Confiabilidade estrutural de pórticos metálicos planos

Fazer Download...

Publicada em 16/12/2016

Discente: Danilo Luiz Mapa

Resumo:

Existem várias fontes de incertezas na análise estrutural, que devem ser consideradas em uma avaliação adequada da segurança estrutural. As normas de projeto estrutural têm tradicionalmente adotado o uso de coeficientes parciais de segurança para lidar com a presença de incertezas. Entretanto, a metodologia baseada em coeficientes parciais de segurança não permite o real conhecimento dos níveis de segurança de uma estrutura. O emprego de métodos para análise de confiabilidade estrutural possibilita quantificar, de forma probabilística, a segurança de uma estrutura, visto que permite a avaliação da probabilidade de violação de estados limites relevantes ao projeto estrutural. No presente trabalho foi desenvolvida em ambiente MATLAB uma ferramenta computacional objetivando realizar a análise de confiabilidade de pórticos metálicos planos via análise estrutural avançada em elementos finitos, considerando os efeitos da não linearidade geométrica e da flexibilidade das ligações. A ferramenta desenvolvida emprega o método analítico FORM e o método de simulação de Monte Carlo para avaliar a probabilidade de falha de funções de desempenho formuladas para estados limites últimos de resistência e estados limites de deslocamentos em serviço, possibilitando avaliar o nível de segurança de estruturas com comportamento não linear. Para realização de análise estrutural avançada dos pórticos planos adotou-se o programa Computacional System for Advanced Structural Analysis (CS-ASA) desenvolvido por Silva (2009). Utilizando a ferramenta computacional desenvolvida, realizou-se a análise de confiabilidade estrutural de diversos exemplos numéricos de pórticos metálicos planos encontrados na literatura. Mediante a análise dos resultados obtidos e comparação com os resultados encontrados por outros autores, foi possível validar a implementação computacional realizada, atestando sua precisão e eficiência na análise de confiabilidade estrutural de pórticos metálicos planos. Os resultados dos exemplos numéricos mostraram ser essencial considerar a presença das ligações semirrígidas e os efeitos da não linearidade geométrica na análise e no projeto de pórticos.

Abstract:

There are various sources of uncertainty in structural analysis and these uncertainties should be considered in order to make proper assessment of structural safety. Design guidelines and codes have traditionally adopted partial safety factors to deal with the presence of uncertainties. However, partial safety factors may fail to convey the actual margin of the structures safety. The reliability methods make it possible to quantify, in a probabilistic way, the safety of a structure, since it allows the evaluation of the limit states violation probability, which are relevant to the structural design. In the present work, a computational tool was developed in MATLAB aims to perform the reliability analysis of two-dimensional steel frames, through advanced finite element structural analysis, considering the effects of geometric nonlinearity and semi-rigid connections. The tool developed employs the FORM method and the Monte Carlo simulation method to evaluate the probability of performance functions failure formulated in terms of the ultimate and serviceability limit states, making it possible to evaluate the safety level of structures with nonlinear behavior. In order to perform advanced structural analysis of steel frames, the program Computational System for Advanced Structural Analysis (CS-ASA) developed by Silva (2009) was adopted. Using the computational tool developed, the structural reliability analysis of several numerical examples of two-dimensional steel frames found in the literature was carried out. By analyzing the obtained results and comparing with the results found by other authors, it was possible to validate the computational implementation, attesting its accuracy and efficiency in the structural reliability analysis of steel frames. The results of the numerical examples show that it is essential to properly consider the presence of partially restrained connections and the effects of geometric nonlinearity in the analysis and design of frames.

Palavras-chave:

Structural reliability; 2D steel frames; MATLAB; advanced structural analysis; partially restrained connections

Áreas de Concentração:

- Mestrado: Construção Metálica

Orientadores:

- Marcílio Sousa da Rocha Freitas

Banca Examinadora:

Prof. Marcílio Sousa da Rocha Freitas, UFOP (Presidente)
Prof. Ricardo Azoubel da Mota Silveira, UFOP
Prof. Francisco de Assis das Neves, UFOP
Prof. André Luis Riqueira Brandão, UNIFEI - Campus Itabira/MG

Voltar