Segurança estrutural: uma introdução com aplicações à segurança de estruturas existentes

• Autor(a) principal: Jacinto, Luciano
• Data de Publicação: 2023
• Tipo de documento: Livro
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.21/17162
• topic: Engenharia civil; Estruturas; Segurança de estruturas; Probabilidade

As expetativas da sociedade relativamente à segurança das construções são muito elevadas. A ocorrência de colapsos estruturais é em geral muito pouco tolerada, em especial quando daí resultam perdas humanas. Não admira, por isso, que o tema da segurança estrutural tenha atraído a atenção de muitos investigadores ao longo dos tempos. Visto que o problema do dimensionamento e verificação da segurança das estruturas envolve tomar decisões em face de incertezas significativas, tais investigadores têm defendido que a abordagem probabilística do problema é a mais satisfatória. Neste respeito, cabe aqui uma referência especial à atividade pioneira dos engenheiros Julio Ferry Borges e Mário Castanheta, cujos trabalhos de investigação no domínio da segurança estrutural, realizados no LNEC a partir da década de 50, mereceram ampla aceitação e reconhecimento internacionais. Graças ao empenho notável desses e de outros investigadores daquele período, a segurança estrutural, até então tratada essencialmente de forma determinística, passou a ser analisada de forma mais racional e consistente. A aplicação de conceitos probabilísticos no dimensionamento e verificação da segurança das estruturas deu origem a uma teoria conhecida atualmente como teoria da fiabilidade estrutural. Esta teoria está hoje bem consolidada e documentada, mas é pouco utilizada no dimensionamento das estruturas, embora a regulamentação atual o permita. A abordagem alternativa baseia-se no bem conhecido método dos coeficientes parciais de segurança. Devido à sua simplicidade e a um registo histórico bem-sucedido com a sua aplicação no projeto de estruturas, esse método é, e continuará a ser, o método principal de verificação da segurança de estruturas novas. No entanto, no domínio das estruturas existentes, a tendência atual é o uso cada vez mais generalizado de ferramentas probabilísticas. Uma das razões é que tais ferramentas permitem, de forma mais consistente, quantificar as diferentes fontes de incerteza, que são específicas da estrutura em avaliação. A regulamentação para estruturas novas aplica-se a populações de estruturas relativamente vastas, pelo que os coeficientes de segurança aí especificados poderão não traduzir corretamente as incertezas de uma estrutura particular em avaliação. Outra razão tem a ver com o facto de os trabalhos de reforço serem em geral muito onerosos, justificando avaliar a segurança da forma mais rigorosa possível, recorrendo, nomeadamente, a ferramentas probabilísticas. A aplicação de tais ferramentas apresenta, porém, alguns desafios. Por um lado, verifica-se uma quase total ausência da teoria da fiabilidade estrutural nos currículos da maioria dos cursos de engenharia civil ministrados no país. Os alunos terminam os seus cursos com pouca formação nessa área, de modo que terão alguma dificuldade caso dela necessitem na sua vida profissional. Por outro lado, trata-se de uma área com muito pouca divulgação na língua portuguesa, e os livros existentes na língua inglesa, apesar da sua elevada qualidade, são de um modo geral relativamente complexos. O presente livro procura dar uma resposta, ainda que modesta, a esses desafios. Pensa-se, por isso, que o livro é oportuno e que será útil, não só em Portugal, mas também nos países de língua oficial portuguesa, onde os desafios não serão muito diferentes dos mencionados acima. A teoria da fiabilidade estrutural é, contudo, um ramo do conhecimento muito vasto, e em certos aspetos também complexo, pelo que não se abordam todos os detalhes da teoria, mas apenas aqueles julgados essenciais e de aplicação prática mais imediata. Sempre que oportuno indicam-se ao longo do texto referências bibliográficas adicionais que permitirão ao leitor interessado aprofundar certas partes da matéria. Não se assume conhecimento prévio significativo na área das probabilidades, pois os conceitos probabilísticos necessários serão revistos em capítulos próprios. As potencialidades das metodologias probabilísticas só são muitas vezes percebidas através de exemplos numéricos. Com isso em mente, privilegiou-se a inclusão de inúmeros exemplos ao longo do texto. Os exemplos estão resolvidos maioritariamente recorrendo à linguagem Python. Trata-se de uma linguagem interpretada e muito versátil, como o MATLAB. Tem, porém, a vantagem de ser gratuita, o que certamente tem contribuído para a sua enorme expansão e popularidade. Por ser uma linguagem poderosa e de fácil aplicação, constitui uma ferramenta ideal para a resolução de problemas na área da fiabilidade estrutural. A maioria dos exemplos são acompanhados pela listagem do código Python usado na sua resolução, o que permitirá ao leitor, por simples adaptação, resolver os seus próprios problemas. Procurou usar-se uma linguagem concisa e rigorosa, mas sem sacrificar a clareza. Os capítulos foram mantidos com uma dimensão reduzida, a fim de facilitar a sua leitura. Cada capítulo inicia-se com um breve sumário do que vai ser tratado. O autor sentir-se-á muito honrado se esta publicação contribuir para estimular no leitor o gosto por esse domínio do conhecimento tão nobre e fascinante que é a segurança estrutural.