Confiabilidade estrutural de pilares existentes de concreto armado : influência da perda de armadura de aço e da idade do concreto
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
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Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
José Márcio Fonseca Calixto
Juscelina Rosiane Ferreira
Juscelina Rosiane Ferreira
Resumo
O concreto é um material de grande impacto em termos de sustentabilidade. Em todo o
mundo, um grande volume de recursos naturais e econômicos é despendido na construção de
estruturas e infraestruturas em concreto armado, que geram resíduos quando demolidas. Além
disso, os setores envolvidos na produção e utilização de concreto emitem entre 5% e 10% do
gás carbônico produzido globalmente. Dessa forma, o reparo e a reabilitação de estruturas
existentes de concreto armado é tema de grande relevância, pois pode possibilitar a redução do
consumo de recursos naturais e da geração de resíduos, além de reduzir custos. Para tanto, a
tomada de decisão entre reabilitar ou demolir estruturas de concreto armado deve ser norteada
pela análise da confiabilidade dessas estruturas. Na análise de estruturas existentes, é preciso
considerar as distintas patologias que podem afetar a durabilidade das estruturas em concreto
armado. No contexto dos mecanismos que causam a degradação das armaduras, a corrosão é o
principal agente causador dos problemas estruturais ao longo da vida útil da estrutura. Com a
formação dos produtos de corrosão ocorre a diminuição da área da seção transversal das
armaduras, o que acarreta na diminuição da capacidade resistente e dos níveis de segurança dos
elementos estruturais. Deve-se destacar ainda que a análise de estruturas existentes demanda
uma abordagem distinta da análise de estruturas novas, especialmente no que diz respeito à
definição dos níveis de confiabilidade alvo. Pelo exposto, o presente trabalho tem como
objetivo avaliar os níveis de confiabilidade associados a pilares curtos existentes de concreto
armado, sujeitos à força axial, com perda de área da seção transversal da armadura longitudinal.
As probabilidades de falha foram obtidas por meio da Simulação de Monte Carlo e os efeitos
de distintos parâmetros foram investigados. As análises contemplaram 486 modelos de pilares,
considerando-se a variação dos seguintes parâmetros: número de testemunhos, resistência à
compressão e coeficiente de variação do concreto, razão do carregamento, expressa pela relação
entre o peso próprio e a sobrecarga, taxa de armadura longitudinal e perda da seção transversal
de aço. A influência da idade na resistência à compressão do concreto também foi investigada
por meio da análise de 243 modelos de pilares. A partir da avaliação dos cenários explorados,
observou-se que todos os parâmetros investigados têm uma significativa importância nos níveis
de confiabilidade, com especial destaque para os valores da resistência à compressão do
concreto e de seu coeficiente de variação.
Abstract
Concrete is a material of great impact in terms of sustainability. Around the world, a
large volume of natural and economic resources is spent on the construction of structures and
infrastructures in reinforced concrete, which generate waste when demolished. In addition, the
sectors involved in the production and use of concrete emit between 5% and 10% of the carbon
dioxide produced globally. Hence, the repair and rehabilitation of existing reinforced concrete
structures are of great relevance, as it can reduce the use of natural resources and the generation
of waste, as well as reducing costs. Therefore, the decision between rehabilitating or
demolishing reinforced concrete structures should be guided by the analysis of the reliability of
these structures. In the analysis of existing structures, it is necessary to consider the different
pathologies that may affect the durability of reinforced concrete structures. In the context of
mechanisms that cause degradation of reinforcement, corrosion is the main agent causing
structural problems throughout the structure’s service life. Due to the formation of corrosion
products, there is a loss of cross-sectional area of the reinforcing bars, which leads to a reduction
in the resistant capacity and the safety levels of the structural elements. It should also be noted
that the analysis of existing structures requires a different approach to that for new structures,
especially with regard to the definition of target reliability levels. In view of the above, the
present study aims to assess the reliability levels associated with existing short columns of
reinforced concrete, subjected to axial load, with loss of the cross-sectional area of the
longitudinal reinforcement. The probabilities of failure were obtained via Monte Carlo
Simulation and the effects of different parameters were investigated. The analyses included 486
column models, considering the variation of the following parameters: number of specimens,
the compressive strength of concrete and its coefficient of variation, the load ratio, which is
given by the ratio between dead and live loads, the longitudinal reinforcement ratio, and the
loss of the cross-sectional area of steel. The impact of age on the compressive strength of
concrete was also investigated through the analysis of 243 column models. From the analysis
of the explored scenarios, it was observed that all the investigated parameters have a significant
impact on the reliability levels, especially the values of the compressive strength of concrete
and its coefficient of variation.
Assunto
Engenharia de estruturas, Confiabilidade (Engenharia), Concreto armado - Estruturas, Colunas
Palavras-chave
Confiabilidade estrutural, Concreto armado, Estruturas existentes, Pilares curtos