6 - Risco estrutural e confiabilidade estrutural

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Risco estrutural e 
confiabilidade 
estrutural 
Confiabilidade estrutural 
 
A confiabilidade de uma estrutura é a capacidade que ela tem de cumprir 
seu propósito de projeto por um determinado período de tempo. Para 
quantificar a segurança de uma determinada estrutura pode ser 
utilizadas técnicas de confiabilidade estrutural. 
 
Sistemas estruturais devem ser projetados considerando-se sua 
funcionalidade e custos de construção e operação. Os custos estão 
relacionados aos riscos que a estrutura oferece, e os riscos, por sua vez, 
à probabilidade de falha e aos custos da falha. Os custos esperados com 
falhas reduzem à medida em que se aumenta a segurança da estrutura. 
A segurança de uma estrutura está relacionada com os coeficientes de 
segurança utilizados no projeto e a redução de custos de uma estrutura, 
vai depender, consequentemente, da otimização da sua segurança, que 
é feita através de confiabilidade. 
 
FORM 
 
Com o objetivo de reduzir o tempo com simulação computacional com a 
determinação de índices de confiabilidade diversos métodos têm sido 
propostos, como o método FORM (First Order Reliability Method). 
 
O método FORM ou Método de Confiabilidade de Primeira Ordem, foi 
originalmente desenvolvido para avaliar a confiabilidade de estruturas. O 
nome FORM vem do fato de que a função de desempenho é aproximada 
pela expansão de Taylor de primeira ordem (linearização). 
 
SORM 
 
Como o próprio nome indica, o Método de Confiabilidade de Segunda 
Ordem (SORM – Second Order Reliability Method) usa a expansão de 
Taylor de segunda ordem para aproximar a função de desempenho. 
 
Estado Limite 
 
Como a definição de falha é relativa, o conceito de estado limite é 
utilizado para definir a falha de uma estrutura no contexto de 
confiabilidade. 
O estado limite é um contorno, a borda entre o que é desejável e o que 
não é desejável com relação a performance de uma estrutura. 
 
O desempenho de determinada estrutura deve ser descrito em termos de 
um conjunto de estados limite que separam estados desejados de 
funcionamento de estados adversos. Os estados limites são divididos em 
classes: 
 
1. Estados limites últimos: São relativos ao colapso da estrutura ou 
qualquer outra forma de ruína da estrutura e sua completa 
paralisação; 
2. Estados limites de serviço: São relativos à durabilidade da 
estrutura, ou sua degradação gradual, aparência, conforto, etc. 
3. Estados limites de fadiga: São relativos à perda de resistência da 
estrutura devido ao carregamento cíclico. 
 
Para cada estado limite as variáveis relevantes devem ser identificadas. 
 
A probabilidade de falha é uma medida probabilística de violação de 
estados limite e é representada por uma função de desempenho. 
 
Probabilidade de falha 
 
A confiabilidade também pode ser considerada como a probabilidade de 
segurança, ou como comumente definida, é o complemento da 
probabilidade de falha (= 1 - pf). 
 
Geralmente, as estimativas de probabilidade baseiam-se na noção de 
que a incerteza associada a uma variável básica pode ser representada 
por uma função densidade de probabilidade. No entanto, nem sempre é 
possível calcular as probabilidades dessa forma sem que se perca 
informação. 
 
Uma estimativa de falha baseada em probabilidade deve incorporar 
também outros fatores como, por exemplo, descrever a qualidade de um 
dano, ou a probabilidade de erro humano. 
 
Classificação de consequência da falha 
 
As classes de consequência de falhas de estruturas, baseada no 
quociente entre custos totais (custos de construção e custos diretos de 
falhas) e custos de construção, são: 
• Leves: Os riscos à vida ou os riscos econômicos associados à falha 
são pequenos ou negligenciáveis. 
• Moderadas: Os riscos à vida ou os riscos econômicos associados 
à falha são médios ou são consideráveis. 
• Graves: Os riscos à vida ou os riscos econômicos associados à 
falha são altos ou significativos. 
• Extrema: Nestes casos, os riscos são muito altos, deve-se 
considerar não construir a estrutura. 
 
 
Atividade extra 
A busca pela otimização da relação custo x benefício nos projetos de 
engenharia têm motivado análises baseadas em confiabilidade. Assim, 
muitos estudos têm sido feitos buscando as melhores ferramentas e 
métodos para este tipo de análise. 
O trabalho de Ferreira, E. Guasti, cujo título é Análise de confiabilidade 
estrutural via método SORM DG. (Tese de Doutorado em Engenharia 
Civil, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2015.), apresenta 
informações sobre o método SORM, além de falar sobre o FORM e sobre 
o método Monte Carlo. 
Este trabalho está disponível em: 
 
 
 
Referência Bibliográfica 
• Andrzej S. Nowak; Kevin Collins. Reliability of Structures. First 
Edition, McGraw-Hill, 2000. 
• Robert E. Melchers; André T. Beck. Structural Reliability Analysis 
and Prediction. Third Edition, John Wiley & Sons Ltd, 2018. 
http://www.repositorio.ufop.br/jspui/handle/123456789/6411
• Procópio, C. Revisão Sobre Confiabilidade Estrutural Aplicada Em 
Problemas Mecânicos. Trabalho de Conclusão de Curso, 
Universidade Tecnológica Federal do Paraná, 2016.