A first attempt towards reliability-based calibration of Brazilian structural design codes

ResumoThis paper presents a reliability-based calibration of partial safety factors for Brazilian codes used in the design of concrete structures. The work is based on reliability theory, which allows an explicit representation of the uncertainties involved in terms of resistances and loads. Regarding the resistances, this study considers beams with concrete of five classes (C20, C30, C40, C50 and C60), three ratios between base and effective depth (0.25, 0.50 and 0.75), three longitudinal reinforcement ratios (ρ min , 0.5% and ρ max ) and three transverse reinforcement ratios ( , and ).In terms of loads, this work considers seven ratios between live loads and permanent loads (qn/gn), and seven ratios between wind loads and permanent loads (w n /g n ). The study also adopts a single value for the target reliability index (β target = 3.0). Results show that the optimized set of partial safety factors leads to more uniform reliability for different design situations and load combinations.Este artigo apresenta a calibração, baseada em confiabilidade, dos coeficientes parciais de segurança das normas brasileiras utilizadas no dimensionamento de estruturas de concreto. O trabalho está fundamentado na teoria de confiabilidade, que permite uma representação explícita das incertezas envolvidas em termos das resistências e ações. No que tange às resistências, são consideradas vigas projetadas para resistir a esforços de flexão e cisalhamento com concretos de cinco classes (C20, C30, C40, C50 e C60), três razões entre base e altura útil (0,25, 0,50 e 0,75), três taxas geométricas de armaduras longitudinais (ρ min , 0,5% e ρ max ) e três taxas de armaduras transversais ( , e ).No tocante às ações, são consideradas sete razões entre os carregamentos acidental e permanente (qn/gn), e sete razões entre os carregamentos do vento e permanente (w n /g n ). O estudo ainda adotou um único valor para o índice de confiabilidade alvo (β alvo = 3,0). Os resultados mostraram que os conjuntos otimizados dos coeficientes parciais de segurança conduzem a uma confiabilidade mais uniforme para diferentes situações de projeto e combinações de carregamentos.Palavras-chave: calibração de norma, estruturas de concreto, confiabilidade, segurança, NBR 6118, NBR 8681.

Section: Load Variablesmentioning

confidence: 99%

Reliability-based calibration of Brazilian structural design codes used in the design of concrete structures

Santiago

Kroetz

Beck

2019

“…This work is part of a larger project about the calibration, based on structural reliability, of the partial factors from Brazilian design codes. The calibration is being developed by the authors of this paper, though it has already been addressed in a preliminary way by Beck and Doria [5], Beck et al [6], Chaves et al [7] and Beck and Souza Jr. [8].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

A new study of Brazilian concrete strength conformance

Santiago

Beck²

2017

A new study of Brazilian concrete strength conformance Um novo estudo da conformidade da resistência do concreto produzido no Brasil Abstract ResumoThis paper presents a new evaluation of the strength compliance of concretes produced in Brazil. It is based on experimental results of over twenty-seven thousand concrete samples from different parts of the country. Results show that a significant part of Brazilian concrete do not reach the characteristic strength (fck) specified in design, and the percentage of nonconforming samples tend to be higher than 5%. This study also reveals the concrete produced in the South and Midwest regions have less variability than the ones produced in the other regions of the country. These results emphasize the importance of a rigorous control in manufacturing and reception of concretes in order to reduce the nonconforming cases.Keywords: concrete strength compliance, concrete structures, structural safety.Este artigo apresenta uma nova avaliação da conformidade dos concretos atualmente produzidos no Brasil. Ela está pautada em resultados de ensaios de resistência à compressão axial de mais de vinte e sete mil corpos de prova de concretos moldados in loco, no ato de seu recebimento, em diferentes obras do país. Os resultados mostram que parte do concreto produzido no Brasil não alcança a resistência característica (fck) prevista em projeto, e que o percentual de amostras não conformes tende a ser superior a 5%. Este estudo também evidencia que os concretos produzidos nas regiões Sul e Centro-Oeste apresentam menor variabilidade que aqueles produzidos nas demais regiões do país. Estes resultados reforçam a importância de um controle rigoroso na fabricação e no recebimento do concreto visando diminuir a ocorrência de não conformidades.Palavras-chave: conformidade da resistência do concreto, estruturas de concreto, segurança das estruturas.

“…However, Brazilian design codes have never been subject to the process of reliability-based calibration of partial safety factors, as the equivalent foreign codes (ACI 318 [2], EN 1992 [3], EN 1994 [4], FIB [5]). The calibration process for NBR 8800 was studied in [6], but the suggested safety factors were never incorporated in the actual code. In the specific case of composite structures, only isolated evaluations of safety factors are found in the literature [7][8][9][10][11].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Reliability of partially encased steel-concrete composite columns under eccentric loading

Pereira

Beck

Debs

2017

ResumoThe Brazilian design code for composite buildings (NBR8800) has never been subject to a reliability-based calibration of the partial factors used in design. As a consequence, the level of structural safety achieved by using these factors is, in general, unknown. This paper presents a study of the reliability of partially encased steel-concrete composite columns, subject to compression and bending. Literature statistics are used to quantify uncertainty in strength of structural materials and in loads. Reliability indexes are evaluated, via FORM, for two ratios between dead and live loads, and for some values of load eccentricity. It was found that larger load eccentricity leads to a reduction in reliability indexes. These values are larger than minimum values recommended in international design codes; hence one concludes that design of such columns using NBR8800 leads to acceptable safety levels.Keywords: reliability, composite column, structural safety.A norma brasileira que embasa o projeto estrutural de edifícios contendo elementos mistos (NBR8800) nunca passou pelo processo de calibração, baseada em confiabilidade, dos coeficientes parciais de segurança utilizados em projeto. Como consequência, o nível de segurança obtido com o uso destes coeficientes é, em geral, desconhecido. Este trabalho apresenta um estudo da confiabilidade estrutural de pilares mistos de aço-concreto, parcialmente revestidos e submetidos à flexo-compressão. Estatísticas da literatura são utilizadas para caracterizar as incertezas nas propriedades dos materiais constituintes e nas ações. Índices de confiabilidade (β) são avaliados, via FORM, para duas razões entre ação permanente e ação variável, e para alguns valores de excentricidade da ação vertical. Verifica-se que o índice de confiabilidade dos pilares mistos diminui com o aumento da excentricidade de projeto. Estes valores estão acima de índices de confiabilidade mínimos sugeridos em normas internacionais, o que sugere que o projeto utilizando a norma NBR8800 resulta em colunas mistas seguras.Palavras-chave: confiabilidade; pilares mistos; segurança estrutural.