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Previous issue date: 2009 === O procedimento mais adequado para verificação da segurança de uma estrutura é quantificar
a sua probabilidade de falha. A determinação deste valor pode ser feita utilizando o método de
confiabilidade de primeira ordem (FORM), que recai em um problema de otimização para resolver
o problema de confiabilidade estrutural. Outra alternativa é aplicar o método de simulação de
aleatoriedade de Monte Carlo.
O presente trabalho tem por objetivo apresentar uma metodologia para verificação da
segurança e dimensionamento ótimo baseado na verificação da segurança de dutos com defeitos
causados por corrosão. Por sua vez, para aplicação dos métodos de confiabilidade, a função de falha
do problema deverá ser definida. Aqui, esta função será representada pela pressão interna aplicada e
pela pressão de falha em termos de ruptura. Apesar da pressão de falha poder ser obtida por
fórmulas empíricas usando códigos tais como B31G, RSTRENG, BS-7910 e DNV-99, o uso do
Método dos Elementos Finitos (MEF) torna o problema mais realístico na obtenção da pressão de
falha do duto, pelo fato dos resultados empíricos serem em geral muito conservadores. Para calcular
a pressão de falha considerando o MEF, as não-linearidades do material e da geometria devem ser
consideradas. Este é um problema com simulação de alto custo, mesmo para uma única simulação.
No caso de múltiplas avaliações da função e do gradiente, tal como o procedimento de análise de
confiabilidade, dependendo do caso estudado, o alto custo computacional envolvido pode tornar o
emprego desta ferramenta inviável. Modelos substitutos são apontados na literatura como uma
ferramenta poderosa para superar os problemas citados. A idéia básica é a de construir uma
simplificação matemática para o problema original normalmente de alto custo computacional. Este
modelo aproximado é aqui utilizado para aplicações referentes à confiabilidade de estruturas
fornecendo uma visão sobre as tendências globais das respostas no domínio de falha. Uma vez que
o modelo substituto é construído, as várias avaliações de funções e seus gradientes que envolvem o
processo de confiabilidade ficam diretamente associadas a este modelo, em substituição às respostas
obtidas pelo modelo de simulação original. Neste trabalho, aproximação do tipo ajuste de dados via
krigagem será utilizada. Finalmente, o dimensionamento ótimo do duto será apresentado visando
garantir que em um determinado período de exposição, o duto conserve o nível de segurança com o
menor custo de projeto possível.
No contexto da verificação da segurança, o método semi-probabilístico também se insere.
Em contrapartida, não é possível definir a probabilidade de falha fazendo uso deste método. O fatorde segurança será aqui calculado apenas para efeito de verificação. Serão estudados dutos com
defeito isolado e com múltiplos defeitos. O presente estudo analisará incertezas relacionadas com
parâmetros geométricos do duto e do defeito, com o carregamento aplicado e com as propriedades
do material. Para efeito comparativo, a predição de falha desses dutos será representada por
soluções empíricas tais como BS-7910 (1999) e por soluções numéricas via MEF e via técnicas de
aproximação por krigagem. Comparações entre as diferentes metodologias de verificação da
segurança serão apresentadas, considerando o efeito do tempo. O dimensionamento ótimo do duto
será avaliado, considerando como variável de projeto a espessura do duto ou o tempo de inspeção.
Com o presente estudo fica apresentada uma metodologia realística e viável na prática,
podendo facilitar o trabalho do engenheiro na avaliação da segurança de dutos sujeitos à corrosão.
Esta provém da aplicação de diferentes procedimentos. Estes envolvem: análise determinística nãolinear
física e geométrica, análise de confiabilidade para consideração de incertezas no problema,
uso de modelos substitutos e dimensionamento ótimo
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