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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.18.2017.tde-07032017-105034
Documento
Autor
Nome completo
Túlio Raunyr Cândido Felipe
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2017
Orientador
Banca examinadora
Haach, Vladimir Guilherme (Presidente)
Nogueira, Caio Gorla
Parsekian, Guilherme Aris
Título em português
Novo método para a avaliação do risco de colapso progressivo em edifícios de alvenaria estrutural
Palavras-chave em português
Colapso progressivo
Confiabilidade estrutural
Dano acidental
RAPC
Resumo em português
O evento do colapso progressivo começou a ser estudado, principalmente, após o acidente do edifício Ronan Point, em 1968, na cidade de Londres. Esse acidente fez o meio técnico rever as considerações normativas, sobretudo de maneira a adicionar recomendações que visem minimizar os danos causados à estrutura quando sujeita a um dano acidental.Entretanto, tais recomendações não realizam a análise do risco da estrutura colapsar. Essas também não conseguem analisar medidas de robustez e vulnerabilidade, e nem determinar qual é o elemento chave para a estrutura. Desse modo, partindo desses questionamentos, o presente trabalho desenvolveu uma nova metodologia nomeada aqui de Risk Analysis of the Progressive Collapse (RAPC). Este procedimento fornece uma medida mais precisa dos riscos, através de uma abordagem que utiliza a Teoria da Confiabilidade Estrutural. Assim, é deduzida uma expressão para a determinação da probabilidade de colapso progressivo, bem como são definidos os coeficientes de importância e vulnerabilidade para identificar o(s) elemento(s) chave. O elemento chave é definido como o que apresenta a maior interseção entre vulnerabilidade e importância para o colapso estrutural. Essas formulações desenvolvidas na metodologia do RAPC são implementadas em Fortran. Para isso, a modelagem do edifício de alvenaria estrutural é feita utilizando o software DIANA®, no qual os esforços solicitantes são obtidos e utilizados como dados de entrada na análise de confiabilidade. Valores de probabilidades de falha individual por elemento, condicional e condicional dupla são calculados pelo First Order Reliability Method (FORM) e Importance Sampling Monte Carlo (ISMC) com auxílio do programa StRAnD. Um algoritmo em Fortran é implementado para acoplamento do DIANA® e StRAnD, além de mapear a probabilidade de falha dos elementos estruturais. Portanto, torna-se evidente que a identificação dos elementos mais vulneráveis, e do elemento chave em particular, é útil para abordagens diretas de concepção estrutural, tais como a melhoria da resistência local. Contudo, os coeficientes propostos também medem os efeitos dos procedimentos de projeto que conduzem à continuidade, ductilidade e redundância. Quando essas medidas trabalham para reduzir as probabilidades de propagação de dano ou colapso, isso se reflete nas vulnerabilidades de elementos eventualmente iniciando esses caminhos de falha. Sendo assim, conclui-se que a formulação do RAPC se mostra como uma ferramenta na determinação do risco do colapso progressivo nas estruturas.
Título em inglês
New method for assessment the risk of progressive collapse in masonry structural buildings
Palavras-chave em inglês
Abnormal loading
Progressive collapse
RAPC
Structural reliability
Resumo em inglês
The progressive collapse event began to be studied, mainly, after the accident of the Ronan Point building, at 1968, in the city of London. This accident caused the engineers review their normative considerations, mainly in order to add recommendations aimed at minimizing the damage to structure when subjected to abnormal loading. However, such recommendations do not perform the risk analysis of the structure to collapse. These also fail to analyze measures of robustness and vulnerability, and either determine which is the key element of the structure. Thus, leaving of these questions, the present work to develop a new methodology named here of Risk Analysis of the Progressive Collapse (RAPC). This procedure provides a more accurate measure of risks through an approach that uses Structural Reliability Theory. Thus, an expression is deduced for the determination of the probability of progressive collapse, as well as the importance and vulnerability coefficients are defined to identify the key element (or key elements). The key element is identified as the one presenting the largest intersection between vulnerability and importance to collapse.These formulations developed in the RAPC methodology are implemented in Fortran.For this, the structural masonry building modeling is done using the DIANA® software, in which the requesting efforts are obtained and used as input data in the reliability analysis. Probabilities values individual, conditional, and double conditional are calculated by the First Order Reliability Method (FORM) and Importance Sampling Monte Carlo (ISMC) using the StRAnD software. A Fortran algorithm is implemented for DIANA® and StRAnD coupling, besides mapping the probability of failure of the structural elements. Therefore, it is clear that identification of the most vulnerable elements, and of the key element in particular, is useful for direct design approaches to structural design, such as local resistance enhancements. However, the coefficients proposed herein also measure the effects of design procedures leading to continuity, ductility or redundancy. When these measures work to reduce probabilities of damage propagation or collapse, this is reflected in the vulnerabilities of elements eventually initiating these failure paths. Therefore, it is concluded that the formulation of RAPC is shown as an tool in determining the risk of progressive collapse in structures.
 
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Data de Publicação
2017-03-13
 
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