Simplified structural deterioration model for reinforced concrete bridge piers under cyclic loading¹

Análise da vida útil de estruturas de concreto armado sob corrosão uniforme por meio de um modelo com RNA acoplado ao MEF

“…No Brasil, por exemplo, este índice varia de 14 a 64% a depender da região de análise (Carmona et al, 1988;Dal Molin, 1988;Andrade, 1992). Percebe-se que a modelagem estrutural precisa e computacionalmente eficiente, da deterioração causada pela corrosão, é um pré-requisito essencial para a confiabilidade estrutural e análise de Revista ALCONPAT, 8 (1), 2018: 1 -15 Análise da vida útil de estruturas de concreto armado sob corrosão uniforme por meio de um modelo com RNA acoplado ao MEF E. F. Felix, T. J. Rodrigues Balabuch, M. Corrêa Posterlli, E. Possan, R. Carrazedo 3 vida útil, de modo a reduzir os custos de manutenção das estruturas, especialmente as de concreto armado (Vu et al, 2000;Rao et al, 2017). A corrosão da armadura de aço no concreto é um processo eletroquímico, causado pelas diferenças nas concentrações de íons dissolvidos, de maneira que parte do metal se torna catódica e outra anódica, resultando na perda de volume do material e na formação de produtos de corrosão, material secundário com volume de 3 a 10 vezes maior que o inicial (Mehta et al, 2014;Geiker et al, 2016).…”

“…A fase de iniciação da corrosão, corresponde ao período em que ocorre o transporte de agentes agressivos, por exemplo, o CO2, na matriz porosa do concreto, tendo por consequência a redução do pH do meio (de aproximadamente 12,5 a 8,5) e, a despassivação da armadura. Já a fase de propagação, caracteriza-se pela perda de massa do aço e a formação de produtos de corrosão que causam a fissuração do concreto de cobrimento ou em estágios mais avançados o destacamento do concreto (Tuutti, 1982;Bakker, 1988;Rao et al, 2017). É de conhecimento geral que os custos de projetos de estruturas de concreto armado que consideram apenas o período de iniciação da corrosão não são os mais econômicos, uma vez que não são considerados os custos de manutenção causados pela corrosão, principalmente no período de propagação, consideração esta de grande importância na análise de vida útil das estruturas de concreto armado (Yanaka et al, 2016).…”

Earthquake Response Modeling of Corroded Reinforced Concrete Hollow-Section Piers via Simplified Fiber-Based FE Analysis

“…In numerical modeling applied to earthquake engineering problems, the effects of corrosion phenomena are often conveniently represented through a change in geometry and/or material properties of concrete, rebars, and bond. Therefore, as discussed in [7], three main approaches and/or their combinations are typically adopted depending on corrosion-induced damage type, extent and location: Measured mass loss of reinforcements due to corrosion (expressed in percentage form and calculated as 1 − ( ′⁄ ) 2 , where ' is corroded rebar diameter, see [24]) is typically used to empirically infer the abovementioned artificial changes in geometry/properties, as depicted in Figure 4, where the experimentally-based simplified relationships derived by Shetty et al [17] (Equation ( 1)), Coronelli and Gambarova [31] (Equation (2)), Du et al [20] (Equation (3)), and Cairns et al [32] (Equation ( 4)), extensively used in FB-FEM applications (e.g., [10,23]) are plotted using the values in Table 1. Bond degradation…”

“…Recent applications span from the seismic assessment of existing RC buildings [21] to entire RC bridges [22] with both intact and corroded elements. Studies on circular RC columns have also been conducted using FB-FEM models [23,24], albeit none of them focus on hollow-section members, largely used for erecting RC bridges in many earthquake-prone countries because of their reduced cost and ease of construction with respect to more traditional solutions. Dedicated experimental tests have only recently become available [25], and thus presently are mainly comprised of characterization studies on small-scale samples.…”

“…Measured mass loss of reinforcements due to corrosion (expressed in percentage form and calculated as 1 − (φ /φ) 2 , where φ is corroded rebar diameter, see [24]) is typically used to empirically infer the abovementioned artificial changes in geometry/properties, as depicted in Figure 4, where the experimentally-based simplified relationships derived by Shetty et al [17] (Equation ( 1)), Coronelli and Gambarova [31] (Equation (2)), Du et al [20] (Equation (3)), and Cairns et al [32] (Equation ( 4)), extensively used in FB-FEM applications (e.g., [10,23]) are plotted using the values in Table 1. Bond degradation and local reduction of cracked concrete properties are instead seldom employed, given the intrinsic limitations of fiber-based idealization where rebars are not explicitly modeled.…”