ارزیابی قابلیت اطمینان ظرفیت باربری پی های سطحی به روش مونت کارلو

با توجه به این که برای هر مسئله ای شاخص مناسبی در بیان قابلیت اطمینان یک سیستم منطبق بر مفاهیم کاربردی و کارائی آن باید به کار رود روشهای ارزیابی مختلفی در ارتباط با شاخص های مناسب مسائل نیز مطرح است. بطور کلی دو گروه عمده برای روشهای ارزیابی قابلیت اطمینان مطرح می باشند : 1. تحلیلی (analytical) 2. مشابه سازی(simulation) در روش تحلیلی متوسل به مدل ریاضی و بیان مسئله در قالب فرمولها وراه حلهای ریاضی می شویم. در حالیکه در روشهای مشابه سازی برآورد شاخصهای قابلیت اطمینان بر مبنای مشابه سازی فرآیند واقعی و مطالعه رفتار متغیر و اتفاقی یک سیستم صورت میگیرد و لذا مشتمل بر یک سری آزمایشات واقعی می شود. بدلیل تغییر پذیری و تصادفی بودن مشخصات خاک ?ظرفیت باربری پی های سطحی انتظار می رود که یک متغیر تصادفی باشد.لذا به کمک روشهای احتمالاتی بایست به تعیین توزیع احتمال ظرفیت باربری پی های سطحی پرداخت. جهت ارزیابی عملکرد احتمالاتی نیاز به انتخاب تابع عملکرد الزامیست.لذا ظرفیت باربری را می توان به عنوان تابع عملکرد در نظر گرفت.از آنجایی که ظرفیت باربری تابعی ازسایر متغیرهای تصادفی دیگر نظیر چسبندگی? زاویه اصطحکاک? وزن مخصوص می باشد? لذا خود ظرفیت باربری نیز به صورت یک متغیر تصادفی در نظر گرفته می شود.در این میان جهت تعیین پارامترهای آماری ظرفیت باربری با استفاده از پارامترهای آماری معین متغیرهای تصادفی از روش „شبیه سازی مونت کارلو„ استفاده می شود.آنالیز مونت کارلو قویترین ابزار مهندسی است که ما را به تحلیل آماری عدم قطعیتهای موجود در مسائل مهندسی قادر می سازد.اساس آنالیز مونت کارلو? تولید مجموعه ای از اعداد تصادفی است. اولین گام در روش مونت کارلو تشخیص یک مدل قطعی بطوریکه تعدادی متغیر تصادفی بعنوان ورودی استفاده شوند و یک مقدار خروجی حاصل شود.در گام بعدی باید کلیه متغیرها شناسایی شوند ویک توزیع احتمالاتی برای هر متغیر تصادفی در مدل شبیه سازی تخمین زده شود و سپس روند تولید اعداد تصادفی برای تخمین توزیع احتمال تابع عملکرد جهت مدلسازی حالت قطعی شروع می شود و این روند بارn تکرار می شود. در هربار یک عدد تصادفی با توزیع مربوط به هر پارامتر انتخاب شده و وارد محاسبات می شود و این پرسه تکرار میشود. جوابهای زیادی از این تکرارها حاصل می شود که نتایج آن تعیین توزیع احتمال تابع عملکرد (ظرفیت باربری)است. در ادامه تحقیق با توجه به پارامترهای آماری ظرفیت باربری مانند میانگین? انحراف معیار? تابع چگالی احتمال و...به محاسبه نشانه قابلیت اطمینان (reliability index)?(?) می پردازیم چرا که در عمل بجای قابلیت اطمینان از این نشانه استفاده می شود که بدین وسیله تصادفی بودن پارامترها در قالب روشهای محاسباتی لحاظ می گردد.چنانچه شکل تابع توزیع احتمال خرابی را بدانیم می توانیم شاخص قابلیت اطمینان را به احتمال خرابی (probability of failure)مربوط ساخته و در انتها قضاوت صحیح وکاملتری نسبت به ظرفیت باربری نهایی داشته باشیم بجای پرداختن به یک مقدار قطعی.