کاربرد تئوری قابلیت اطمینان جهت بررسی پایداری و تحلیل حساسیت لایه آرمور محافظ موج‌شکن توده‌سنگی

مسئله شکست و خسارت وارده بر لایه آرمور موج‌شکن‌های توده سنگی بسیار پیچیده بوده و موارد عدم‌قطعیت زیادی در برآورد پارامترهای موثر در طراحی اندازه آرمور وجود دارند. در تحقیق حاضر اقدام به بررسی پایداری لایه آرمور موج‌شکن توده‌سنگی با استفاده از دو روش تحلیل قابلیت اطمینان مرتبه اول و روش شبیه‌سازی مونت‌کارلو می‌گردد. همچنین از اطلاعات موج‌شکن‌های بندر نوشهر نیز به عنوان مطالعه موردی استفاده می‌شود. نتایج نشان داد که با توجه به موارد عدم‌قطعیت‌های موجود در پارامترهای موثر، لایه آرمور پیش‌بینی شده در محل مطالعه موردی بر اساس روش‌ قطعی پایداری مناسبی ندارد. در ادامه بررسی ارتباط مابین ضریب ایمنی در طراحی کلاسیک قطعی و شاخص قابلیت اطمینان نشان داد که یک ارتباط خطی مستقیم مابین این دو پارامتر برقرار است. بر اساس این ارتباط مشخص شد که با توجه به عدم‌قطعیت‌های زیاد پارامترهای موثر، مقدار ضریب ایمنی متناظر با شاخص قابلیت اطمینان هدف 3 برابر با 3.6 است. در ادامه تحلیل حساسیت پارامترهای موثر نشان داد که مهمترین پارامتر در قابلیت اطمینان لایه آرمور، ارتفاع موج شاخص می‌باشد که نیازمند تمهیدات ویژه برای برآورد دقیق آن لازم است. در نهایت اثر میزان عدم‌قطعیت پارامترهای موثر بر روی قابلیت اطمینان لایه آرمور مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که هر چه میزان عدم قطعیت پارامترها بیشتر باشد، قابلیت اطمینان لایه آرمور کاهش می‌یابد به طوریکه با افزایش میزان ضریب تغییرات پارامتر ارتفاع موج شاخص از مقدار 0.05 تا 0.5، شاخص قابلیت اطمینان به میزان حدودا 70 درصد کاهش می‌یابد.

Application of reliability theory on stability and sensitivity analysis of armor layer placed on roublemound breakwater

The damage mechanism of armor layer is a very complicated phenomena and many uncertainties affect the exact estimation of different effective parameters in armor design. In the present study, the stability of armor layer was investigated by using a reliabilitybased framework. Monte Carlo (MC) simulation technique and First Order Reliability Method (FORM) were established to determine the stability of armor layer placed on Noshahr port breakwater as a case study. Results showed that due to existing uncertainties, the stability of designed armor weight which was calculated from deterministic method was low and further considerations are needed to decrease the damages. In addition, a linear relationship between safety factor and reliability index was determined for the case study. Results showed that by increasing the reliability index parameter, the safety factor should be increased. In addition, the corresponding saftety factor for the target reliability index of 3 was determined as 3.6. Next, sensitivity analysis was performed to examine the impact of each random variable on the probability of armor stability in the reliability method. Results showed that the most critical parameters affecting the reliability of armor weight were wave height and dimensionless damage level. These parameters need to determine more accurately to decrease the failure of armor layer efficiently. Finally, the effect of parameters’ uncertainties on reliability analysis of armor layer was investigated. Results showed that for all of the effective parameters by increasing the parameters’ uncertainties, the stability of armor layer decreases. Hence, by increasing the coefficient of variation of significant wave height from 0.05 to 0.5, the reliability index decreaded for about 70%.