Abstract Most papers in the literature address reliability analysis of isolated elements, like beams and columns. However, symmetry and regularity are often exploited in the construction of regular RC frames, resulting in the same or similar designs for all columns of a floor or all beams of a building. This leads to significant differences in member reliability, due to different axial load to bending moment ratios, in different parts of the structure. Moreover, load effects increase, and symmetry is lost under individual support settlements. In this scenario, reliability analyses are performed, for an intact 4-floors and 3-spans RC frame; and considering different settlement conditions. Monte Carlo simulation is performed, considering uncertainties in dead and live loading, and steel and concrete strengths. The results show that a settlement of 10 mm, corresponding to an angular distortion of 1/500, reduced the average reliability of the frame by only 14%, just the same, it reduced the reliability index of several cross-sections of the beams to up to 2.40, value lower than that recommended in the Model Code 2010. It is concluded that the methodology used in this work presents an important tool for the analysis of events not foreseen in the design, supporting the decision making about the need for intervention in the structures.

Resumo A maior parte dos artigos encontrados na literatura endereça a confiabilidade de elementos isolados, como vigas e colunas. No entanto, simetria e regularidade são frequentemente exploradas na construção de pórticos regulares de concreto armado, o que resulta em projetos iguais ou semelhantes para todas as colunas de um andar ou todas as vigas de um prédio. Isto leva a diferenças na confiabilidade dos elementos, em função das diferentes razões entre carga axial e momento fletor, em diferentes partes da estrutura. Mais ainda, há um aumento dos esforços solicitantes e perda de simetria na presença de recalques de apoios. Neste cenário são realizadas análises de confiabilidade para um pórtico de 4 andares e 3 vãos, na situação intacta e considerando diferentes recalques de apoio. É realizada simulação de Monte Carlo, considerando incertezas nas ações permanentes e de utilização, e na resistência do aço e do concreto. Os resultados mostram que um recalque de 10 mm, correspondente a uma distorção angular de 1/500, reduziu a confiabilidade média do pórtico em apenas 14%, contudo reduziu o índice de confiabilidade de várias seções transversais das vigas para até 2.40, valor inferior ao recomendado no Model Code 2010. Conclui-se que a metodologia utilizada neste artigo se apresenta como uma ferramenta importante para a análise de eventos não previstos em projeto, auxiliando na tomada de decisão sobre a necessidade de intervenção nas estruturas.

RESUMO Aplicação da madeira é viável em sistemas construtivos devido a suas propriedades mecânicas, que são compatíveis com as aplicações estruturais na engenharia A madeira é ainda mais interessante de se usar, uma vez que é uma fonte renovável. Dentre as diversas aplicações, a madeira é amplamente utilizada em estruturas de cobertura, com várias tipologias de treliças. Portanto, deve-se entender o comportamento das treliças planas em diferentes condições de carregamento, incluindo carga de peso próprio, carga de serviço e carga de sucção de vento. O desempenho mecânico de duas treliças (Pratt e Scissor) foi analisado e comparado, de acordo com a norma Brasileira de estruturas de madeira ABNT NBR 7190 (1997) (métodos e premissas de cálculo), com o método dos elementos finitos, um algoritmo de otimização de inteligência de enxame (minimização do peso da estrutura) e um estudo paramétrico. Com base no peso mínimo e no deslocamento máximo em função da variação do vão, a tipologia Pratt apresentou um peso menor (3-19%) quando comparada com a Scissor, sob a mesma condição de carregamento e vãos. Em relação aos deslocamentos máximos, a tipologia Pratt apresentou valores de deslocamento menores do que a tipologia Scissor. A diferença entre estes valores variou de duas a sete vezes, indicando que a tipologia Scissor distribui melhor os esforços normais (deslocamentos máximos mais próximos do deslocamento limite normativo). Esses resultados foram confirmados pela análise de variância (5% de significância).

ABSTRACT Timber application is viable in constructive systems because of its mechanical properties, suitable for structural applications in engineering. Timber is even more interesting to use since it is a renewable source. Among its several applications, timber is widely used in roofing structures, with several typologies of trusses. Therefore, it is necessary to understand the behavior of plane truss in different loading conditions, including dead load, service load, and wind suction load. The mechanical performance of two trusses (Pratt and Scissor) was analyzed and compared, according to the Brazilian standard of timber structures ABNT NBR 7190 (1997) (methods and calculus premises), with the finite element method, an algorithm of swarm intelligence optimization (structure weight minimization), and a parametric study. Based on minimum weight and maximum displacement as a function of span variation, Pratt typology presented lower weight (3-19%) when compared with Scissor, under the same span and loading conditions. Regarding maximum displacements, Pratt typology presented lower displacement values than the Scissor typology. The difference between these values ranged from two to seven times, indicating that Scissor typology can better distribute normal loads (maximum displacement closer to the normative limit displacement). Variance analysis (5% of significance) confirmed these results.

Resumo Entre os principais responsáveis pelas emissões de CO2 na camada de ozônio, a indústria da construção civil contribui com uma parcela significativa. Esta emissão é gerada em grande parte pela aplicação de sistemas de construção em concreto e suas variações. Portanto, é importante o uso de ferramentas que permitam o desenvolvimento de projetos que mitiguem os efeitos das emissões de gases nocivos para a atmosfera. Desse modo, este estudo aplicou um algoritmo de otimização chamado Firefly Algorithm (FA) para projetar vigas retangulares pré-fabricadas e protendidas com foco na redução da emissão de CO2 na fase de projeto estrutural. A Função Objetiva (FO) foi definida como o peso total de CO2 emitido em cada fase de construção (produção, transporte e montagem) e as restrições de projeto estrutural são baseadas nos critérios de projeto estabelecidos na ABNT NBR 6118. As variáveis do problema de otimização tratam de propriedades geométricas e condições mecânicas da viga, onde foram consideradas variáveis de projeto a altura da viga, espessura da viga, a proporção de altura que gera excentricidade de protensão, e a proporção da força de protensão. Foram analisadas dez vigas, com diferentes carregamentos, onde cada uma dessas vigas foi submetida ao processo de otimização trinta vezes. Para as condições propostas, as dez vigas apresentaram uma emissão de CO2 médio de 3282.59 kg, emissão de carbono máximo e mínimo de 3630.52 kg e 2910.67 kg, respectivamente. O estudo resultou em uma taxa de factibilidade superior à 90%, mostrando que a ferramenta de otimização foi eficiente na fase de projeto estrutural com foco na sustentabilidade. Em relação a emissão de carbono, é possível verificar uma relação entre o aumento da emissão e o carregamento visto que peças com maior inércia tendem a emitir uma maior quantidade de CO2. Ainda foi possível determinar uma regressão entre a emissão de carbono e o carregamento da viga.

Abstract Among the main contributors to CO2 emissions on the ozone layer, the construction industry contributes with a significant portion. This emission is generated largely by applying concrete construction systems and their variations. Therefore, it is important to use tools that allow the development of projects which mitigate the effects of harmful gas emissions into the atmosphere. Thus, this study applied an optimization algorithm called Firefly Algorithm (FA) to design precast and prestressed rectangular beams focusing on reducing CO2 emissions in the structural design phase. The Objective Function (OF) was defined as the total weight of CO2 emitted in each construction phase (production, transportation, and placement) and the structural design constraints are based on the design criteria established in ABNT NBR 6118. The problem optimization’s variables are geometric properties and mechanical beam's conditions, where the beam height, beam width, the proportion of height generates prestressing eccentricity, and the proportion of prestressing load were considered as design variables. Ten beams were analyzed, with different loadings, where each of these beams was submitted to the optimization process thirty times. For the proposed conditions, the ten beams had an average CO2 emission of 3282.59 kg, maximum and minimum carbon emission of 3630.52 kg and 2910.67 kg, respectively. The study resulted in a feasibility rate higher than 90%, showing that the optimization tool was efficient in the structural design phase focusing on sustainability. Concerning carbon emission, it is possible to verify a relationship between the increase of emission and the load since element with greater inertia tend to emit a greater amount of CO2. It was also possible to determine a regression between carbon emission and beam load.

resumo: Este trabalho aborda uma análise numérica paramétrica do comportamento estrutural do concreto armado reforçado com fibras metálicas utilizando um modelo constitutivo de Mecânica do Dano e técnica de homogeneização. Essa abordagem ainda é recente, visto que o Brasil não possui nenhuma normatização em relação ao procedimento de cálculo desse tipo de material. O presente estudo realiza uma análise paramétrica de vigas de seção retangular submetidas à flexão em quatro pontos com variações de altura (h), área de aço (As) e o vão (L) de forma a verificar a influência de cada parâmetro no estudo numérico da deformabilidade de vigas compostas por esse material. Foram utilizados percentuais de 2,00% e 2,50% de fibras metálicas na modelagem. Observa-se que os resultados obtidos foram afetados principalmente pela altura e pelo vão da peça. Também se percebe que a inclusão de fibras proporciona aumento da carga máxima da estrutura além de promover uma boa ductilidade.

abstract: This work deals with parametric analyses of the structural behaviour of steel-fiber-reinforced concrete using a Damage Constitutive Model and homogenization technique. This approach is contemporary once Brazil has not a standard procedure for the design of this type of material. The present study performs a parametric analysis of rectangular beams subjected to flexion at four points, with height variations (h), reinforcement area (As) and span (L) are used to verify the influence of each parameter on the numerical study of the deformability of beams composed by this material. Fiber volume concentrations of 2.00% and 2.50% have been used on the modelling. It is observed that the obtained results were mainly affected by height and span. It is noticeable that the inclusion of steel fibers leads to an increase in the maximum load and ductility of the analyzed beams in this work.

RESUMO A curva tensão-deformação do concreto é importante para o dimensionamento de estruturas, pois por meio dela é possível obter sua resistência à compressão, sua deformação de pico, o módulo de elasticidade e a tenacidade do concreto. Entretanto, essa é uma propriedade que não é comumente determinada nos ensaios de controle de qualidade do concreto, sendo normalmente controlada apenas a resistência à compressão. Contudo, quando se utiliza de métodos mais refinados para projeto de estruturas de concreto, como, por exemplo, a análise não linear física com o emprego do método dos elementos finitos, essa é uma propriedade fundamental para a análise da estrutura. Neste caso, a curva tensão-deformação à compressão deveria ser controlada em laboratório, mesmo quando se utiliza de curvas recomendadas em códigos de projeto. Deste modo, o objetivo deste artigo é apresentar uma metodologia para avaliação da curva completa tensão-deformação à compressão do concreto simples e reforçado com fibras de aço a partir de máquinas de ensaio de baixo custo, disponível na maioria dos laboratórios de controle de qualidade de concreto. Adicionalmente, é apresentada uma metodologia numérica para análise inversa da curva tensão-deformação à compressão com o objetivo de estimar parâmetros para modelagem de estruturas de concreto por meio da mecânica do Dano.

ABSTRACT The stress-strain diagram of concrete is important for the design of concrete structures because compressive strength, peak deformation, modulus of elasticity and toughness can be obtained from this diagram. However, the stress-strain relationship is not commonly determined in concrete quality control trials, and usually, only compressive strength is determined. However, when more refined methods are used for designing concrete structures, such as physical nonlinear analysis with the finite element method, the stress-strain diagram is fundamental for structure analysis. In this case, the compression strain-strain curve should be determined in a laboratory, even if recommended curves from design codes are used. Thus, the objective of this paper is to propose a methodology to evaluate the compressive strain-strain diagram of plain and steel fiber reinforced concretes using low-cost test machines available in most concrete control laboratories. In addition, a numerical method is presented for inverse analysis of the strain-strain diagram, with the objective of estimating parameters for modeling concrete structures by means of damage mechanics.