Otimização de Custos sobre o Ciclo de Vida de Sistemas Estruturais sujeitos à Fadiga considerando impacto de Incertezas Epistêmicas: economia, segurança, e redução da pegada de carbono do ambiente construído

• Processo: 25/00571-5
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de julho de 2025
• Data de Término da vigência: 30 de junho de 2028
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Civil - Estruturas
• Pesquisador responsável: André Teófilo Beck
• Beneficiário: Nophi Ian Delos Reyes Biton
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Assunto(s): Fadiga Otimização
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: built environment carbon emissions | fatigue | Optimization | Risk Analysis | structural reliability | System reliability | Confiabilidade e Segurança das Estruturas

Resumo

A fadiga é responsável por 50 a 90% de todas as falhas estruturais, com impacto significativo nos custos de operação, inspeção, manutenção e falhas. Em sistemas estruturais complexos, a falha por fadiga é gerenciada por margens de segurança, redundância e operações de Inspeção e Manutenção (I&M). Estas últimas são custosas e sujeitas a erros, pois fissuras existentes podem ser difíceis de identificar. A redundância evita o colapso de sistemas estruturais devido à falha por fadiga de um único elemento, mas também é cara e adiciona complexidade ao sistema. A teoria convencional de Confiabilidade Estrutural (CE) afirma que erros (graves) no projeto, construção, operação e I&M de sistemas estruturais devem ser tratados por meio do Controle de Qualidade. No entanto, o Controle de Qualidade não é perfeito; por isso, alguns erros ainda passam, impactando a segurança estrutural. Desafiando a teoria convencional de CE, os autores mostraram que a redundância ideal do sistema e as estratégias de inspeção são variáveis dependentes, exigindo formulações de otimização de ciclo de vida baseadas em risco. Nessas formulações, são calculados os custos de materiais, fabricação, I&M e os custos esperados de falha; a solução ótima minimiza os custos totais esperados ou as emissões de gases de efeito estufa. Tais soluções são altamente suscetíveis a incertezas de natureza epistêmica, que serão abordadas usando o conceito de probabilidade de falha latente, proposto recentemente pelo supervisor. Este projeto abordará o ciclo de vida otimizado de estruturas, como plataformas offshore sujeitas a ondas e edifícios de aço expostos à fadiga de baixo ciclo sob ventos extremos.