Sistemas Administrativos
Escola de Engenharia de São Carlos
SET Efeitos do colapso progressivo na confiabilidade d...
Documento Mestrado
Área Métodos Numéricos
Data da defesa 12/04/2023
Autor FACHOLLI, Pedro Henrique Preto
Orientador BECK, André Teófilo
Português
Título Efeitos do colapso progressivo na confiabilidade de estruturas de concreto armado
Resumo
O projeto de estruturas de concreto armado considerando o colapso progressivo usualmente é tratado pelas normativas através de prescrições empíricas que objetivam a garantia de um certo nível de robustez, fazendo com que o sistema seja capaz de resistir a carregamentos excepcionais ou de mitigar a propagação desproporcional de danos. As normativas brasileiras endereçam o fenômeno de maneira subjetiva, apenas recomendando redundância e prescrevendo taxas de armação mínimas. Uma das metodologias que tratam o colapso progressivo de maneira direta é conhecida na literatura por caminhos de carga alternativos, que verifica a capacidade da estrutura em resistir à remoção de um elemento de sustentação vertical. Utilizando este método, o presente estudo analisa a influência de incertezas na segurança de estruturas intactas e danificadas pela remoção de colunas. Através de um modelo mecânico linear simples mas capaz de capturar a interação entre os esforços nos elementos estruturais, diferentes modos de falha são investigados para as colunas, com base na variação desconhecida, à priori, da relação entre força normal e momento fletor. Para as vigas, as probabilidades de falha são analisadas considerando o momento fletor resistente último da seção, avaliado nas extremidades e no centro dos elementos. Mostrou-se que estruturas dimensionadas convencionalmente não apresentam níveis aceitáveis de confiabilidade dos elementos, e que aquelas reforçadas pela metodologia de caminhos de carga alternativos tendem a ser conservadoras ao utilizar modelos lineares de análise. Além disso, a sensibilidade da probabilidade de falha para cada variável aleatória é estudada, apontando para a necessidade de uma melhor caracterização do erro de modelo de acordo com diferentes modos de falha das colunas.
Palavras-chave Estruturas de concreto armado; colapso progressivo; incertezas; confiabilidade estrutural; caminhos de carga alternativos.

English
Title Effects of progressive collapse in reliability of reinforced concrete structures
Abstract
The design of reinforced concrete structures taking progressive collapse into account is usually treated by the standards through empirical prescriptions that aim to ensure a certain level of robustness, allowing the system to withstand exceptional loads or to mitigate the disproportionate propagation of damage. Brazilian standards address the phenomenon in a subjective manner, recommending redundancy and prescribing minimum reinforcement ratio in the elements. One of the methodologies that treats progressive collapse in a direct manner is known in the literature as alternative load path method, which verifies the structure's ability to bridge over the removal of a vertical support element. Using this method, this study analyzes the influence of uncertainties on the safety of intact and damaged structures by a discretionary column removal. Using a simple linear mechanical model capable of capturing the interaction between the internal forces in the elements, different failure modes are investigated for the columns, based on the unknown variation of the relationship between normal force and bending moment. For the beams, the failure probabilities are calculated considering the ultimate bending moment resistance of the cross-section, evaluated at the ends and in the center of the elements. It was demonstrated that conventionally designed structures do not exhibit acceptable levels of element reliability, and that structures strengthened by the alternative load path methodology lean toward conservatism when using linear models of analysis. Furthermore, the sensitivity of the failure probability for each random variable is studied, suggesting the need for a better characterization of the model error according to different failure modes of the columns.
Keywords Reinforced concrete structures; progressive collapse; uncertainties; structural reliability; alternate load paths