Innowacyjne narzędzia numeryczne do lepszej oceny zagrożenia sejsmicznego i bezpieczeństwa konstrukcji budynków
Inżynierowie zakładają niesprężystą reakcję budynków na wstrząsy sejsmiczne, co oznacza, że pochłaniają one część energii wstrząsu. W większości przypadków trudno określić poziom pewności w numerycznych przewidywaniach niesprężystej reakcji na wstrząsy sejsmiczne. W finansowanym ze środków UE projekcie NOUS (Probabilistic inverse models for assessing the predictive accuracy of inelastic seismic numerical analyses) przyjęto nowatorskie podejście oparte na teorii prawdopodobieństwa odwrotnego, aby ocenić niepewność modelowania związaną analizami numerycznymi niesprężystości sejsmicznej. Projekt NOUS opiera się na założeniu, że siły tłumiące, które należy uwzględnić w analizach historycznych niesprężystości sejsmicznej, mogą odzwierciedlać wewnętrzną niepewność strukturalnego modelu niesprężystości. Partnerzy projektu zbadali siły tłumiące, które powszechnie oblicza się za pomocą tłumienia Rayleigha. Analiza tłumienia Rayleigha wskazuje na trudności w kontrolowaniu wskaźnika tłumienia wynikającego z tłumienia w sejsmicznej analizie historii niesprężystości. Zespół pracujący w ramach projektu NOUS zaproponował technikę analityczną optymalnej kontroli wskaźników tłumienia. Następnie naukowcy wykorzystali tę metodę do wykonania probabilistycznej analizy czułości w celu zmierzenia wpływu niepewnych wskaźników tłumienia na parametry inżynieryjne istotne w projektach wydajnościowych. Badacze opracowali probabilistyczny nieliniowy model strukturalny szkieletowej konstrukcji żelbetowej i przetestowali go na stole wstrząsanym. Przeprowadzono też symulacje Monte Carlo przy wykorzystaniu wydajnych procedur pozyskiwania próbek do propagacji początkowej niepewności tłumienia w podatnej metodzie. Aby ocenić dokładność predykcyjną analiz numerycznych niesprężystości sejsmicznej, zespół projektu opracował podejście oparte na teorii prawdopodobieństwa odwrotnego lub bayesowskiego. Badano również model strukturalny szkieletowej konstrukcji żelbetowej, tak by rozwiązać problem wewnętrznej niepewności modelu. Narzędzia NOUS pozwalają na ocenę dokładności predykcyjnej modeli numerycznych stosowanych do symulacji reakcji struktur nieliniowych w regionach narażonych na wstrząsy sejsmiczne, udoskonalając jednocześnie metody zarządzania ryzykiem sejsmicznym. Metody te przydadzą się inżynierom pracującym przy projektowaniu i modernizacji budynków, firmom ubezpieczeniowym opracowującym swoje polisy oraz organom reagowania kryzysowego, ratującym życie ludzkie podczas trzęsień ziemi.