Segurança da Estrutura

Segurança estrutural

 Projetos sempre foram realizados sob condições de incertezas quanto às ações e resistência e, as estruturas sempre foram projetadas para resistir a ações maiores do que as realmente esperadas. Historicamente havia dois métodos básicos de se impor esta condição de resistência maior do que as solicitações:

   Projeto em ações últimas, em que a ação total é majorada por um coeficiente de segurança e o projetista demonstra que a estrutura ou elemento estrutural considerado pode suportar esta ação majorada. Simbolicamente, isto pode ser expresso por:

γSS≤R (1)

onde:

γS é um coeficiente de segurança aplicado ao carregamento S é o carregamento (ações ou solicitações) na estrutura R é a resistência da estrutura

  Projeto em tensões admissíveis, em que a tensão do material é limitada por alguma fração de sua tensão de falha e o projetista demonstra que, sob o

carregamento esperado ou especificado, a tensão alcançada não excede o valor admissível. Isto tem sido expresso simbolicamente por: Análise da segurança no projeto de estruturas: método dos estados limites

onde:

γm é um coeficiente de segurança aplicado à tensão última do material

 A equação 1 poderia tratar com diferentes níveis de incerteza das várias ações atuantes na estrutura, aplicando-se coeficientes distintos a cada uma destas ações. Analogamente a equação 2 pode representar também o caso onde dois ou mais materiais diferentes são utilizados, como por exemplo o concreto armado, aplicando coeficientes diferentes nas tensões últimas do aço e concreto, de acordo com o grau de incerteza associado a cada resistência respectivamente.

 Do argumento anterior percebe-se um passo óbvio para combinar estas duas aproximações para introdução da segurança nas estruturas, que seria a introdução de coeficientes de segurança separados em cada tipo de ação e em cada material usado, sendo esta a aproximação adotada pelo novo método de introdução da segurança que surgiria, o cálculo em estados limites.

 Além disto, já se havia percebido também a possibilidade de se quantificar probabilisticamente algumas das incertezas associadas a um projeto estrutural. Vale comentar que o conceito de que uma aproximação probabilística poderia fornecer uma forma razoável para definir os coeficientes de segurança não era novo quando o método dos coeficientes parciais de segurança foi criado e, foi somente natural que a possibilidade de definir estes coeficientes por meios estatísticos deveria ser considerada.

 É importante ressaltar ainda que o método dos coeficientes parciais é a ferramenta utilizada para a aplicação do princípio dos estados limites, ou seja, os estados limites de cada projeto específico são verificados com a aplicação de coeficientes de cálculo individuais a cada variável do problema (coeficientes parciais).

As duas maiores causas de mau funcionamento estrutural são aquelas quantificáveis por teoria probabilística racional e aquelas devidas a causas irracionais. Solicitação S Resistência R

Probabilidade de Falha = P (R<S)

Densidade de Probabilidade

 

( Figura )- Funções de distribuição das solicitações e resistência.

As causas quantificáveis são as coincidências de resistência excepcionalmente baixa e solicitações excepcionalmente altas (figura 1). Estes são os domínios de normas de cálculo estrutural, e eles afetam os valores dos coeficientes que fornecem as margens de segurança, por exemplo fatores de segurança, coeficientes de ponderação das ações, coeficientes de resistência.

As causas irracionais de falha são relacionadas a erro humano. Embora tenha havido vários esforços para quantificar alguns aspectos do erro humano, as principais formas de evitar tal erro são: controle de qualidade no escritório de cálculo e local de construção, educação, desincentivos aos erros (leis e punições), e apontamento de honestidade e integridade de todos os participantes do processo. A maioria das falhas de estruturas são causadas por erro humano e a fuga de tais erros é uma importante atividade dentro do processo de construção.

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