Avaliação da confiabilidade de tubos de concreto armado no estado limite de fissuração

Silva, J. L.; El Debs, M. K.; Beck, A. T.

doi:10.1590/S1983-41952008000400001

Resumos

Com a teoria da confiabilidade avaliam-se as duas formulações apresentadas pela norma de projeto de estruturas de concreto NBR 6118:2003 para a estimativa da abertura de fissuras em tubos de concreto armado. Os métodos de confiabilidade FOSM (método de primeira ordem e segundo momento) e o método de simulação de Monte Carlo com amostragem por importância são utilizados. Uma primeira análise de confiabilidade revela as variáveis de projeto com maior contribuição nas probabilidades de falha. Uma análise paramétrica é realizada nestas variáveis, de maneira a identificar a influência destas na confiabilidade dos tubos. O estudo mostra que as formulações da NBR 6118:2003 levam a valores não uniformes para o índice de confiabilidade, para um mesmo fator de segurança. Isto significa que o coeficiente de segurança unitário especificado em norma para o estado limite de fissuração não reflete a incerteza nos parâmetros de resistência do tubo.

Tubo; Concreto Armado; Confiabilidade; Fissura

Structural reliability theory is used in this paper to verify the capability of Brazilian code on design of concrete structures (NBR 6118:2003) concerning the evaluation of crack width in reinforced concrete pipes. Two limit state equations are defined in terms of crack opening. The First Order Second Moment and Monte Carlo simulation methods are used in the reliability analysis. In an initial reliability analysis, problem parameters that have the largest contributions in failure probabilities are identified. A parametric analysis is performed in these variables, in order to study their influence in failure probabilities. The study shows that the formulation of NBR 6118:2003 leads to nonuniform reliability, for a constant safety factor. This means that the unitary safety coefficient specified by the code for the cracking limit state does not reflect the uncertainty in the tubes resistance parameters.

Pipe; Reinforced Concrete; Reliability; Crack

Reliability evaluation of reinforced concrete pipes in crack opening limit state

Avaliação da confiabilidade de tubos de concreto armado no estado limite de fissuração

J. L. Silva^I; M. K. El debs^II; A. T. Beck^III

^IDepartment of Structural Engineering, São Carlos Engineering School, São Paulo University, jeffersonlins@gmail.com, Av. Trabalhador São-Carlense, 400, CEP: 13566-590, São Carlos, Brasil

^IIDepartment of Structural Engineering, São Carlos Engineering School, São Paulo University, mkdebs@sc.usp.br, Av. Trabalhador São-Carlense, 400, CEP: 13566-590, São Carlos, Brasil

^IIIDepartment of Structural Engineering, São Carlos Engineering School, São Paulo University, atbeck@sc.usp.br, Av. Trabalhador São-Carlense, 400, CEP: 13566-590, São Carlos, Brasil

ABSTRACT

Structural reliability theory is used in this paper to verify the capability of Brazilian code on design of concrete structures (NBR 6118:2003) concerning the evaluation of crack width in reinforced concrete pipes. Two limit state equations are defined in terms of crack opening. The First Order Second Moment and Monte Carlo simulation methods are used in the reliability analysis. In an initial reliability analysis, problem parameters that have the largest contributions in failure probabilities are identified. A parametric analysis is performed in these variables, in order to study their influence in failure probabilities. The study shows that the formulation of NBR 6118:2003 leads to nonuniform reliability, for a constant safety factor. This means that the unitary safety coefficient specified by the code for the cracking limit state does not reflect the uncertainty in the tubes resistance parameters.

Keywords: Pipe, Reinforced Concrete, Reliability, Crack.

RESUMO

Com a teoria da confiabilidade avaliam-se as duas formulações apresentadas pela norma de projeto de estruturas de concreto NBR 6118:2003 para a estimativa da abertura de fissuras em tubos de concreto armado. Os métodos de confiabilidade FOSM (método de primeira ordem e segundo momento) e o método de simulação de Monte Carlo com amostragem por importância são utilizados. Uma primeira análise de confiabilidade revela as variáveis de projeto com maior contribuição nas probabilidades de falha. Uma análise paramétrica é realizada nestas variáveis, de maneira a identificar a influência destas na confiabilidade dos tubos. O estudo mostra que as formulações da NBR 6118:2003 levam a valores não uniformes para o índice de confiabilidade, para um mesmo fator de segurança. Isto significa que o coeficiente de segurança unitário especificado em norma para o estado limite de fissuração não reflete a incerteza nos parâmetros de resistência do tubo.

Palavras-chave: Tubo, Concreto Armado, Confiabilidade, Fissura.

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[01] ZAIDLER, W.. Projetos estruturais de tubos enterrados. PINI Editora, São Paulo, S.P., 1983.
[02] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 8890: Tubos de concreto, de seção circular, para águas pluviais e esgotos sanitários - requisitos e métodos de ensaio. Rio de Janeiro, 2003.
[03] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6118: Projeto de estruturas de concreto. Rio de Janeiro, 2003.
[04] FREUDENTHAL, A. M.; GARRELTS, J. M. & SHINOZUKA, M.. The Analysis of Structural Safety. Journal of the Structural Division, ASCE, Vol. 92, No ST1, February, p. 267-325, 1966.
[05] ANG, A.H-S & TANG, W.. Probability concepts in engineering planning and design. Volume II: Decision, Risk and Reliability. Jonh Wiley & Sons. New York. 562p, 1984.
[06] SILVA, J. L.. Metodologia de Projeto de Fundações por Estacas incluindo Probabilidade de Ruína. Escola de Engenharia de São Carlos/USP. Dissertação (Mestrado), 103 paginas, São Paulo, 2006.
[07] BECK, A. T.. Computer-aided teaching of structural reliability. XXVIII Iberian Latin-American Congress on Computational Methods in Engineering, Porto - Portugal, 2007.
[08] EL DEBS, M. K.. Projeto estrutural de tubos circulares de concreto armado. 1 ed. São Paulo: IBTS, 2003.
[09] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 12655: Concreto - Preparo, Controle e Recebimento - Procedimento. Rio de Janeiro, 1996.
[10] AOKI, N.. Probabilidade de falha e carga admissível de fundação por estacas. Revista Militar de Ciência e Tecnologia. Vol. XIX, pp. 48-64, Brasil, 2002.
[11] SILVA, J. L. & AOKI, N.. Determinação simples da probabilidade de ruína de grupo de pilares de um edifício de concreto armado. Congresso de Pontes e Estruturas, ABPE, Rio de Janeiro, 2005.
[12] EUROCODE 1. Basis of Design and Actions on Structures. Comité Européen de Normalisation (CEN/TC250/SC1), ENV 1991-1, 1993.
[13] COMITE EURO-INTERNATIONAL DU BETON (CEB) & FEDERATION INTERNATIONALE DE LA PRÉCONTRAINTE (FIP) Model Code 1990 - Design code. Lausanne: Thomas Telford Services Ltd, 1991.

Datas de Publicação

Publicação nesta coleção
18 Set 2014
Data do Fascículo
Dez 2008

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[1] [01] ZAIDLER, W.. Projetos estruturais de tubos enterrados. PINI Editora, São Paulo, S.P., 1983.

[2] [02] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 8890: Tubos de concreto, de seção circular, para águas pluviais e esgotos sanitários - requisitos e métodos de ensaio. Rio de Janeiro, 2003.

[3] [03] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6118: Projeto de estruturas de concreto. Rio de Janeiro, 2003.

[4] [04] FREUDENTHAL, A. M.; GARRELTS, J. M. & SHINOZUKA, M.. The Analysis of Structural Safety. Journal of the Structural Division, ASCE, Vol. 92, No ST1, February, p. 267-325, 1966.

[5] [05] ANG, A.H-S & TANG, W.. Probability concepts in engineering planning and design. Volume II: Decision, Risk and Reliability. Jonh Wiley & Sons. New York. 562p, 1984.

[6] [06] SILVA, J. L.. Metodologia de Projeto de Fundações por Estacas incluindo Probabilidade de Ruína. Escola de Engenharia de São Carlos/USP. Dissertação (Mestrado), 103 paginas, São Paulo, 2006.

[7] [07] BECK, A. T.. Computer-aided teaching of structural reliability. XXVIII Iberian Latin-American Congress on Computational Methods in Engineering, Porto - Portugal, 2007.

[8] [08] EL DEBS, M. K.. Projeto estrutural de tubos circulares de concreto armado. 1 ed. São Paulo: IBTS, 2003.

[9] [09] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 12655: Concreto - Preparo, Controle e Recebimento - Procedimento. Rio de Janeiro, 1996.

[10] [10] AOKI, N.. Probabilidade de falha e carga admissível de fundação por estacas. Revista Militar de Ciência e Tecnologia. Vol. XIX, pp. 48-64, Brasil, 2002.

[11] [11] SILVA, J. L. & AOKI, N.. Determinação simples da probabilidade de ruína de grupo de pilares de um edifício de concreto armado. Congresso de Pontes e Estruturas, ABPE, Rio de Janeiro, 2005.

[12] [12] EUROCODE 1. Basis of Design and Actions on Structures. Comité Européen de Normalisation (CEN/TC250/SC1), ENV 1991-1, 1993.

[13] [13] COMITE EURO-INTERNATIONAL DU BETON (CEB) & FEDERATION INTERNATIONALE DE LA PRÉCONTRAINTE (FIP) Model Code 1990 - Design code. Lausanne: Thomas Telford Services Ltd, 1991.