A PROPOSTA MESTRADO ACADÊMICO EM ENGENHARIA DE ESTRUTURAS

PROCESSO SELETIVO PARA MESTRADO ACADÊMICO

NOME: Eduardo dos Santos Abreu Filho

1. ANÁLISE PROBABILÍSTICA E CONFIABILIDADE ESTRUTURAL APLICANDO O MÉTODO DOS ELEMENTOS FINITOS

2.1 ESTUDO DE PILARES ESBELTOS DE CONCRETO DE ALTA RESISTÊNCIA SUBMETIDOS A FLEXO-COMPRESSÃO OBLÍQUA

Nas últimas décadas, no Brasil, com o aumento da demanda e competitividade no setor da construção civil, surgiram novas exigências dos consumidores por obras de maior porte e arrojados projetos arquitetônicos. Como consequência do desenvolvimento tecnológico dos materiais como o aço e o concreto, pesquisas são realizadas visando um melhor aproveitamento desses materiais, maior conhecimento sobre o comportamento dos elementos, a vulnerabilidade nos estados limites, redução de coeficientes de variação e aumento da segurança. Assim, é uma necessidade permanente o estudo de confiabilidade de estruturas de concreto armado. (NOWAK E SZERSZEN, 2003)

Na mais recente atualização da norma brasileira para Projetos de Estruturas de Concreto (NBR 6118:2014) o valor característico de concretos para resistência a compressão é de até 90 Mpa, tornando-se usuais resistencias mais elevadas que as mínimas exigidas. Desta forma, não são necessários pilares muito robustos, ou seja, os pilares tornam-se mais esbeltos, sendo pertinente o conhecimento de procedimentos e verificações de segurança, confiáveis, levando ao estudo da instabilidade, e propondo soluções.

Por ser extremamente complexo o comportamento dos pilares esbeltos, do ponto de vista da sua instabilidade, é que engenheiros projetistas tendem a fugir, sempre que possível, dos casos que o índice de esbeltez é maior que oitenta. (SANTIAGO, 2011) O interesse de pesquisar esta área é tornar conhecido e acessível aos projetistas, o comportamento desses elementos para que possam ser aproveitados ao máximo sua capacidade resistente, sem comprometer segurança.

Assim, é necessário testar a viabilidade dos métodos existentes, afim de propor soluções, e tornar mais amplo o uso de pilares esbeltos de concreto armado, incentivando a adoção em projetos com mais confiabilidade. Com esta finalidade, propõe-se estudar o comportamento de pilares de concreto de alta resistência, de seção qualquer, solicitados a flexo-compressão oblíqua, observando as não-linearidades física e geométrica, a fim de investigar a validade dos processos aproximados através de uma abordagem envolvendo aspectos teóricos, como também práticos. (SANTIAGO, 2011)

A principal solicitação normal que ocorre em pilares de edifício é a flexo-compressão pela necessidade de se considerar no mínimo excentricidades acidentais quando da aplicação do carregamento, para suprir falhas como imperfeições geométricas construtivas e erros de avaliação dos esforços. A flexo-compressão oblíqua consiste no caso de solicitação normal composta de momento e força axial em que não se conhece a direção da linha neutra. A flexão oblíqua ocorre em várias situações: em seções que não apresentam plano de simetria, em seções simétricas quanto à forma mas com armaduras assimétricas ou em seções simétricas quanto à forma e distribuição da armadura mas com plano de atuação do momento fletor não coincidente com o plano de simetria da seção. (ARAUJO, 2014)

O concreto de alta resistência apresenta vantagens em relação ao concreto convencional, possui comportamentos diferentes em diversos fatores, que demandam cuidado para assegurar o desempenho. Menor micro fissuração, maior módulo de elasticidade, maior resistência e menor ductibilidade são suas principais propriedades. É resultado de evolução tecnológica e inovação, tendo grandes chances de ter sua utilização cada vez mais ampliada, apresentando-se como uma proposta de material de construção com características condizentes com as necessidades do desenvolvimento sustentável atual. Por todas estas razões o uso do concreto de alto desempenho é cada vez mais crescente, bem como o campo de aplicação torna-se cada vez mais amplo. Mas ainda há controvérsias sobre o efeito da esbeltez de pilares. (DINIZ, 1997)

Nogueira (2006) afirma que, a análise de confiabilidade demanda o conhecimento das ações consideradas em projeto, seus valores e critérios de combinação. É necessário conhecer também os materiais que serão utilizados e suas características mecânicas.

Para uma verificação mais precisa, podem ser realizadas análises comparativas com resultados de pesquisas oriundas de diversos autores que através de métodos numéricos realizaram ensaios experimentais. Podendo demonstrar a capacidade do modelo utilizado na análise do comportamento dos pilares.

Nesta pesquisa, pode-se utilizar métodos para análises eficientes do tema proposto podendo ser validado por dados experimentais, e também determinar os erros do modelo. Há o método de Monte Carlo, onde os parâmetros estatísticos podem ser calculados, estabelecendo as funções de estado limite. É o método mais simples de realizar uma análise probabilística, sendo assim, utilizado de uma forma ampla. No método de Monte Carlo, as propriedades do material, as cargas e outras variáveis são introduzidas por uma simulação computacional, sem uma significante modificação do algoritmo usado em uma análise determinística. Sendo este método, estatisticamente consistente. (ARAUJO, 2001)

Também, o estudo pode ser feito com base nos métodos geral e do equilíbrio com os processos exato e do pilar padrão, através de um software desenvolvido por Cadamuro Jr. (1997), disponível no Departamento de Estruturas da Escola de Engenharia de São Carlos – USP. O Sistema Flexor