Influence of the reinforcement corrosion on the bending moment capacity of reinforced concrete beams: a structural reliability approach

Abstract

Reinforced concrete structures are, certainly, one of the most used types of structure around world. When it is located in non-aggressive environments, it respects, in general, the structural life predicted. Unless the structure be used improperly. However, the durability of these structures is strongly connected to degradation processes whose origin is environmental and/or functional. Among these processes, it is worth to mention those related to corrosion of reinforcements. The reinforcement's corrosion is directly related to the durability and safety of concrete structures. Moreover, the chlorides diffusion is recognized as one of major factors that triggers the corrosion. Therefore, at modelling accurately the chloride diffusion, the corrosion of reinforcements can be better evaluated. Consequently, design criteria can be more realistically proposed in order to assure safety and economy into reinforced concrete structures. Due to the inherent randomness present on chloride diffusion and corrosion, these phenomena can only be properly modelled considering probabilistic approaches. In this paper, the durability of a beam designed using the criteria proposed by ABNT NBR 6118:2003 [1] is assessed using probabilistic approaches. The corrosion time initiation is determined using Fick's diffusion law whereas Faraday's corrosion laws are adopted to model the steel loss. The probability of structural failure is determined using Monte Carlo simulation. The mentioned beam is analysed considering different failure scenarios in order to study the influence of water/cement ratio and environmental aggressiveness on the probability of failure. Based on these results, some remarks are performed considering NBR recommendations and the real probability of failure.Keywords: corrosion of reinforcement, reinforced concrete, Fick's second law, Faradays's laws.As estruturas de concreto armado estão certamente entre as mais utilizadas no mundo da construção civil moderna. Quando tais estruturas estão localizadas em ambientes não agressivos, elas respeitam, em geral, a vida útil para a qual foram projetadas, a menos, evidentemente, que sejam utilizadas de maneira imprópria, violando as funções para as quais foram projetadas. No entanto, a durabilidade destas estruturas está fortemente vinculada a processos de degradação de origem ambiental, que ocorrem em ambientes considerados agressivos. Dentre estes processos de degradação, destacam-se aqueles que desencadeiam a corrosão das armaduras. Dessa forma, a durabilidade está diretamente associada à corrosão das armaduras, que por sua vez, tem como um dos fatores de maior importância, a difusão de íons cloreto como agente desencadeador do processo corrosivo. Assim, efetuando a modelagem precisa deste fenômeno, a corrosão das armaduras pode ser mais bem avaliada e, consequentemente, critérios mais adequados podem ser propostos para proteger o aço dentro do elemento de concreto, garantindo maior segurança estrutural e, portanto, durabilidade da obra. Neste trabalho, os procedimentos descri...

Application of the GUT technique in pathological manifestations in reinforced concrete structures and their corrections

“…The lack of concrete cover thickness in reinforced concrete is one of the main failures in civil construction, and this is the main cause of the steel corrosion (Liberati et al, 2014;Medeiros et al, 2017;Silva Júnior et al, 2020). Besides that, other factors may be responsible for the appearance of these manifestations, such as the high porosity of the concrete matrix due to the high water-to-cement ratio and the presence of aggressive agents incorporated into the concrete matrix at the time of the structure's execution, with were already explained earlier.…”

Análise Da Carbonatação E Vida Útil De Projeto De Estruturas De Concreto via Simulação De Monte Carlo

“…Neste método, amostras de variáveis aleatórias são utilizadas para construir um conjunto de realizações do experimento com o intuito de descrever a falha, os espaços seguros, correlacionados à confiabilidade, e calcular a probabilidade do evento, conforme Equação (2). As formulações aqui descritas, foram resumidas de acordo com Liberati et al (2014).…”

Análise probabilística da vida útil de lajes de concreto armado sujeitas à corrosão por carbonatação via simulação de Monte Carlo

“…Assim, mesmo sob a existência de diversos modelos representativos da corrosão [3,4,[12][13][14][15][16][17][18][19][20], as estimativas dos períodos de despassivação do aço ainda apresentam erros associados à falta de generalidade dos modelos no que diz respeito às condições de exposição e/ou aspectos climáticos do ambiente que circunda as estruturas de concreto [22]. Ademais, LIBERATI et al [22] e RAMEZANIANPOUR et al [23] relatam a falta de representação das incertezas presentes em parâmetros associados às condições climáticas do ambiente, sendo necessário, portanto, acrescentar variáveis aleatórias que descrevam a variabilidade destes parâmetros.…”