Sensitivity analysis in probabilistic structural design: A comparison of selected techniques

Simple item page
dc.contributor.authorKala, Zdeněkcs
dc.coverage.issue11cs
dc.coverage.volume12cs
dc.date.issued2020-06-11cs
dc.description.abstractAlthough more and more reliability-oriented sensitivity analysis (ROSA) techniques are now available, review and comparison articles of ROSA are absent. In civil engineering, many of the latest indices have never been used to analyse structural reliability for very small failure probability. This article aims to analyse and compare different sensitivity analysis (SA) techniques and discusses their strengths and weaknesses. For this purpose, eight selected sensitivity indices are first described and then applied in two different test cases. Four ROSA type indices are directly oriented on the failure probability or reliability index beta, and four other indices (of a different type) are oriented on the output of the limit state function. The case study and results correspond to cases under common engineering assumptions, where only two independent input variables with Gaussian distribution of the load action and the resistance are applied in the ultimate limit state. The last section of the article is dedicated to the analysis of the different results. Large differences between first-order sensitivity indices and very strong interaction effects obtained from ROSA are observed for very low values of failure probability. The obtained numerical results show that ROSA methods lack a common platform that clearly interprets the relationship of indices to their information value. This paper can help orientate in the selection of which sensitivity measure to use.en
dc.description.abstractPřestože je nyní k dispozici stále více a více technik analýzy citlivosti zaměřených na spolehlivost (ROSA), chybí přehledové a srovnávací články ROSA. Ve stavebnictví nebylo nikdy použito mnoho nejnovějších indexů k analýze strukturální spolehlivosti pro velmi malou pravděpodobnost poruchy. Tento článek si klade za cíl analyzovat a porovnat různé techniky analýzy citlivosti (SA) a diskutovat o jejich silných a slabých stránkách. Za tímto účelem je nejprve popsáno osm vybraných indexů citlivosti a poté použity ve dvou různých testovacích případech. Čtyři indexy typu ROSA jsou přímo orientovány na pravděpodobnost poruchy nebo index spolehlivosti beta a čtyři další indexy (jiného typu) jsou orientovány na výstup funkce mezního stavu. Případová studie a výsledky odpovídají případům za běžných technických předpokladů, kdy jsou v mezním stavu únosnosti použity pouze dvě nezávislé vstupní proměnné s Gaussovým rozložením působení zatížení a odporu. Poslední část článku je věnována analýze různých výsledků. Velké rozdíly mezi indexy citlivosti prvního řádu spolu s velmi silnými interakčními efekty získanými z ROSA jsou pozorovány u velmi nízkých hodnot pravděpodobnosti poruchy. Získané numerické výsledky ukazují, že metodám ROSA chybí společná platforma, která by jasně interpretovala vztah indexů k jejich informační hodnotě. Tento článek může pomoci orientovat se při výběru, které měřítko citlivosti použít.cs
dc.formattextcs
dc.format.extent1-19cs
dc.format.mimetypeapplication/pdfcs
dc.identifier.citationSustainability. 2020, vol. 12, issue 11, p. 1-19.en
dc.identifier.doi10.3390/su12114788cs
dc.identifier.issn2071-1050cs
dc.identifier.orcid0000-0002-6873-3855cs
dc.identifier.other169537cs
dc.identifier.researcheridA-7278-2016cs
dc.identifier.scopus7003615152cs
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11012/196667
dc.language.isoencs
dc.publisherMDPIcs
dc.relation.ispartofSustainabilitycs
dc.relation.urihttps://www.mdpi.com/2071-1050/12/11/4788cs
dc.rightsCreative Commons Attribution 4.0 Internationalcs
dc.rights.accessopenAccesscs
dc.rights.sherpahttp://www.sherpa.ac.uk/romeo/issn/2071-1050/cs
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/cs
dc.subjectSensitivity analysisen
dc.subjectuncertainty modellingen
dc.subjectload actionen
dc.subjectresistanceen
dc.subjectlimit statesen
dc.subjectstochastic simulationen
dc.subjectfailure probabilityen
dc.subjectstructural reliabilityen
dc.subjectcorrelationsen
dc.subjectCitlivostní analýza
dc.subjectmodelování nejistoty
dc.subjectzatížení
dc.subjectodolnost
dc.subjectmezní stavy
dc.subjectstochastická simulace
dc.subjectpravděpodobnost poruchy
dc.subjectkonstrukční spolehlivost
dc.subjectkorelace
dc.titleSensitivity analysis in probabilistic structural design: A comparison of selected techniquesen
dc.title.alternativeCitlivostní analýza v pravděpodobnostním konstrukčním návrhu: Porovnání vybraných technikcs
dc.type.driverarticleen
dc.type.statusPeer-revieweden
dc.type.versionpublishedVersionen
sync.item.dbidVAV-169537en
sync.item.dbtypeVAVen
sync.item.insts2025.02.03 15:45:25en
sync.item.modts2025.01.17 16:55:14en
thesis.grantorVysoké učení technické v Brně. Fakulta stavební. Ústav stavební mechanikycs
Files
Original bundle
Now showing 1 - 1 of 1
Thumbnail Image
Name:
sustainability1204788.pdf
Size:
4.16 MB
Format:
Adobe Portable Document Format
Description:
sustainability1204788.pdf
Download
Collections
Ústav stavební mechaniky