Confiabilidade estrutural em relação aos estados limites último e de deformações excessivas de vigas de concreto armado dimensionadas segundo a NBR 6118:2023

Abstract

As incertezas têm impacto direto nos projetos estruturais. Estão relacionadas, por exemplo, aos materiais empregados, às dimensões dos elementos projetados e aos modelos numéricos utilizados para prever o comportamento das estruturas. A norma brasileira de projeto estrutural em concreto armado (NBR 6118) leva essas incertezas em consideração indiretamente, por meio de fatores que minoram resistências e majoram solicitações, a fim de proporcionar níveis adequados de segurança. A teoria da confiabilidade estrutural e seus métodos podem ser empregados para quantificar e verificar se os níveis de segurança proporcionados por esse método se encontram de acordo com os níveis recomendados por normas e entidades internacionais. O presente estudo tem objetivo de desenvolver análises de confiabilidade de vigas de concreto armado em relação aos estados limites último e de serviço, este último no que se refere à verificação de deformação excessiva, projetadas segundo a NBR 6118:2023. Os métodos de simulação de Monte Carlo e Método de Confiabilidade de Primeira Ordem são utilizados para determinar índices de confiabilidade referentes ao ELU e ELS que são por sua vez comparados com índices de confiabilidade alvo. Verifica-se que vigas submetidas a elevadas parcelas de cargas acidentais podem ter índices de confiabilidade em relação ao ELS abaixo do valor alvo, mesmo quando as mesmas respeitam o deslocamento limite de norma e apresentam índices de confiabilidade referentes ao ELU adequados. Tal observação enseja estudos aprofundados sobre o tema.

Abstract: Uncertainties have a direct impact on structural designs. They are related, for example, to the materials used, the dimensions of the designed elements and the numerical models used to predict the behavior of the structures. The Brazilian design standard related to reinforced concrete structures, NBR 6118, takes these uncertainties into account indirectly, through factors which reduce resistances and increase loads, in an attempt to provide adequate levels of safety. The theory of structural reliability and its methods can be used to quantify and verify whether the safety levels provided by this method are in accordance with the levels recommended by international standards and entities. The present study aims to develop reliability analyses of reinforced concrete beams concerning the ultimate and serviceability limit states, the latter in what refers to the verification of excessive deformations, designed according to NBR 6118:2023. Monte Carlo simulation and the First Order Reliability Method are used to determine reliability indices related to ULS and SLS, which are in turn compared with target values. It is observed that beams subjected to high proportions of accidental loads may have reliability indices in relation to the SLS below the target value, even when they comply with the standard limit displacement and present adequate reliability indices in relation to the ELU. This indicates the necessity of further studies on this subject