00 CAMPUS ARISTÓTELES CALAZANS SIMÕES (CAMPUS A. C. SIMÕES) CTEC - CENTRO DE TECNOLOGIA TRABALHOS DE CONCLUSÃO DE CURSO (TCC) - GRADUAÇÃO - CTEC Trabalhos de Conclusão de Curso (TCC) - Bacharelado - ENGENHARIA CIVIL - CTEC
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Tipo: Trabalho de Conclusão de Curso
Título: Técnicas de simulação aplicadas à análise confiabilística: o desafio da obtenção de baixas probabilidades de falha
Autor(es): Azevedo, Hugo Vinícius Ferreira
Primeiro Orientador: Lima Junior, Eduardo Toledo de
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Almeida, Luís Philipe Ribeiro
metadata.dc.contributor.referee1: Gouveia, Lucas Pereira de
metadata.dc.contributor.referee2: Silva, Thiago Barbosa da
Resumo: Os avanços da análise de segurança na Engenharia de Estruturas são cada vez mais aprimorados pela ciência, uma vez que sua aplicação é notória em diversos ramos da engenharia, desde as estruturas mais convencionais presentes na construção civil até as estruturas mais arrojadas na engenharia aeroespacial. Dentre os requisitos aos quais uma estrutura deve seguir, garantir uma boa segurança dela é imprescindível no dia a dia de um engenheiro, de modo que a caracterização matemática dos estados limites deve garantir um limite entre o domínio de falha e o de segurança desta estrutura. Sendo assim, pode-se usar a Teoria da Confiabilidade Estrutural para analisar os requisitos de segurança de uma estrutura a partir da análise de seus parâmetros de projeto de modo probabilístico. As incertezas referentes a esses projetos são incorporadas no modelo, na tentativa de obter uma resposta mais precisa do comportamento previsto da estrutura e de uma estimativa de sua probabilidade de falha. Dentre as técnicas de análise de confiabilidade, o método FORM (First Order Reliability Method) é amplamente utilizado por ser um método semi-analítico capaz de resolver diversos problemas com baixo custo computacional, embora ele possua limitações na aplicação em problemas complexos e não-lineares. Assim, pode-se destacar o método de Simulação de Monte Carlo, uma poderosa técnica capaz de solucionar problemas complexos, grandes e não-lineares. Porém, o alto custo computacional associado pode se tornar um problema, especialmente em casos com baixas probabilidades de falha. Para contornar isso, técnicas de redução de variância (chamadas de Amostragem Inteligente) são propostas na literatura de modo a se obter uma boa estimativa de baixas probabilidades de falha, comum custo computacional que não seja proibitivo. Sendoassim,este trabalho objetiva explorar algumas dessas técnicas e avaliar o potencial dessa estimativa, dando destaque a: Amostragem Assintótica e Amostragem Melhorada. Busca-se explorar problemas benchmark da literatura em que a solução tende a ser complexa e, em alguns casos, de difícil obtenção via FORM, para evidenciar a necessidade de técnicas de simulação .Todas as análises são feitas com a linguagem de programação Python e os resultados obtidos são comparado sem termos da eficácia da convergência das técnicas e da sua acurácia em relação à literatura.
Abstract: The advances of safety analysis in Structural Engineering are increasingly improved by science, since its application is notorious in various branches of engineering, from the most conventional structures present in civil construction to the boldest structures in aerospace engineering. Among the requirements that a structure must follow, ensuring a good safety of the structure is essential in an engineer’s daily life, so that the mathematical characterization of limit states must ensure a limit between the failure domain and the safety domain of this structure. Thus, one can use the Structural Reliability Theory to analyze the safety requirements of a structure from the analysis of its design parameters in a probabilistic way. The uncertain ties related to these designs are incorporated into the model in an attemptto obtain amore accurate response to the predicted behavior of the structure and an estimate of its failure probability. Among the reliability analysis techniques, the FORM method (First Order Reliability Method) is widely used because it is a semi-analytical method capable of solving several problems with low computational cost, although it has limitations when applied to complex and non-linear problems. Thus, one can highlight the Monte Carlo Simulation method, a powerful technique capable of solving complex, large and non-linear problems. However, the associated high computational cost can be come a problem, especially in cases with low failure probabilities. To circumvent this, variance reduction techniques (called Intelligent Sampling) are proposed in the literature in order to obtain a good estimate for low failure probabilities with a computational cost that is not prohibitive. Therefore, this paper aims to explore some of these techniques and evaluate the potential of this estimation, highlighting Asymptotic Sampling and Enhanced Sampling. It seeks to explore bench mark problems from the literature where the solution tends to be complex and, in some cases, difficult to obtain via FORM, to highlight the need for simulation techniques. All the analyses are done with the Python programming language and the results obtained are compared in terms of the effectiveness of the convergence of the techniques and their accuracy with respect to the literature.
Palavras-chave: Monte Carlo, Método de
Amostragem assintótica
Amostragem melhorada
Amostragem por hipercubo latino
Confiabilidade (Engenharia) - Métodos estatísticos
Monte Carlo Simulation
Asymptotic Sampling
Enhanced Sampling
Latin Hypercube Sampling
FORM
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Alagoas
Sigla da Instituição: UFAL
metadata.dc.publisher.department: Curso de Engenharia Civil - Bacharelado
Citação: AZEVEDO, Hugo Vinícius Ferreira. Técnicas de simulação aplicadas à análise confiabilística: o desafio da obtenção de baixas probabilidades de falha. 2023. 78 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Civil) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2022.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/11083
Data do documento: 5-jul-2022
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