Modelos probabilísticos para a ação de utilização em edifícios: análise crítica, comparação com normas brasileiras de projeto, e calibração dos fatores parciais de segurança

resumo:

Hoje em dia, o projeto estrutural baseado em estados limites é feito utilizando valores característicos ou nominais das ações, fatores parciais de segurança e fatores de combinação de ações variáveis. As ações às quais uma estrutura estará sujeita durante sua vida não são conhecidas com exatidão na fase de projeto. Neste contexto, modelos estocásticos das ações são úteis para a determinação racional dos fatores parciais de segurança, e dos coeficientes de combinação de ações. O modelo probabilístico que levou aos valores nominais das ações de utilização da NBR 6120: 2019 (Ações para o Cálculo de Estruturas de Edificações) nunca foi discutido abertamente. Neste artigo, apresenta-se uma revisão crítica de um modelo estocástico simples que descreve as flutuações espaciais e temporais da ação variável de utilização em prédios. O modelo é construído como uma soma de dois processos estocásticos, representando as parcelas sustentada e intermitente da ação de utilização. Parâmetros para este modelo são recomendados pelo Joint Committee on Structural Safety (JCSS), com base em surveys realizados em diversos países. Utilizando simulações de Monte Carlo, amostras de ações de utilização são obtidas para edifícios com diferentes tipos de ocupação. Estes valores são comparados com aqueles recomendados em diferentes normas técnicas internacionais, bem como com valores preconizados nas normas brasileiras NBR 6120:2019 e NBR 8681:2003 (Ações e Segurança nas Estruturas). As estatísticas obtidas para as distribuições de probabilidade das ações “extrema de cinquenta anos” e de “ponto arbitrário no tempo” são apresentadas; estas distribuições são extremamente importantes em análises de confiabilidade. O modelo estocástico também é empregado em uma calibração baseada em confiabilidade dos coeficientes parciais de segurança e fatores de combinação de ações variáveis das principais normas de projeto brasileiras.

Palavras-chave:
ação de utilização; modelo estocástico; confiabilidade estrutural; coeficiente parcial de segurança; fator de combinação de ações; NBR 8681; NBR 6120