Avaliação da confiabilidade de vigas otimizadas de concreto armado

Abstract

No projeto de vigas de concreto armado, o procedimento padrão constitui em estimar as dimensões da seção transversal, determinar as armaduras através das equações de equilíbrio estático e realizar as verificações de segurança e utilização. Caso os critérios sejam atendidos, o dimensionamento é adotado no projeto. Porém, podem existir diversas configurações para a seção que também atendam os critérios de projeto. Para encontrar a solução mais econômica, o projeto da viga pode ser transformado em um problema de otimização que objetiva encontrar as dimensões e armaduras da seção que minimizem os custos, atendendo aos critérios das normas técnicas. Para resolver o problema de otimização, métodos numéricos podem ser utilizados, tais como os Algoritmos Genéticos (AG). Existem também procedimentos numéricos que permitem avaliar a confiabilidade estrutural da viga projetada, por meio de uma medida chamada de índice de confiabilidade. Como existem incertezas na resistência e na solicitação da viga, existe então uma probabilidade de falha associada. Assim, o objetivo desse estudo foi otimizar vigas de concreto armado em diferentes situações de projeto, variando o vão, o carregamento, a relação entre as cargas e a resistência do concreto, e determinar os seus respectivos índices de confiabilidade. Foram encontradas as dimensões e armaduras da seção transversal das vigas que minimizam os custos, atendendo aos critérios da ABNT NBR 6118:2014, utilizando os AG. Em seguida, foram determinados os índices de confiabilidade das vigas, em relação ao estado-limite último de flexão, utilizando o algoritmo iHLRF. Através do estudo paramétrico corroborado por meio de uma análise de variância (ANOVA) dos resultados, foi possível identificar diversas tendências das vigas otimizadas. Foi observado que existe uma relação bem definida entre a altura ótima, o vão, o carregamento e a relação entre as cargas, e que a relação altura ótima por vão apresenta valores próximos de 10%. Os índices de confiabilidade das vigas otimizadas, de modo geral, foram maiores que o valor mínimo de 3,8, recomendado por códigos normativos, nas situações de projeto com pouca carga variável.