Otimização estrutural baseada em confiabilidade

Resumo

Projetos de engenharia devem ser robustos em relação às incertezas inerentes à resistência dos materiais, às ações estruturais e aos modelos de calculo utilizados. Esta percepção deu origem à otimização estrutural baseada em confiabilidade ou RBDO - Reliability Based Design Optimization -, na qual restrições de projeto são escritas em termos de probabilidades de falha admissíveis. Uma revisão da literatura revela que, na maior parte dos trabalhos, restrições determinísticas envolvendo coeficientes de segurança e modos de falha individuais são substituídas por restrições probabilísticas envolvendo probabilidades de falha admissíveis para cada modo de falha! Claramente, isto é herança de uma abordagem determinística do problema. Há duas formas mais consistentes de formular o problema, que não foram exploradas a fundo na literatura: estabelecer restrição em termos da probabilidade de falha admissível do sistema; quantificar custos de falha e resolver um problema sem restrições, de minimização dos custos esperados totais. As duas formulações permitem encontrar o ponto ótimo de compromisso entre os diferentes modos de falha de um sistema estrutural, bem como a margem de segurança ótima em relação a cada modo. A formulação que incorpora os custos esperados de falha, também conhecida como otimização de riscos, permite ainda buscar pelo ponto ótimo de compromisso entre segurança e economia em sistemas estruturais. Dentro do escopo descrito acima, o presente projeto de pesquisa engloba seis linhas de ação: A. Estratégias para solução de problemas RBDO com restrição na probabilidade de falha do sistema; B. Estratégias para solução de problemas de otimização de riscos; C. Utilização de meta-modelos para acelerar a solução de problemas de otimização sob incertezas; D. Aplicação ao projeto robusto de sistemas estruturais, considerando colapso progressivo; E. Aplicação ao projeto baseado em desempenho de sistemas estruturais; F. Aplicação ao projeto probabilístico de poços de petróleo. As linhas A. a C. acima são linhas de desenvolvimento teórico. As linhas D. a F. envolvem aplicações a problemas práticos de engenharia de estruturas. Todas as linhas apresentam desafios tecnológicos a ser superados. (AU)