One of the crucial quantities of probabilistic seismic risk assessment studies is the fragility curve, which represents the probability of failure of a mechanical structure conditional to a scalar measure derived from the seismic ground motion. Estimating such curves is a difficult task because for most structures of interest, few data are available, whether they come from complex numerical simulations or experimental campaigns. For this reason, a wide range of the methods of the literature rely on a parametric log-normal model. Bayesian approaches allow for efficient learning of the model parameters. However, for small data set sizes, the choice of the prior distribution has a non-negligible influence on the posterior distribution, and therefore on any resulting estimate. We propose a thorough study of this parametric Bayesian estimation problem when the data are binary (i.e. data indicate the state of the structure, failure or non-failure). Using the reference prior theory as a support, we suggest an objective approach for the prior choice to simulate a posteriori fragility curves. This approach leads to the Jeffreys prior and we prove that this prior depends only of the ground motion characteristics, making its calculation suitable for any equipment in an industrial installation subjected to the same seismic hazard. Our proposal is theoretically and numerically compared to those classically proposed in the literature by considering three different case studies. The results show the robustness and advantages of the Jeffreys prior in terms of regularization (no degenerate estimations) and stability (no outliers of the parameters) for fragility curves estimation.


翻译:概率地震风险评估研究的关键数量之一是脆弱性曲线,这是机械结构以地震地面运动产生的斜度测量为条件的故障概率。估计这种曲线是一项艰巨的任务,因为对于大多数感兴趣的结构而言,很少有数据,无论是复杂的数字模拟还是实验性运动,因此,文献中的许多方法都依赖于一个参数逻辑正常模型。贝叶斯方法有助于有效地学习模型参数。然而,对于小数据集规模而言,选择先前分发的机械结构对海平面分布以及由此产生的任何估计都具有不可忽略的影响。我们提议在数据为二进制(即,数据表明结构状况、故障或非失灵)的情况下,彻底研究这种对巴伊西亚的偏差估算问题。我们建议,利用先前的理论作为支持,我们建议一种客观的估算方法,在之前选择模拟一个后期脆弱性曲线。对于以前分发的方法,只能对海平面分布的参数产生不可忽略的影响,因此对由此产生的任何估计结果产生任何影响。我们建议,如果数据是二进制的,那么,那么,则对平流结构的估算问题进行透彻的精确性分析,则要根据我们提出的数字性研究,要用一个不同的模型来计算。

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