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A comparative study of structural optimization formulations based on risk

Grant number: 08/02214-0
Support Opportunities:Scholarships in Brazil - Master
Start date: September 01, 2008
End date: February 28, 2010
Field of knowledge:Engineering - Civil Engineering - Structural Engineering
Principal Investigator:André Teófilo Beck
Grantee:Wellison José de Santana Gomes
Host Institution: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brazil

Abstract

É sabido que a solução de um problema de engenharia depende da maneira como o problema é formulado. Esta realidade não é diferente em problemas de otimização estrutural. Este projeto visa estudar comparativamente três formulações de otimização estrutural: otimização determinística, otimização baseada em confiabilidade e otimização de risco estrutural. Para efeitos de comparação, informações sobre risco de falha estrutural serão incorporadas nas três formulações. Neste projeto, entende-se por risco o produto da probabilidade de falha pelo custo de falha. O risco total é obtido a partir de um somatório que inclui os diversos modos de falha da estrutura. A otimização determinística permite obter estruturas mecanicamente eficientes, mas não endereça aspectos de segurança estrutural e custos esperados de falha. A otimização baseada em confiabilidade supre esta lacuna, mas exige a determinação de uma confiabilidade mínima, que deve ser definida subjetivamente. A otimização de risco estrutural permite equacionar o balanço entre segurança e custo de uma estrutura, e encontrar o nível de segurança ótimo em função dos custos esperados totais. O estudo visa determinar as limitações de cada formulação e demonstrar como os resultados dependem do escopo no qual o problema de otimização estrutural é formulado. Sabe-se que a otimização determinística, por não incluir explicitamente a questão da segurança na formulação, faz com que mais modos de falha sejam projetados contra o limite, o que provoca uma redução na confiabilidade da estrutura. A otimização baseada em confiabilidade endereça a questão da segurança, mas os resultados dependem do valor da confiabilidade mínima utilizado como restrição. A otimização de risco complementa as demais ao endereçar a questão do nível de segurança ótimo. Combinando estas formulações, pode-se encontrar uma estrutura otimizada em termos de eficiência mecânica bem como no compromisso entre segurança e custo. Este projeto tem aplicação direta a vários problemas relacionados com o desenvolvimento tecnológico do Brasil, como por exemplo, a otimização de estruturas civis, off-shore e aeroespaciais. (AU)

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Scientific publications
(The scientific publications listed on this page originate from the Web of Science or SciELO databases. Their authors have cited FAPESP grant or fellowship project numbers awarded to Principal Investigators or Fellowship Recipients, whether or not they are among the authors. This information is collected automatically and retrieved directly from those bibliometric databases.)
BECK‚ A.T.; GOMES‚ W.J.S.. A comparison of deterministic‚ reliability-based and risk-based structural optimization under uncertainty. PROBABILISTIC ENGINEERING MECHANICS, v. 28, p. 18-29, . (08/02214-0)
Academic Publications
(References retrieved automatically from State of São Paulo Research Institutions)
GOMES, Wellison José de Santana. On the effects of uncertainty on optimum structural design. 2010. Master's Dissertation - Universidade de São Paulo (USP). Escola de Engenharia de São Carlos (EESC/SBD) São Carlos.