Estudo comparativo de métodos computacionais de avaliação de confiabilidade estrutural
Autor: Carla Simone de Albuquerque (Currículo Lattes)
Resumo
A segurança é um requisito essencial de um sistema estrutural. A confiabilidade é uma ferramenta adicional que está em processo de crescimento e importância na engenharia, por permitir quantificar incertezas nas variáveis de projeto e, assim, auxiliar na tomada de decisões mais adequadas em relação à segurança de uma estrutura. O presente trabalho tem por objetivo comparar e analisar métodos de confiabilidade estrutural, aplicados a vários exemplos de funções de estado limite. Esses métodos são ferramentas importantes para essa análise, pois identificam e quantificam incertezas em variáveis aleatórias, permitindo avaliar a probabilidade de falha da estrutura. Os métodos de confiabilidade estrutural foram programados e simulados na linguagem Python. Após a programação foi realizado um estudo comparativo da utilização dos métodos estudados (Simulação de Monte Carlo e métodos de transformação), levando em consideração os resultados do índice de confiabilidade e probabilidade de falha. O desempenho desses métodos foi verificado e analisado através de dezenove exemplos de funções de estado limite lineares, não lineares, implícitas e explícitas. Os resultados indicam que a simulação de Monte de Carlo força bruta (MCFB) e com amostragem por importância (MCAI) se mostraram bastante eficientes para os exemplos estudados neste trabalho, com valores iguais ou bem próximos aos valores de referência da literatura. O método de primeira ordem e segundo momento (FOSM) apresentou limitações em alguns exemplos, quando as variáveis aleatórias básicas não são normais e a função estado limite é não linear. O método de confiabilidade de primeira ordem (FORM) trabalha com uma linearização da superfície de falha, dessa forma, para funções com alta não linearidade não funciona bem. O método de confiabilidade de segunda ordem (SORM) melhorou os resultados do FORM, incluindo informações adicionais sobre a curvatura da função estado limite. Por fim, os códigos programados e simulados na linguagem Python se mostraram bem eficientes para todos os métodos, pois os resultados foram bastante rápidos e precisos para as análises realizadas.