلی نسبت به پارامترهای طراحی آن سیستم (مانند جداسازی) بهناچار بایستی احتمال شکست بهعنوان هدفی برای بهینهسازی در نظر گرفته شود؛ (گرچه در شرایطی ممکن است هزینههای سیستمهای کنترلی به گونهای باشد که تغییرات زیادی نسبت به پارامترهای طراحی آن سیستم کنترلی داشته باشند) اما اگر هدف طراحی اولیۀ سیستم کنترلی باشد، هم احتمال شکست و هم هزینه میتوانند بهعنوان هدف بهینهسازی قرار گیرند.
بنابراین با توجه به مباحث ارائه شده، در بهینهسازی سازه بر مبنای قابلیت اطمینان، سه حالت یا مسئله بهینه سازی بر مبنای قابلیت اطمینان را میتوان در نظر گرفت:
- کاهش هزینه بهعنوان هدف اصلی و در نظر گرفتن احتمال شکست بهعنوان یک قید (طراحی سازه جدید)
- کاهش احتمال شکست (بهسازی و مقاومسازی یک سازه مشخص با سیستمی که تغییرات هزینه بر اساس پارامترهای طراحی آن سیستم ناچیز باشند)
- کاهش هزینه و احتمال شکست بهطور همزمان (طراحی سازه جدید)
