Análise da confiabilidade de estruturas de concreto armado usando o método dos elementos finitos e processos de simulação - Gomes, Herbert Martins (1997)
Os critérios de projeto de estruturas de concreto armado estão relacionados com uma teoria bem fundamentada. Devido à incerteza presente nas variáveis envolvidas, no modelo matemático empregado, na implementação estrutural, ou mesmo em problemas de caráter fenomenológico, formulações empíricas são também utilizadas, assegurando uma performance estrutural conhecida. Nas estruturas é importante o conhecimento do nível de segurança com o qual se está trabalhando. Modelos experimentais podem ser usados para predizer o comportamento estrutural de tais estruturas, porém esta escolha nem sempre é a preferida devido ao seu alto custo. Ainda assim, não se pode ter uma medida do nível de segurança do projeto. Portanto, o principal problema é a necessidade de uma avaliação quantitativa da margem de segurança, a fim de que se tenha um projeto consistente, onde há uma distribuição homogênea do nível de segurança em toda a estrutura. Neste trabalho é feita a análise da confiabilidade de estruturas de concreto armado. Ela é feita através de Simulação Direta de Monte Carlo usando a técnica de Amostragem por Importância. Esta abordagem tira vantagem do esforço empregado em trabalhos determinísticos prévios na predição do comportamento de estruturas de concreto armado. Desta forma, importantes efeitos como a não-linearidade do material podem ser levados em conta prontamente, sem maiores dificuldades computacionais. Devido ao custo computacional requerido pela análise determinística, é feita a escolha da técnica de Amostragem por Importância, reduzindo grandemente a quantidade de simulações, ainda assim com soluções numéricas precisas. São assumidas como variáveis aleatórias básicas as intensidades das cargas permanentes e variáveis, e propriedades do aço e do concreto, tais como a resistência última à compressão do concreto (fc), seu módulo de elasticidade (E) , a tensão de escoamento do aço (fy) e o coeficiente de Poisson (n). O concreto armado é modelado com elementos finitos tridimensionais. O aço é modelado com elementos de placa inseridos nos elementos tridimensionais. A formulação adotada fornece a avaliação do comportamento comum observado no concreto armado, como elasto-viscoplasticidade, fissuração e esmagamento. O modelo de Ottosen de quatro parâmetros é empregado como superfície limite para plastificação e falha. Esta aproximação possibilita a avaliação de simples elementos tais como vigas, ou estruturas mais complexas como vasos de contenção de reatores nucleares. Um modelo visco-elástico baseado na cadeia de Kelvin é empregado para a avaliação do comportamento sob cargas de longa duração. O efeito dos fenômenos de longa duração na confiabilidade global é estudado utilizando-se esta aproximação. As recomendações do CEB-FIP/90 são seguidas.