Estudo comparativo da confiabilidade de pilares de concreto armado dimensionados de acordo com a norma brasileira NBR 618:2014 e com o códico americano ACI 318:2014

Abstract

O estudo da confiabilidade em estruturas e em seus elementos é de fundamental importância para que, cada vez mais, possa ser garantida maior segurança dos mesmos. Esse trabalho tem como objetivo principal determinar o nível de confiabilidade alcançado no dimensionamento de pilares de concreto armado submetidos à flexo-compressão normal de acordo com a norma NBR 6118:2014 e com o código ACI 318:2014. Para isso, foram dimensionados pilares, segundo ambas as normas, com diferentes resistências, comprimentos e solicitações. Com os pilares dimensionados, foram simulados seus respectivos comportamentos, com o auxílio do software ANSYS, onde foi introduzido um modelo constitutivo para o concreto, baseado nas recomendações do Código Modelo 𝑓𝑖𝑏 2010 (2012), e esse foi validado através de comparação com resultados experimentais de outros autores. Por fim, a análise da confiabilidade foi realizada, empregando o método de simulação numérica de Monte Carlo, onde, definindo as variáveis aleatórias de entrada e assumindo suas características estatísticas, foram obtidos conjuntos de dados da resposta da estrutura frente à solicitação, possibilitando a determinação do valor do índice de confiabilidade (Beta) para cada pilar e a realização de estudos paramétricos, para análise da influência de parâmetros de projeto. Os resultados obtidos mostraram que os índices de confiabilidade determinados para os pilares dimensionados de acordo com a NBR 6118 são consideravelmente inferiores aos obtidos para os dimensionados de acordo com o ACI 318. Diversos pilares dimensionados de acordo com a NBR 6118 obtiveram valores inadequados de índice de confiabilidade, em sua grande maioria, para os maiores valores de índice de esbeltez (Lambda), esforço normal adimensional (v), relação entre o esforço solicitante característico acidental e permanente (r) e excentricidade relativa de primeira ordem (e1/ℎ), enquanto que os pilares dimensionados de acordo com o ACI 318, em sua totalidade, obtiveram valores superiores ao valor alvo.

The study of reliability in structures and their elements is of fundamental importance so that, progressively, greater safety can be achieved. This work has as main objective to determine the level of reliability reached in the design of reinforced concrete columns submitted to combined compression and flexure according to the NBR 6118:2014 standard and to the ACI 318:2014 code. For this, reinforced concrete columns were designed for combined compression and flexure according to both standards with different resistances, lengths and loads. With the columns designed, their respective behaviors were simulated with ANSYS software, where a constitutive model for concrete was introduced, based on the recommendations of the Model Code fib 2010 (2012), and this was validated by comparison with experimental results of other authors. Finally, the reliability analysis was performed using the Monte Carlo numerical simulation method, allowing, with the random variables of entry defined and their statistical characteristics assumed, and obtaining response data sets from the structure in front of the loading, the determination of the value of the reliability index (Beta) for each column and do parametric studies, to analyze the influence of design parameters. The results obtained showed that the reliability indices determined for the columns designed according to the NBR 6118 are considerably lower than those obtained for those designed according to the ACI 318. Some columns designed according to the NBR 6118 obtained inadequate reliability index values, mainly for higher values of slenderness (Lambda𝜆), dimensionless normal loading (v), relation between dead and live loads (r) and relative first order eccentricity (e1/ℎ), while all the columns designed according to the ACI 318 obtained values above the target.