O Relatório Parcial da Iniciação Científica
Por: Matheus L. G. Marquesi • 16/11/2020 • Trabalho acadêmico • 3.360 Palavras (14 Páginas) • 212 Visualizações
PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE SÃO PAULO [pic 1]
FACULDADE DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA
Relatório parcial da Iniciação Científica
Confiabilidade e Segurança Estrutural: avaliação de erros de modelos para cisalhamento em sapatas rígidas
Responsável: Prof. Me. Matheus L. G. Marquesi
Aluno: Arthur Campanelli Scantamburlo (Engenharia Civil)
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Arthur Campanelli Scantamburlo
[pic 3]
Prof. Me. Matheus Lorena Gonçalves Marquesi
Orientador
Departamento de Engenharia – FCET – PUC/SP
Sumário
Introdução 4
Revisão Bibliográfica 4
Confiabilidade estrutural e método de simulação de Monte Carlo 4
Resistência à força cortante em sapatas rígidas 5
Justificativa 7
Objetivos 8
Metodologia 8
Resultado parcial 10
Referências 11
Cronograma de trabalho 13
1. Introdução
Dada a necessidade de se evitar acidentes e rupturas em estruturas de concreto é preciso que sempre sejam revisadas normas e os modelos de cálculos que estão presentes nelas.
Diferentemente das vigas em concreto armado e protendido que devem ter pelo menos armadura transversal mínima de cisalhamento segundo a ABNT NBR6118: 2014, principal norma brasileira de concreto estrutural, os elementos de superfície como lajes e sapatas de fundação são tipicamente dimensionados de forma a que nenhuma armadura de cisalhamento seja necessária. A colocação de estribos nestes casos é difícil e dispendiosa (MARQUESI 2014 e SHERWOOD 2008).
Os critérios normativos para cálculo de resistência à força cortante em lajes maciças, lajes alveolares protendidas e sapatas, além dos critérios de punção em lajes lisas, advém de modelos de cálculos empíricos. A partir de experimentos, a representatividade destes modelos é calibrada por confiabilidade estrutural. Muitos resultados de experimentos são disponibilizados na literatura e, se reunidos, podem fornecer subsídios para esta análise.
Nos projetos estruturais, estes elementos de superfície são responsáveis por consumo significativo de concreto. Assim, desejam-se projetos econômicos sem deixar de atender aos níveis de segurança exigidos pelas normas. A avaliação da segurança estrutural pode ser feita por meio de simulações computacionais que comparam solicitações com as resistências em milhões de casos gerados a partir de variáveis aleatórias. O processo de Monte Carlo tem sido cada vez mais utilizado para as simulações computacionais aplicadas a avaliação da segurança por meio da confiabilidade estrutural devido a sua robustez e simplicidade.
A ABNT NBR 6118:2014 classifica as sapatas quanto à rigidez de acordo com as seguintes expressões:
[pic 4]
Figura 1 – Dimensões típicas em sapatas
🡪 sapata flexível[pic 5]
🡪 sapata rígida[pic 6]
onde
a é a dimensão da sapata na direção analisada;
h é a altura da sapata;
é a dimensão do pilar na direção em questão.[pic 7]
No presente trabalho foi elaborado um banco de dados de ensaios para que se pudesse avaliar a resistência ao cisalhamento em sapatas rígidas sem armadura transversal. Esse banco de dados foi gerado a partir da literatura, neles os autores realizaram diversos ensaios em sapatas para descobrir a resistência ao cisalhamento, porém além de ensaiar as sapatas rígidas sem armadura transversal, que são o foco do presente trabalho. Eles também realizaram ensaios em sapatas flexíveis e sapatas rígidas com armadura transversal, entretanto para a elaboração do banco de dados tais ensaios não foram considerados, somente os ensaios que se encaixam no modelo de sapata pesquisado foram levados em consideração. Foram encontrados 12 ensaios que se encaixam no escopo deste trabalho.
Esse tipo específico de fundação foi escolhido, pois a norma ABNT NBR 6118:2014 diz que não é necessário verificar a ruptura por cisalhamento em sapatas rígidas, porém a análise prévia que já foi realizada, através do cálculo do valor da variável aleatória erro de modelo pode-se perceber que à resistência encontrada nessas sapatas eram inferiores às encontradas nos modelos de cálculo presentes na literatura, como será explicitado adiante.
A quantidade pequena de ensaios existentes e os resultados prévios contra a segurança demonstrados e analisados no desenvolvimento desse trabalho justificam a importância de novos estudos neste tema.
2. Revisão Bibliográfica
2.1. Confiabilidade estrutural e método de simulação de Monte Carlo
Confiabilidade estrutural é a probabilidade de uma estrutura desempenhar satisfatoriamente a função a que foi projetada. Ela pode ser entendida como a função complementar da probabilidade de falha (Pf) de uma estrutura ou mesmo de elementos estruturais.
O método de Monte Carlo é uma técnica de simulação utilizada para estimar a probabilidade de falha. A técnica consiste em gerar um grande número de solicitações e de resistências, a partir de modelos de cálculo que descrevem o fenômeno estudado. Ao se comparar as duas realizações, verificam-se as situações em que a solicitação é superior à resistência. Isso caracteriza uma falha. Após N vetores randômicos serem simulados, contam-se o número de vetores que produziram ruína ([pic 8]) e, então, a probabilidade de falha pode ser determinada por:
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