Estrutura do trabalho

Esta Dissertação está dividida em 5 capítulos e apêndices do A ao F. No presente capítulo é apresentada uma breve introdução do papel da confiabilidade estrutural em normas de projeto, além de uma visão geral do trabalho desenvolvido incluindo as justificativas, os objetivos e a metodologia adotada.

O Capítulo 2 apresenta uma introdução à confiabilidade estrutural, incluindo teoria e métodos de análise da confiabilidade. Neste capítulo também são apresentadas as estatísticas das variáveis básicas das propriedades mecânicas do material, propriedades geométricas e ações.

O Capítulo 3 apresenta algumas considerações sobre perfis formados a frio. Também são apresentadas as recomendações de cálculo da NBR 14762:2010 e AISI S100:2016 relativas ao dimensionamento de barras submetidas à força axial de compressão.

O Capítulo 4 apresenta o banco de dados de ensaios de barras que foram utilizados na obtenção das estatísticas do coeficiente profissional. São realizadas abordagens sobre a referência de cada conjunto de dados, além da descrição dos programas experimentais de análise de confiabilidade, avaliação da confiabilidade de barras. São apresentados os resultados das estatísticas do coeficiente profissional. Também são apresentados os resultados da calibração, representados pelo coeficiente de ponderação da resistência correspondente a cada estado-limite estudado.

O Capítulo 5 apresenta as conclusões acerca do trabalho realizado e sugestões para trabalhos futuros.

O Apêndice A apresentam o banco de dados completo com detalhes sobre cada arranjo experimental, juntamente com as relações entre os valores das resistências medidas ou ensaiadas e as previstas pelas equações de projeto (previsões normativas).

O Apêndice B apresentam os gráficos da distribuição de probabilidade correspondente aos agrupamentos citados no trabalho.

O Apêndice C apresentam os gráficos da relação índice de esbeltez versus erro do modelo correspondente aos agrupamentos citados no trabalho.

O Apêndice D apresentam os gráficos dos fatores de importância de cada variável do problema correspondente aos agrupamentos citados no trabalho.

O Apêndice E apresentam tabelas e gráficos da probabilidade de falha e os índices de confiabilidade correspondente aos agrupamentos citados no trabalho.

O Apêndice F apresentam os gráficos da variação dos coeficientes de ponderação da resistência correspondente aos agrupamentos citados no trabalho.

CAPÍTULO 2

2 FUNDAMENTOS DA CONFIABILIDADE ESTRUTURAL

O conhecimento e experiência de muitos engenheiros ao logo dos anos contribuíram com o desenvolvimento das normas de projeto em relação aos coeficientes de segurança. Os engenheiros frequentemente por meio da aplicação de coeficientes de segurança ou fatores de sobrecarga dimensionam estruturas conservadoras. Logo é comum encontrarmos estruturas que são superdimensionadas e onerosas, onde podem ocorrer falhas, pois uma eventual perda de vidas não pode ser compensada em um evento catastrófico. O projeto estrutural é a técnica de criar uma estrutura que desempenhe sua função satisfatoriamente. (GALAMBOS, 1992).

Uma estrutura deve ser bem projetada para ser segura, ter boas condições de utilização e otimizada em termos de custos, entretanto, alcançar este princípio de otimização na prática, não é fácil. (GALAMBOS et al. 1982). Ou seja, falar em segurança é dizer que a estrutura não irá falhar ou romper-se durante sua vida útil, evitando acidentes e prejuízo econômico, porque uma estrutura com problemas no projeto pode ocasionar excessos de manutenção.

Uma estrutura deve ser projetada prevendo-se a possibilidade de excesso de carga, que pode surgir a partir de mudanças no uso para o qual foi proposta, subestimação dos efeitos das cargas, simplificação na análise estrutural e variações no processo construtivo, como a resistência dos materiais ser menor do que a especificada, bem como desvios nas dimensões dos componentes estruturais. (SALMON; JOHNSON, 1990).

Um estado-limite pode ser considerado para cada um dos requisitos, incluindo a segurança em relação ao colapso da estrutura ou danos até um certo limite (deflexões máximas, por exemplo), para que o desempenho da estrutura seja satisfatório. A violação de um estado-limite pode ser definida como o ponto em que se atinge uma condição inadequada da estrutura. Na Tabela 3 estão exemplificados alguns estados-limites.

Tabela 3 – Estados-limites típicos para estruturas

Tipo de Estado-limite Descrição

Último

Perda de equilíbrio da estrutura, admitida como corpo rígido;

Esgotamento da capacidade resistente da estrutura; Colapso progressivo;

Ressonância ou amplificações dinâmicas; Fadiga.

Serviço

Perda dos requisitos de durabilidade e aparência; Conforto do usuário e boa utilização da estrutura; Vibrações excessivas.

Fonte: Elaborada pela autora com dados extraídos de ALVES (2014).

Assim, com objetivo de atender os requisitos de segurança, economia e desempenho, o dimensionamento e a execução da estrutura projetada devem ser feitas de forma racional utilizando as normas técnicas.

O estudo da confiabilidade estrutural consiste na análise da probabilidade de violação de um estado-limite de um dado sistema estrutural, ou seja, está relacionada com as variáveis que descrevem o sistema estrutural, mais precisamente com a variabilidade das mesmas. Esta variabilidade apresenta-se nos sistemas estruturais sob forma de incertezas. A identificação das incertezas existentes no projeto é o passo inicial no processo dos cálculos e dimensionamentos.

As incertezas relacionadas aos erros humanos passam a ser mais influentes quando a confiabilidade “nominal” é usada como uma medida de segurança de uma estrutura contra o critério de risco mais geral. No entanto, tal influência não altera o valor mais apropriado da confiabilidade “nominal”. Por esta razão é racional o uso de medidas de segurança nominais para a verificação de projetos e avaliação de risco, bem como nas normas de dimensionamento estrutural. (MELCHERS, 1999).

Contudo, várias incertezas aparecem no dimensionamento de uma estrutura com perfis formados a frio, por exemplo, a resistência ao escoamento do aço, o módulo de elasticidade do material, entre outros.

Neste contexto, independente do formato do critério adotado, garantindo a segurança estrutural, normas de dimensionamento se tornaram necessárias no intuito de buscar uma maior uniformidade. Os critérios de dimensionamento devem ser desenvolvidos de maneira que possam ser usados pelos profissionais de forma simples, para não ocorrer complicações desnecessárias.