Phân tích độ tin cậy kết cấu dựa trên hàm trạng thái giới hạn và phương pháp mômen thứ hai bậc nhất (FOSM)

Tóm tắt

Bài báo trình bày cơ sở lý thuyết của phương pháp thiết kế kết cấu theo độ tin cậy, tập trung vào khái niệm trạng thái giới hạn và hàm trạng thái giới hạn. Mối quan hệ giữa sức kháng và hiệu ứng tải trọng được mô tả dưới dạng các biến ngẫu nhiên, từ đó xác định xác suất phá hoại của kết cấu. Do khó khăn trong việc tính toán trực tiếp xác suất phá hoại, chỉ số độ tin cậy β được sử dụng như một đại lượng thay thế để đánh giá mức độ an toàn. Phương pháp mômen thứ hai bậc nhất (FOSM) được trình bày như một công cụ hiệu quả để xác định chỉ số độ tin cậy. Đối với hàm trạng thái giới hạn tuyến tính, β được xác định trực tiếp từ giá trị trung bình và độ lệch chuẩn của các biến ngẫu nhiên. Đối với trường hợp phi tuyến, hàm trạng thái được tuyến tính hóa bằng khai triển Taylor bậc nhất tại giá trị trung bình, cho phép tính toán β một cách xấp xỉ. Các ví dụ minh họa cho thấy tính khả thi của phương pháp đối với các bài toán kết cấu thép và bê tông cốt thép. Kết quả nghiên cứu khẳng định phương pháp FOSM là một công cụ đơn giản, hiệu quả và có ý nghĩa thực tiễn trong phân tích độ tin cậy kết cấu, đồng thời là nền tảng cho các phương pháp nâng cao trong thiết kế theo độ tin cậy.