Probabilistische Sicherheitsanalyen und Fragilitätskurven

Seismische Fragilitätskurven beschreiben als kumulative Verteilungsfunktionen den Zusammenhang zwischen Einwirkungsgrößen und der Versagenswahrscheinlichkeit. In der einfachsten Form können die Kurven auf Grundlage von Schadensauswertungen und Ingenieurerfahrung empirisch aufgestellt werden. Eine höhere Aussagegenauigkeit ergibt sich, wenn die Fragilitätskurven auf Grundlage experimenteller Untersuchungen oder Simulationen ermittelt werden. Ein Beispiel für einen klassischen Lösungsansatz sind Monte-Carlo-Simulationen, in denen auf der Einwirkungsseite Belastungsintensitäten als stochastisch betrachtet wird. Auf der Widerstandsseite werden die Streuungen durch entsprechende Verteilungsfunktionen berücksichtigt, die kontinuierlich oder mit Zufallsfeldern Berücksichtigung finden können.

Zur Reduzierung des Rechenaufwands kann nach dem Konzept des „Design of experiments“ (DOE) für jede berücksichtigte Einwirkungsintensität ein „Response surface model“ (RSM – „Metamodell“) in Abhängigkeit der signifikanten Einflussparameter aufgestellt werden, dass einen funktionalen Zusammenhang zwischen den Eingabeparametern und den Antwortgrößen darstellt. Mit den Metamodellen ist eine effiziente Bestimmung der Fragilitätskurven möglich. Für die Durchführung probabilistischer Sicherheitsbetrachtungen wird die Berechnungssoftware ANSYS eingesetzt, für die spezielle Programmroutinen in der ADPL-Programmiersprache entwickelt wurden.