Teoria probabilística estrutural
Introdução
Em geral
Confiabilidade estrutural ou confiabilidade estrutural é a aplicação de teorias de engenharia de confiabilidade a edifícios, casas, pontes e outros tipos de construção. A confiabilidade também é usada como uma medida probabilística de segurança estrutural.[1][2] A confiabilidade de uma estrutura é definida como o complemento da probabilidade de falha (Confiabilidade = 1 - Probabilidade de falha). A falha ocorre quando a carga total é maior que a resistência total da estrutura. A confiabilidade estrutural tornou-se uma filosofia de projeto bem conhecida no século 20 e poderia substituir as formas determinísticas tradicionais de projeto[3] e manutenção.[1].
Teoria
Tanto as cargas estruturais quanto as resistências são modeladas probabilisticamente como variáveis aleatórias. Com esta abordagem é calculada a probabilidade de falha de uma estrutura. Quando as cargas e resistências são explícitas e estatisticamente independentes, a probabilidade de falha pode ser calculada da seguinte forma.[1][2].
onde é a probabilidade de falha, é a função de distribuição cumulativa da resistência e é a densidade de probabilidade da carga, a variável é o valor da carga ou solicitação. Uma maneira alternativa seria escrever a probabilidade de falha como:.
onde 𝑋 é o vetor das variáveis básicas, e G(X), que é chamada de função de estado limite, pode ser uma reta, superfície ou volume que recebe a integral em sua superfície.
Métodos
Soluções analíticas
Quando a carga e a resistência são expressas explicitamente (como a equação (1) acima) e suas distribuições são normais, a integral da equação (1) tem uma solução de forma fechada como segue.
Método Monte Carlo
Na maioria dos casos, a carga e a resistência não são normalmente distribuídas. Portanto, é impossível resolver analiticamente as integrais das equações (1) e (2). O uso da simulação de Monte Carlo é uma abordagem que poderia ser usada nesses casos.[1][2][4].