Estudo da (não-)conformidade de concretos produzidos no Brasil e sua influência na confiabilidade de pilares curtos

Santiago, W. C.; Beck, A. T.

doi:10.1590/S1983-41952011000400009

Resumos

Este artigo apresenta um estudo da (não-)conformidade dos concretos estruturais produzidos no Brasil, bem como do impacto da não-conformidade na redução da confiabilidade de pilares curtos submetidos a compressão simples. Esta investigação tem como base ensaios de resistência de mais de cinco mil corpos-de-prova de diferentes localidades do Brasil. Estes ensaios mostram que parte significativa dos concretos atualmente produzidos no Brasil não atingem a resistência característica (fck) especificada em projeto. Como resultado, estes concretos deveriam ser considerados não-conformes, e medidas de mitigação deveriam ser aplicadas. O trabalho investiga ainda o impacto da não-conformidade dos concretos produzidos no Brasil na confiabilidade de pilares curtos de concreto armado submetidos a compressão simples, quando medidas de reforço e recuperação não são adotadas. Em concreto armado, pilares curtos são os elementos estruturais cuja resistência mais diretamente depende da resistência à compressão do concreto. Uma consequência da não-conformidade dos concretos é que a equação teórica de norma, que relaciona a resistência média com o valor característico especificado em projeto, não pode ser utilizada na análise de confiabilidade. Utilizando equação equivalente, determinada a partir dos resultados experimentais, verifica-se uma redução significativa da confiabilidade dos pilares curtos em função da não-conformidade dos concretos. Estes resultados reforçam a necessidade de um controle rigoroso no recebimento do concreto, bem como na fiscalização das medidas de mitigação no caso dos concretos não-conformes.

não-conformidade da resistência do concreto; estruturas de concreto; segurança das estruturas; confiabilidade das estruturas; pilares curtos; compressão simples

This paper presents a study of the strength (non)compliance of structural concretes produced in Brazil, and a study of the detrimental effects of non-compliance in reliability of short columns subject to axial compression. The investigation is based on experimental results of over five thousand concrete samples from different parts of Brazil. Results show that a significant part of these concretes do not reach the characteristic strength specified in design. As a consequence, these concretes should be considered non-compliant, and mitigation measures should be adopted (design revision, further testing, structural reinforcement, load restrictions and demolition/reconstruction). The study also investigates the impact of concrete strength non-compliance on the reliability of short columns subject to axial compression, when mitigation measures are not adopted. In reinforced concrete, short columns are the structural elements whose resistance most directly depends on the compressive strength of concrete. One consequence of concrete strength non-compliance is that the theoretical equation relating mean concrete resistance to specified concrete strength does not apply. Using an alternative expression, derived from the experimental results, a significant reduction in reliability of short columns is observed, due to the noncompliance of concretes produced in Brazil. These results testify to the importance of a rigorous control in the reception of concretes at construction sites, as well as in the control of the required mitigation measures, when noncompliant concrete is received.

non-compliance of concrete strength; concrete structures; structural safety; structural reliability; short columns; axial compression

Estudo da (não-)conformidade de concretos produzidos no Brasil e sua influência na confiabilidade de pilares curtos

W. C. Santiago^I; A. T. Beck^II

^IMestrando, Departamento de Engenharia de Estruturas, Escola de Engenharia de São Carlos, USP, wagnersantiago@usp.br, Av. Trabalhador São-Carlense n¼ 400, 13566-590, São Carlos, Brasil

^IIProfessor Doutor, Departamento de Engenharia de Estruturas, Escola de Engenharia de São Carlos, USP, atbeck@sc.usp.br, Av. Trabalhador São-Carlense n¼ 400, 13566-590, São Carlos, Brasil

RESUMO

Este artigo apresenta um estudo da (não-)conformidade dos concretos estruturais produzidos no Brasil, bem como do impacto da não-conformidade na redução da confiabilidade de pilares curtos submetidos a compressão simples. Esta investigação tem como base ensaios de resistência de mais de cinco mil corpos-de-prova de diferentes localidades do Brasil. Estes ensaios mostram que parte significativa dos concretos atualmente produzidos no Brasil não atingem a resistência característica (fck) especificada em projeto. Como resultado, estes concretos deveriam ser considerados não-conformes, e medidas de mitigação deveriam ser aplicadas. O trabalho investiga ainda o impacto da não-conformidade dos concretos produzidos no Brasil na confiabilidade de pilares curtos de concreto armado submetidos a compressão simples, quando medidas de reforço e recuperação não são adotadas. Em concreto armado, pilares curtos são os elementos estruturais cuja resistência mais diretamente depende da resistência à compressão do concreto. Uma consequência da não-conformidade dos concretos é que a equação teórica de norma, que relaciona a resistência média com o valor característico especificado em projeto, não pode ser utilizada na análise de confiabilidade. Utilizando equação equivalente, determinada a partir dos resultados experimentais, verifica-se uma redução significativa da confiabilidade dos pilares curtos em função da não-conformidade dos concretos. Estes resultados reforçam a necessidade de um controle rigoroso no recebimento do concreto, bem como na fiscalização das medidas de mitigação no caso dos concretos não-conformes.

Palavras-chave: não-conformidade da resistência do concreto, estruturas de concreto, segurança das estruturas, confiabilidade das estruturas, pilares curtos, compressão simples.

Texto completo disponivel apenas em PDF.

Full text avaliable only in PDF

Received: 05 Apr 2011

Accepted: 24 May 2011

Available Online: 07 Oct 2011

01 Beck AT and Dória AS, 2008: Reliability analysis of I-section steel columns designed according to new Brazilian building codes. J. of the Braz. Soc. of Mech. Sci. & Eng. 30, 152-150.
02 Beck, A. T., De Oliveira, W. L. A., De Nardim, S., ElDebs, A. L. H. C. Reliability-based Evaluation of Design Code Provisions for Circular Concrete-Filled Steel Columns. Engineering Structures, Elsevier, Vol.31, n.10, p. 2299-2308, October, 2009.
03 Chaves IA, Beck AT and Malite M, 2010: Reliabilitybased Evaluation of Design Guidelines for Cold-Formed Steel-Concrete Composite Beams. J. of the Braz. Soc. of Mech. Sci. & Eng. 32, 442-449.
04 Beck, A.T. e Souza Jr., A.C. (2010) A First Attempt Towards Reliability-based Calibration of Brazilian Structural Design Codes, J. of the Braz. Soc. of Mech. Sci. & Eng., Vol. XXXII, No.2, 119-127.
05 Faria, R., 2009: Concreto não conforme, Revista Téchne, Edição 152, Novembro 2009. Disponível online (http://www.revistatechne.com.br/engenhariacivil/ 152/artigo156894-1.asp?o=r), acessado em 18/05/2011.
06 http://www.sinduscon-ba.com.br/eventos/prg_eve_ det.cfm?eve=19, acessado em 18/05/2011.
» link
07 http://www.abece.com.br/web/serv_comites.asp, acessado em 18/05/2011.
» link
08 Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 12655:2006. Concreto – Preparo, controle e recebimento. Rio de Janeiro, 2006.
09 Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 6118:2003. Projeto de estruturas de concreto -Procedimento. Rio de Janeiro, 2003.
10 Helene, P., 2010: Considerações sobre a conformidade da resistência à compressão do concreto em estruturas de edificações, Ph.D. Engenharia, texto não-publicado, 04 de outubro de 2010.
¹¹
Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 7680:2007. Concreto - Extração, preparo e ensaio de testemunhos de concreto. Rio de Janeiro, 2007.
12 Ellingwood, B. and Galambos, T.V. (1982). Probability-based criteria for structural design, Structural Safety 1, pp. 15-26.
13 Nowak A.S. and Szerszen M.M. (2003). Calibration of Design Code for Buildings (ACI 318): Part 1— Statistical Models for Resistance, ACI Structural Journal, V. 100, No. 3, 377-382.
14 Melges, J. L. P. (2007). Dimensionamento de pilares com base na NBR 6118:2003. Ilha Solteira: FEIS – UNESP.
15 Scadelai, M. A. (2004). Dimensionamento de pilares de acordo com a NBR 618:2003. Dissertação (Mestrado) – Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos.
16 JCSS - Joint Committee on Structural Safety, 2001: "Probabilistic Model Code", disponível online http://www.jcss.byg.dtu.dk/Publications/Probabilistic_ Model_Code.aspx, acessado em 18/05/2011.
¹⁷
Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 8681:2003. Ações e segurança nas estruturas -Procedimento. Rio de Janeiro, 2003.
18 Szerszen M.M. e Nowak A.S. (2003). Calibration of Design Code for Buildings (ACI 318): Part 2 - Reliability Analysis and Resistance Factors, ACI Structural Journal, V. 100, No. 3, 383-391.
19 Melchers, R.E. (1999). Structural Reliability Analysis and Prediction, 2nd edition, John Wiley and Sons, NY.
20 Beck, A.T. and Rosa, E. (2006). Structural Reliability Analysis Using Deterministic Finite Element Programs", Latin American Journal of Solids and Structures. v.3, p.197-222.
21 Beck, A. T. (2007) Computer-aided teaching of structural reliability. XXVIII Iberian Latin-American Congress on Computational Methods in Engineering, Porto - Portugal.
²²
Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 8681:2003. Ações e segurança nas estruturas - Procedimento. Rio de Janeiro, 2003.

Datas de Publicação

Publicação nesta coleção
21 Ago 2014
Data do Fascículo
Out 2011

Histórico

Recebido
05 Abr 2011
Aceito
24 Maio 2011

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

[1] 01 Beck AT and Dória AS, 2008: Reliability analysis of I-section steel columns designed according to new Brazilian building codes. J. of the Braz. Soc. of Mech. Sci. & Eng. 30, 152-150.

[2] 02 Beck, A. T., De Oliveira, W. L. A., De Nardim, S., ElDebs, A. L. H. C. Reliability-based Evaluation of Design Code Provisions for Circular Concrete-Filled Steel Columns. Engineering Structures, Elsevier, Vol.31, n.10, p. 2299-2308, October, 2009.

[3] 03 Chaves IA, Beck AT and Malite M, 2010: Reliabilitybased Evaluation of Design Guidelines for Cold-Formed Steel-Concrete Composite Beams. J. of the Braz. Soc. of Mech. Sci. & Eng. 32, 442-449.

[4] 04 Beck, A.T. e Souza Jr., A.C. (2010) A First Attempt Towards Reliability-based Calibration of Brazilian Structural Design Codes, J. of the Braz. Soc. of Mech. Sci. & Eng., Vol. XXXII, No.2, 119-127.

[5] 05 Faria, R., 2009: Concreto não conforme, Revista Téchne, Edição 152, Novembro 2009. Disponível online (http://www.revistatechne.com.br/engenhariacivil/ 152/artigo156894-1.asp?o=r), acessado em 18/05/2011.

[6] 06 http://www.sinduscon-ba.com.br/eventos/prg_eve_ det.cfm?eve=19, acessado em 18/05/2011.
» link

[7] 07 http://www.abece.com.br/web/serv_comites.asp, acessado em 18/05/2011.
» link

[8] 08 Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 12655:2006. Concreto – Preparo, controle e recebimento. Rio de Janeiro, 2006.

[9] 09 Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 6118:2003. Projeto de estruturas de concreto -Procedimento. Rio de Janeiro, 2003.

[10] 10 Helene, P., 2010: Considerações sobre a conformidade da resistência à compressão do concreto em estruturas de edificações, Ph.D. Engenharia, texto não-publicado, 04 de outubro de 2010.

[11] ¹¹
Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 7680:2007. Concreto - Extração, preparo e ensaio de testemunhos de concreto. Rio de Janeiro, 2007.

[12] 12 Ellingwood, B. and Galambos, T.V. (1982). Probability-based criteria for structural design, Structural Safety 1, pp. 15-26.

[13] 13 Nowak A.S. and Szerszen M.M. (2003). Calibration of Design Code for Buildings (ACI 318): Part 1— Statistical Models for Resistance, ACI Structural Journal, V. 100, No. 3, 377-382.

[14] 14 Melges, J. L. P. (2007). Dimensionamento de pilares com base na NBR 6118:2003. Ilha Solteira: FEIS – UNESP.

[15] 15 Scadelai, M. A. (2004). Dimensionamento de pilares de acordo com a NBR 618:2003. Dissertação (Mestrado) – Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos.

[16] 16 JCSS - Joint Committee on Structural Safety, 2001: "Probabilistic Model Code", disponível online http://www.jcss.byg.dtu.dk/Publications/Probabilistic_ Model_Code.aspx, acessado em 18/05/2011.

[17] ¹⁷
Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 8681:2003. Ações e segurança nas estruturas -Procedimento. Rio de Janeiro, 2003.

[18] 18 Szerszen M.M. e Nowak A.S. (2003). Calibration of Design Code for Buildings (ACI 318): Part 2 - Reliability Analysis and Resistance Factors, ACI Structural Journal, V. 100, No. 3, 383-391.

[19] 19 Melchers, R.E. (1999). Structural Reliability Analysis and Prediction, 2nd edition, John Wiley and Sons, NY.

[20] 20 Beck, A.T. and Rosa, E. (2006). Structural Reliability Analysis Using Deterministic Finite Element Programs", Latin American Journal of Solids and Structures. v.3, p.197-222.

[21] 21 Beck, A. T. (2007) Computer-aided teaching of structural reliability. XXVIII Iberian Latin-American Congress on Computational Methods in Engineering, Porto - Portugal.

[22] ²²
Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 8681:2003. Ações e segurança nas estruturas - Procedimento. Rio de Janeiro, 2003.