Métodos de análise de confiabilidade aplicados a …

1 Teoria e Pr tica na Engenharia Civil, , , Maio, 2011 M todos de an lise de confiabilidade aplicados a vigas de concreto armado recuperadas com PRFC Reliability analysis methods applied to reinforced concrete beams rehabilitated with CFRP sheets Charlei Marcelo Paliga Universidade Federal de Pelotas UFPel, Pelotas, RS Am rico Campos Filho Universidade Federal do Rio Grande do Sul UFRGS, Porto Alegre, RS Mauro de Vasconcellos Real Universidade Federal do Rio Grande FURG, Rio Grande, RS Sofia Maria Carrato Diniz Universidade Federal de Minas Gerais UFMG, Belo Horizonte, MG RESUMO: No contexto da recupera o de vigas de concreto armado (CA) deterioradas, entre as t cnicas mais utilizadas destaca-se o uso de Pol meros Refor ados com Fibras de Carbono (PRFC).

2 Assim, neste trabalho feita a avalia o da confiabilidade de vigas em CA recuperadas via utiliza o de l minas de PRFC. Para efeitos comparativos, os n veis de confiabilidade impl citos para as vigas intactas e vigas danificadas tamb m foram verificados. Uma etapa importante neste processo a descri o realista da resist ncia da viga. Um modelo n o linear de elementos finitos, capaz de lidar com o fen meno do descolamento do PRFC, foi utilizado para o c lculo da carga de ruptura. Resultados tamb m foram obtidos via um modelo mais simples para a simula o da carga de ruptura.

3 A simula o de Monte Carlo utilizada para a obten o das estat sticas da carga de ruptura e tais informa es s o utilizadas em dois procedimentos distintos para a an lise de confiabilidade . ABSTRACT: Currently, the utilization of externally bonded carbon fiber reinforced polymers (CFRP) sheets has found a large acceptance in the rehabilitation of reinforced concrete (RC) beams. In this study, a reliability analysis of RC beams, retrofitted by externally bonded CFRP sheets is performed. For comparative purposes, the resulting reliability levels for undamaged and damaged beams are also evaluated.

4 An important task in this process is the realistic description of the beam resistance. A nonlinear finite element model, capable to deal with the CFRP debonding process is used in the determination of the beam failure loads. Results were also obtained by a simplified model to simulate the ultimate load. The Monte Carlo simulation procedure is used in determination of the statistics of the beam failure loads and such information is used in two different reliability analysis procedures. 1. INTRODU O Em todo o mundo crescente a preocupa o quanto manuten o e recupera o da infraestrutura existente.

5 No contexto da recupera o de estruturas de concreto armado deterioradas, entre as t cnicas mais utilizadas destacam-se o uso de argamassas de alta resist ncia, a protens o externa, a recupera o com chapas de a o, e o uso de materiais comp sitos, tais como l minas ou laminados base de fibras de carbono, de vidro, ou de aramida envolvidas por resinas polim ricas. Nos ltimos anos, a utiliza o de Pol meros Refor ados com Fibras de Carbono Teoria e Pr tica na Engenharia Civil, , , Maio, 2011 58 (PRFC) tem recebido uma grande aten o.

6 Este fato facilmente compreens vel, visto que tais materiais apresentam uma s rie de vantagens, como elevada resist ncia tra o, baixo peso, facilidade de manuseio e de aplica o e imunidade corros o. Em conson ncia com este grande interesse, v rias recomenda es internacionais para o projeto de recupera o estrutural com PRFC j foram desenvolvidas; veja-se, por exemplo, o FIB Bulletin 14 [6], o ACI [2] e o JSCE 23 [8]. A despeito da aten o que tal t cnica de reabilita o estrutural vem despertando, no Brasil ainda n o existem documentos normativos que tratem deste assunto.

7 No caso das normas vigentes de dimensionamento de estruturas em concreto armado (CA), tais como a NBR 6118 [4] e o ACI 318-08 [1], estas normas v m sendo calibradas via m todos probabil sticos. Similarmente ao desenvolvimento de tais normas, o estabelecimento de recomenda es para o projeto de refor o/ recupera o de estruturas em CA com PRFC demandar a utiliza o de m todos probabil sticos para a determina o dos n veis de confiabilidade impl citos nestes procedimentos. Adicionalmente, a confiabilidade resultante da reabilita o estrutural dever satisfazer n veis considerados como satisfat rios, definidos dentre os requisitos b sicos para o projeto estrutural.

8 Assim, neste trabalho feita a avalia o da confiabilidade de vigas em CA recuperadas via utiliza o de l minas de PRFC, para refor o projetado segundo as recomenda es do ACI [2]. Para efeitos comparativos, os n veis de confiabilidade impl citos para as vigas intactas e vigas danificadas tamb m foram verificados. Uma etapa importante neste processo a descri o realista da resist ncia da viga. um fato largamente conhecido, que o descolamento das l minas de PRFC pode ter uma influ ncia significativa na carga de ruptura da viga refor ada.

9 Desta maneira, um modelo n o linear de elementos finitos, capaz de lidar com o fen meno do descolamento do PRFC, foi utilizado para o c lculo da carga de ruptura [10]. Resultados tamb m foram obtidos via um modelo mais simples para a simula o da carga de ruptura. A simula o de Monte Carlo utilizada para a obten o das estat sticas da carga de ruptura e tais informa es s o utilizadas em dois procedimentos distintos para a an lise de confiabilidade . Os ndices de confiabilidade e probabilidades de falha correspondentes s vigas intactas, danificadas e recuperadas s o comparados luz do m todo empregado para a an lise de confiabilidade e da adequa o do dimensionamento do refor o estrutural.

10 2. DESCRI O DAS vigas ANALISADAS Nove vigas biapoiadas com se o transversal retangular de 30 cm x 90 cm, v o de 10 m, submetidas a uma carga uniformemente distribu da de 30 kN/m (carga de servi o) foram consideradas neste estudo. As propriedades geom tricas da se o transversal, a configura o do carregamento e armaduras, s o apresentadas na fig. 1. O concreto utilizado tem resist ncia compress o, fck, de 25 MPa, os a os utilizados na armadura longitudinal e nos estribos s o o CA-50 e o CA-60, respectivamente. Estas vigas foram distribu das em tr s grupos, a saber: intactas, danificadas e recuperadas com PRFC.