Reliability analysis applied to structural ceramic blocks

Abstract

Abstract The Brazilian National Standard for structural masonry considers the compressive strength as the most important factor for design of structures. For the use of ceramic blocks, NBR 15812-1 (ABNT, 2010) recommends that the prism/wall efficiency factor should be at least 0.70. For that, it is important to assess the geometrical and mechanical properties of blocks and the mechanical properties of mortar, as the failure mechanism of prisms is associated with internal stresses in the brick-mortar interface. Although this design strategy has been successfully implemented, it does not consider a series of uncertainties in the production of the block and in the masonry construction process. Taking this into consideration, this paper aims to provide a statistical and reliability assessment of blocks produced by a specific manufacturer, between February and April 2014. Experimental measurements and tests provided data to a statistical characterization of dimensional parameters and compressive strength. A reliability-based evaluation was then carried out to describe the probabilistic performance of masonry subjected to compression by using First Order Reliability Method (FORM) and Monte Carlo simulation.Resumo A normatização Brasileira para alvenaria estrutural considera a resistência à compressão como o fator mais importante para o projeto de estruturas. Para a utilização de blocos cerâmicos, a NBR 15812-1 (ABNT, 2010) recomenda que o fator de eficiência prisma/parede seja pelo menos 0,70. Para atingir este fator de eficiência, é importante avaliar as propriedades geométricas e mecânicas dos blocos e as propriedades mecânicas da argamassa, uma vez que o mecanismo de falha dos prismas está associado a tensões internas na interface tijolo-argamassa. Embora esta metodologia de projeto tenha sido implementada com sucesso, ela desconsidera uma série de incertezas intrínsecas ao processo de produção do bloco e da execução da estrutura. Desta forma, este artigo propõe uma avaliação estatística e de confiabilidade estrutural de blocos produzidos por um fabricante específico, entre fevereiro e abril de 2014. A partir de medidas e testes experimentais foram obtidos dados para uma caracterização estatística de parâmetros dimensionais e da resistência à compressão. Realizou-se uma avaliação baseada em confiabilidade, com o objetivo de descrever o desempenho probabilístico de alvenaria submetida à compressão, utilizando o Método de Confiabilidade de Primeira Ordem (FORM) e a simulação de Monte Carlo.