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http://hdl.handle.net/1843/81679
Tipo: | Tese |
Título: | Confiabilidade de pilares curtos circulares em concreto armado confinados com PRFC sob flexo-compressão |
Autor(es): | Peterson Araújo Quadros |
primer Tutor: | Sofia Maria Carrato Diniz |
primer miembro del tribunal : | Rodrigo Barreto Caldas |
Segundo miembro del tribunal: | José Márcio Fonseca Calixto |
Tercer miembro del tribunal: | Sérgio Hampshire de Carvalho Santos |
Cuarto miembro del tribunal: | Daniel Carlos Taissum Cardoso |
Resumen: | O confinamento de pilares circulares de concreto armado (CA) com polímero reforçado com fibras de carbono (PRFC) tem se consolidado como uma técnica eficaz no reforço de pilares existentes. Sua adoção crescente é atribuída à sua alta eficiência e facilidade de aplicação, dentre outras vantagens. O reforço de pilares de CA pertence ao domínio das estruturas existentes, o que é reconhecido como distinto do projeto de estruturas novas. Dada a relevância, o desenvolvimento de normas técnicas específicas para o reforço de pilares de CA confinados por PRFC (CA-PRFC) torna-se necessário. Essas normas devem seguir um arcabouço semelhante ao adotado para o projeto de estruturas novas, utilizando métodos semi-probabilísticos. Uma etapa nesse desenvolvimento é a avaliação dos níveis de confiabilidade implícitos nas recomendações normativas propostas. Nesse processo, surgem várias questões adicionais: a necessidade de um modelo tensão-deformação que represente o comportamento do concreto armado confinado por PRFC, a descrição estatística das variáveis de projeto, o índice de confiabilidade alvo a ser considerado e os desafios relacionados à excentricidade relativa. Neste estudo, os níveis de confiabilidade de 540 pilares curtos de seção circular CA-PRFC, sujeitos à flexo-compressão, são avaliados. Inicialmente os pilares CA são verificados segundo os critérios normativos do ACI 318 (2014) e reabilitados de acordo com as diretrizes do ACI 440.2R (2017). Um modelo de confinamento com PRF que considera explicitamente a presença de armadura transversal e os erros de modelo associados à estimativa da resistência e da deformação últimas é utilizado no cálculo da capacidade resistente dos pilares CA-PRFC, aliado à modelagem das incertezas inerentes nas propriedades dos materiais e nos carregamentos. A simulação de Monte Carlo é utilizada na descrição probabilística da resistência dos pilares e nas estatísticas das solicitações, e no cálculo da probabilidade de falha. Os índices de confiabilidade (β) são analisados em relação aos índices alvo (βalvo) estabelecidos na literatura. É realizada uma avaliação da influência de cada variável de projeto de interesse sobre β. Os resultados obtidos para β, entre 3,32 e 4,31, estão em conformidade com as recomendações para estruturas existentes e novas, abrangendo a faixa prevista pelas normas de referência. Esses valores refletem a adequação do desempenho estrutural dentro dos critérios estabelecidos, embora com variações que indicam a influência de diferentes parâmetros de projeto. Os resultados desta pesquisa apoiam os esforços dos comitês normalizadores no desenvolvimento e aprimoramento de normas para o reforço de pilares de CA com PRF. |
Abstract: | The confinement of circular reinforced concrete (RC) columns with carbon fiber-reinforced polymer (CFRP) has established itself as an effective technique for strengthening existing columns. Its growing adoption is attributed to its high efficiency and ease of application, among other advantages. Strengthening of RC columns falls within the domain of existing structures, which is distinct from the design of new ones. Given its importance, developing specific technical standards for CFRP-confined RC columns (RC-CFRP) is necessary. These standards should follow a framework similar to that used for new structures, employing semi-probabilistic methods. An essential step in this development is the assessment of the reliability levels implicit in the strengthening recommendations. This process introduces several additional issues: the need for a stress-strain model that represents the behavior of FRP-confined reinforced concrete; statistical description of the design variables, including inherent and epistemic uncertainties; selection of the target reliability index to be achieved; and addressing challenges related to relative eccentricity. In this study, the reliability levels of 540 short RC columns with circular cross-sections, subjected to axial load and bending, are assessed. Initially, the RC columns are evaluated according to the ACI 318 (2014) criteria and strengthened following the ACI 440.2R (2017) guidelines. A CFRP confinement model that explicitly accounts for the presence of transverse steel and model errors associated with estimating ultimate strength and strain is used to calculate the capacity of the CFRP-RC columns, along with modeling the inherent uncertainties in material properties and loads. Monte Carlo simulation (MCS) is employed to probabilistically describe the column strength and load statistics, as well as to calculate the probability of failure. The reliability indices (β) obtained through this approach are analyzed in relation to the target indices (βtarget) established in the literature. Additionally, an evaluation of the influence of each relevant design variable on β is conducted. The obtained β results, ranging from 3.32 to 4.31, comply with the recommendations for both existing and new structures, covering the range prescribed by reference standards. These values reflect the adequacy of structural performance within the established criteria, albeit with variations that indicate the influence of different design parameters. The results of this research support the efforts of standardization committees in the development and improvement of guidelines for strengthening RC columns with FRP. |
Asunto: | Engenharia de estruturas Resistência de materiais Concreto armado - Resistencia Colunas de concreto Confiabilidade (Engenharia) |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Editor: | Universidade Federal de Minas Gerais |
Sigla da Institución: | UFMG |
Departamento: | ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ESTRUTURAS |
Curso: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Estruturas |
Tipo de acceso: | Acesso Aberto |
metadata.dc.rights.uri: | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/pt/ |
URI: | http://hdl.handle.net/1843/81679 |
Fecha del documento: | 17-dic-2024 |
Aparece en las colecciones: | Teses de Doutorado |
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