CONFIABILIDADE ESTRUTURAL APLICADA A MODELOS NUMÉRICOS DE TRELIÇA PLANA EM REGIME ELASTOPLÁSTICO

Abstract

As treliças constituem um sistema estrutural de grande aplicabilidade em soluções de Engenharia. No campo da engenharia de estruturas, são diversas as iniciativas para melhorar a representação teórica e numérica do comportamento de sistemas estruturais. O desenvolvimento de modelos computacionais permite uma avaliação robusta do desempenho mecânico de estruturas, tanto na fase de projeto quanto ao longo de sua vida em serviço. Considerando-se a não linearidade observada na resposta de grande parte dos materiais estruturais, modelos elastoplásticos figuram como uma ferramenta adequada à descrição do comportamento de materiais dúcteis. A análise de confiabilidade estrutural permite que a probabilidade de falha da estrutura seja prevista, ainda na fase de projeto. Esta pode ser construída com base na avaliação das incertezas associadas às variáveis de projeto, as quais são descritas estatisticamente. Propõe-se neste trabalho uma análise confiabilística aplicada a modelos de elementos finitos para treliças metálicas, em regime elastoplástico, segundo um modelo de encruamento isotrópico. Incertezas oriundas da variabilidade do carregamento e das propriedades geométricas e mecânicas das barras são consideradas, de forma a estimar os níveis de segurança associados a estados limites últimos e de serviço, tais como ruptura da seção transversal, flambagem das barras e deslocamentos inadmissíveis. Palavras-chave: Confiabilidade Estrutural, Plasticidade, Elementos Finitos. RELIABILITY-BASED NUMERICAL MODELING OF ELASTOPLASTIC PLANE TRUSSES ABSTRACT The trusses stand out as a structural system widely applied in engineering solutions. In the field of Structural engineering, several efforts have been done to improve the theoretical and numerical representation of structural systems behavior. The development of computer models enables a robust assessment of the mechanical behavior of structures, both in the design phase and throughout its service life. Considering the nonlinearity observed in the response of most of the structural materials, elastoplastic models arise as a proper choice to the description of the behavior of several ductile materials. Reliability analysis allows the assessment of the structural probability of failure, so that it can be predicted since the design stage. This analysis can be built based on the evaluation of the uncertainties associated with design variables, which are described by random models. This paper addresses a reliability-based analysis applied to finite element models for steel plane trusses in elastoplastic regime, according to an isotropic hardening model. Some uncertainties related to the loads and to geometrical and mechanical properties of the bars are considered, in order to estimate the safety levels associated to ultimate and service limit states, such as cross-section rupture, buckling of bars and inadmissible displacements. Keywords: Structural Reliability, Plasticity, Finite Elements.