Reliability-Based Performance Indicators for Structural Members

Ghosn, Michel; Frangopol, Dan M.; McAllister, Therese P.; Shah, Mahendra J.; Diniz, Sofia M. C.; Ellingwood, Bruce R.; Manuel, Lance; Biondini, Fabio; Çatbaş, F. Necati; Strauß, Alfred; Zhao, Xilu

doi:10.1061/(asce)st.1943-541x.0001546

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“…How to reasonably handle the distantly provided monitored data is one of the main difficulties in structural health monitoring. A sound number of studies about data processing are mainly focused on the modal parameter identification, structural damage detection technology, data modeling, and so on, [1][2][3][4][5] while for the research of bridge performance prediction and assessment based on monitored data, some achievements are conducted, for example, performance analysis of structural member based on reliability, 6 performance prediction analysis of concrete structures based on monitoring information and probability, 7 fatigue life prediction method of concrete structures based on numerical and monitoring, 8 reliability updating and prediction of bridge structures based on proof loads and monitored data, 9 extreme stress prediction of bridges based on multiple Bayesian dynamic linear models (BDLM), 10 reliability assessment of long-span truss bridge, 11 and structural performance prediction based on monitored extreme data. 12 It is noticed that these examples are all studied based on the uniform data or theoretical analysis model.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Bridge extreme stress prediction based on Bayesian dynamic linear models and non-uniform sampling

Fan

2017

Structural Health Monitoring

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Bridge monitoring systems produce a large amount of data, including uniform and non-uniform sampled data in the long-term service periods; the proper handling of these data is one of the main difficulties in structural health monitoring. To properly predict structural non-uniform extreme stress and deal with the uncertainties of the monitored data, the objectives of this article are to present (a) Bayesian dynamic linear models about non-uniform extreme stress, (b) monitoring mechanism about the Bayesian dynamic linear models based on single and cumulative Bayes’ factors, and (c) an effective use of the Bayesian dynamic linear models to incorporate the dynamic monitored data into structural non-uniform extreme stress prediction. The proposed models and procedure are applied to the monitored data obtained from the I-39 Northbound Bridge over the Wisconsin River in Wausau, Wisconsin, USA.

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Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Bridge extreme stress prediction based on Bayesian dynamic linear models and non-uniform sampling

Fan

2017

Structural Health Monitoring

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“…voids, brittle inclusions, corrosion pits, etc.) and machining & welding processes [44]. The initial crack sizes can be modelled with exponential [13,34] or lognormal distributions [20,45] or assumed to be constant [14].…”

Section: Initial Crack/flaw Sizementioning

confidence: 99%

“…Equation (44) shows that there is a constraint on the fatigue reliability in the reliability-based HDM approach, i.e.…”

Section: Lifetime Fatigue Reliability and Sensitivity To Cost Ratiomentioning

confidence: 99%

A holistic approach to risk-based decision on inspection and design of fatigue-sensitive structures

Zou

Faber

González

et al. 2020

Engineering Structures

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Design and operation of large welded structural systems (e.g. ship and offshore structures) are challenging due to numerous fatigue-sensitive details, limited available budgets, uncertainties in fatigue damages, inspection & maintenance activities, etc. Traditionally, fatigue design and maintenance planning have been almost disconnected, which restricts coherent decision-making and optimum safety management. Structural design optimization, without quantitatively incorporating the effects of operational maintenance, can hardly result in a structural plan that is optimum in terms of life cycle costs. Also, if the design of a structure is not optimum, maintenance optimization alone cannot yield a really optimum maintenance plan. As operational inspections and maintenance are essential, there are merits to utilize their effects to structural design and meanwhile optimize them at the initial design stage when impacts of decisions are greater. This paper proposes a riskbased approach to holistic decision-making enveloping decisions and uncertainties affecting design, inspection and maintenance of fatigue-sensitive components. Decisions variables in structural scantling and operational maintenance are obtained holistically at the structural design stage by risk based optimization, based on quantitative assessment of the effectiveness of both structural scantling and maintenance interventions. Optimum fatigue reliability level is also obtained, informed by the effects of uncertainties and failure consequences. The method captures combined benefits of structural scantling and operational maintenance to fatigue reliability and risk mitigation and achieves optimum resource utilization and life cycle cost reduction. Advantages of the proposed method have been demonstrated via a numerical example, In comparison to alternative methods.

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“…Folgende Key‐Performance‐Indikatoren (KPI) hat die Arbeitsgruppe 2 (WG2) der COST TU1406 für Straßenbrücken ausgearbeitet: reliability (R), availability (A), maintainability (M), safety (S), security (Se), environment (E), costs (C), health (H), politics (P), rating/inspection (I), durablity (D). In einer COST‐TU1406‐Expertenrunde wurden für die Charakterisierung der „Kern“‐Performance‐Indikatoren (KPI ist eine kleinere Gruppe von signifikanten Performance‐Indikatoren) in einem weiteren Schritt folgende Kriterien definiert: PI sind Größen, welche (a) messbar, (b) quantifizierbar, (c) mit einem Zielwert vergleichbar, (d) für ein Ranking anwendbar, (e) für eine wirtschaftliche Entscheidung geeignet sein müssen und welche den KPI zugeordnet werden können.…”

Section: Homogenisierung Der Performancebasierten Begrifflichkeitenunclassified

Performance‐Indikatoren für die Bewertung von Strukturen aus Konstruktionsbeton auf europäischer Ebene nach COST TU1406

Strauß¹,

Ivanković

Mold³

et al. 2018

Bautechnik

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1 Allgemeines 1.1 Einleitung Straßenbrücken stellen funktional wichtige und bautechnisch komplexe Komponenten im Straßennetzwerk dar. Um sowohl die technischen als auch die gesellschaftli-chen Anforderungen an eine Straßenbrücke erfüllen zu können, werden regelmäßige Inspektionen über die gesamte Lebensdauer vorgenommen. Die Kosten für die Inspektionen und die Erhaltungsmaßnahmen einer Brücke sollen zudem in einem angemessenen Ausmaß gehalten werden. Zur Abwägung all dieser Punkte werden Qualitätskontrollpläne erstellt, die das Risiko einer frühzeitigen Abnutzung verhindern, die Kosten minimieren und gleichzeitig die Qualität gewährleisten sollten. Innerhalb Europas haben viele Staaten ihr eigenes Managementsystem entwickelt. Diese Systeme unterscheiden sich i. Allg. hinsichtlich der Art und der Vorgehensweise Das Qualitätsmanagement von Strukturen aus Stahl-und Spannbeton, insbesondere jener von Straßenbrücken unterscheidet sich innerhalb Europas stark von Staat zu Staat. Diese Publikation gibt nicht nur einen Überblick über den aktuellen Stand der Technik, sondern es wird ein Vorschlag für eine holistische Performance-Bewertung von Brücken aus Konstruktionsbeton vorgestellt. Um die Vorgehensweise bei der Qualitätskontrolle von Straßenbrücken und infolgedessen die Entscheidungsfindung zur Umsetzung von Instandhaltungsmaßnahmen auf einen einheitlichen Standard zu bringen, hat sich das europäsche Forschungsprojekt COST (European Cooperation in Science & Technology) Action TU1406 zum Ziel gesetzt, eine in Europa allgemein gültige Richtlinie zur Erstellung von Qualitätskontrollplänen zu entwickeln. Die COST TU 1406 befasst sich mit der Erhebung der für die Zustandsbeurteilung von Straßenbrücken relevanten Leistungsindikatoren (performance indicators). Um Daten in Bezug auf diese Performance-Indikatoren zu sammeln, wurden die Mitgliedsstaaten der COST Action ersucht, sämtliche Informationen aus bereits in Anwendung befindlichen Dokumenten, wie Richtlinien und Normen, sowie aus Forschungsdokumenten zu erheben. In diesem Beitrag werden die Prozesse hinsichtlich der Erhebung und Dokumentation der Daten sowie deren Evaluierung eingehend beleuchtet. Ein wesentlicher Teil war auch die Homogenisierung und Kategorisierung der Ergebnisse aus den Erhebungen, um in weiterer Folge Performance-Indikatoren zu identifizieren und diese dann sogenannten Key-Performance-Indikatoren zuzuordnen. Die Erhebung der Performance-Indikatoren und die Definition von Key-Performance-Indikatoren waren wesentliche Schritte zur Entwicklung einer standardisierten Richtlinie zur Erstellung von Qualitätskontrollplänen für Straßenbrücken auf europäischer Ebene. Performance indicators for the assessment of reinforced concrete structuresQuality control management of structural concrete, as well as of concrete road bridges shows a lot of differences within European countries. This article provides not only an overview of the state of the art, but presents also a holistic approach for the performance evaluation of structural concrete. To standardize the me...

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Reliability-Based Performance Indicators for Structural Members

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Bridge extreme stress prediction based on Bayesian dynamic linear models and non-uniform sampling

Bridge extreme stress prediction based on Bayesian dynamic linear models and non-uniform sampling

A holistic approach to risk-based decision on inspection and design of fatigue-sensitive structures

Performance‐Indikatoren für die Bewertung von Strukturen aus Konstruktionsbeton auf europäischer Ebene nach COST TU1406

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