Segurança estrutural em geotecnia através de métodos de base probabilística

Dissertação elaborada no Laboratório Nacional de Engenharia Civil para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil no Ramo de Geotecnia pela Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa, no âmbito do protocolo de cooperação entre a FCT/UNL e o LNEC

Actualmente, a verificação da segurança estrutural em geotecnia desenrola-se num quadro normativo estabelecido pelos Eurocódigos estruturais, em particular os Eurocódigos 0, 1, 7 e 8. Nestes, as metodologias de cálculo abordadas são de índole semi-probabilística, onde as diferentes fontes de incerteza são consideradas através de coeficientes parciais, que afectam os efeitos das acções, as propriedades dos materiais e as grandezas geométricas. De acordo com esta metodologia, a segurança é avaliada verificando a condição de segurança (e na qual entram os coeficientes), e não pela avaliação explícita da probabilidade de falha. A calibração destes coeficientes face aos níveis de fiabilidade de referência é, desta forma, uma questão fundamental Existindo uma grande diversidade de métodos de avaliação explícita desta probabilidade de falha, é importante perceber quais destes métodos são os mais adequados, no que diz respeito à sua precisão e economia de cálculo. Na primeira parte deste trabalho são introduzidos alguns dos métodos de avaliação de segurança, com diferentes níveis de precisão. Descrevem-se em primeiro lugar os designados métodos probabilísticos exactos, que pretendem corresponder a avaliações exactas. Os métodos probabilísticos aproximados são abordados de seguida, terminando nos já mencionados métodos semi-probabilísticos. A avaliação computacional da probabilidade de falha só é possível se estiver disponível a função de estado limite que descreva o fenómeno em consideração. A falta de modelos de cálculo competentes, em situações complexas, leva a que, na maior parte dos casos, essa expressão não exista. É, por isso, apresentada na segunda parte a metodologia das superfícies de resposta, que visa, de alguma forma, eliminar este problema. Utilizam-se as metodologias descritas em dois casos de estudo, dando uso aos modelos de cálculo analíticos disponíveis e ainda os resultados provenientes de análises numéricas, recorrendo a software de cálculo comercial. Os diversos resultados são comparados. No último capítulo a metodologia de calibração de coeficientes parciais é abordada, sendo descritas algumas das técnicas disponíveis, uma das quais (designada de ‘Formato Livre’) é utilizada na proposta de calibração de coeficientes parciais de uma fundação superficial.