Confiabilidade estrutural de lajes dimensionadas segundo as normas brasileiras de projeto estrutural de concreto armado

Abstract

As incertezas estão presentes e têm um impacto significativo nos projetos estruturais. Estão relacionados com a resistência dos materiais utilizados, a geometria estrutural e os modelos de comportamento estrutural utilizados no projeto. Em muitos padrões atuais de projeto estrutural, os efeitos da carga são fatorados e as resistências dos materiais são fatoradas para considerar indiretamente essas incertezas, utilizando os chamados fatores de segurança. Os valores resultantes são utilizados para projetar estruturas com níveis de segurança aceitáveis. No entanto, não há indicação do nível de segurança alcançado. Neste contexto, a teoria da confiabilidade estrutural e seus métodos podem ser utilizados para quantificar e verificar se os níveis de segurança estão conforme os níveis-alvo recomendados em normas internacionais, por exemplo. O presente estudo pretende realizar análises de confiabilidade estrutural de lajes de concreto armado projetadas seguindo a norma brasileira NBR 6118, ?Projeto de estruturas de concreto: procedimento?. A simulação de Monte Carlo e o Método de Confiabilidade de Primeira Ordem são aplicados para calcular índices de confiabilidade, que são então comparados com os valores alvo. Verifica-se que os índices de confiabilidade obtidos estão abaixo dos valores recomendados na literatura em algumas situações de projeto. Além disso, verifica-se que ao substituir os valores dos fatores de segurança indicados na norma brasileira pelos obtidos pela calibração de confiabilidade, dada na literatura, a confiabilidade alvo é alcançada em todos os casos aqui estudados.

Abstract: Uncertainties are present and have a significant impact on structural designs. They are related, for example, to the strength of the materials used, the structural geometry, and the structural behavior models used for designing. In many current structural design standards, the load effects are factored up and the resistances of the materials are factored down to indirectly consider these uncertainties, using the so-called safety factors. The resulting values are used to design structures with acceptable safety levels. However, there is no indication of the safety level achieved. In this context, structural reliability theory and its methods can be used to quantify and verify if the safety levels are in accordance with target levels recommended in international standards, for example. The present study aims at performing structural reliability analyses of reinforced concrete slabs designed in accordance with the Brazilian standard NBR 6118, ?Design of concrete structures: procedure?. Monte Carlo simulation and the First Order Reliability Method are applied in order to compute reliability indices, which are then compared to target values. It is verified that the reliability indices obtained are below the values recommended in the literature in some design situations. Furthermore, it is seen that by replacing the safety factors values indicated in the Brazilian standard by those obtained by reliability calibration, given in the literature, the target reliability is achieved in all cases studied herein.