Estudo comparativo de métodos computacionais de avaliação de confiabilidade estrutural

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Main Author: Albuquerque, Carla Simone de
Publication Date: 2021
Format: Master thesis
Language: por
Source: Repositório Institucional da FURG (RI FURG)
Download full: https://repositorio.furg.br/handle/123456789/12000
Summary: Dissertação (mestrado)
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spelling Estudo comparativo de métodos computacionais de avaliação de confiabilidade estruturalComparative study of computational methods of evaluating of structural reliabilityConfiabilidade EstruturalProbabilidade de FalhaÍndice de ConfiabilidadeMonte CarloFOSMFORMSORMStructural ReliabityProbability of FailureReability IndexDissertação (mestrado)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.Safety is an essential requirement of a structural system. Reliability is an additional tool in process of growing and importance in engineering, as it allows us to quantify uncertainties in the design variables and, thus assisting in making more suitable decisions regarding the safety of a structure. The present work aims to compare and analyze structural reliability methods, applied to various examples of limit state functions. These methods are important tools for this analysis, because they identify and quantify uncertainties in random variables, allowing the evaluation of the probability of failure of the structure. Structural reliability methods were programmed and simulated in the Python language. After programming, a comparative study of the use of the studied methods (Monte Carlo simulation and transformation methods) was carried out, taking into account the results of the reliability index and failure probability. The performance of these methods was verified and analyzed through nineteen examples of linear, non linear, implicit and explicit limit state functions. The results indicate that the simulation of Monte de Carlo brute force (MCFB) and with importance sampling (MCAI) proved to be quite efficient for the examples studied in this work, with values equal to or very close to the reference values of literature. The First Order and Second Moment Method (FOSM) presented limitations in some examples, when the basic random variables are not normal and the limit state function is nonlinear. The first order reliability method (FORM) works with a linearization of the failure surface, so for functions with high non-linearity it does not work well. The second order reliability method (SORM) has improved the FORM results by including additional information about the curvature of the limit state function. Finally, the codes programmed and simulated in Python language proved to be very efficient for all methods, as the results were very fast and accurate for the analysis performed.Real, Mauro de VasconcellosAlbuquerque, Carla Simone de2025-01-07T19:34:42Z2025-01-07T19:34:42Z2021info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfALBUQUERQUE, Carla Simone de. Estudo comparativo de métodos computacionais de avaliação de confiabilidade estrutural. 2021. 132 f. Dissertação (mestrado) - Programa de Pós-Graduação em Modelagem Computacional, Instituto de Matemática, Estatística e Física, Universidade Federal do Rio Grande, Rio Grande, 2021.https://repositorio.furg.br/handle/123456789/12000porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da FURG (RI FURG)instname:Universidade Federal do Rio Grande (FURG)instacron:FURG2025-01-07T19:34:46Zoai:repositorio.furg.br:123456789/12000Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.furg.br/oai/request || http://200.19.254.174/oai/requestrepositorio@furg.br||sib.bdtd@furg.bropendoar:2025-01-07T19:34:46Repositório Institucional da FURG (RI FURG) - Universidade Federal do Rio Grande (FURG)false
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