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

Abstract

RESUMEN O presente trabalho apresenta uma análise mecânico-probabilística de lajes de concreto armado sujeitas à corrosão uniforme, devido à ação do CO2 no concreto, por meio de uma metodologia alternativa que considera formulações analíticas referentes ao comportamento mecânico do concreto acopladas a modelos obtidos via Inteligência Artificial e à técnica de simulação de Monte Carlo. Os períodos de iniciação e propagação da corrosão são determinados por meio do cálculo de probabilidades de ocorrência dos estados limites de despassivação e ruptura à flexão, respectivamente. Os resultados encontrados apontam que, a depender do controle tecnológico do concreto, do cobrimento e do ambiente de exposição, a vida útil pode ser drasticamente reduzida, apresentando em muitos casos confiabilidade estrutural e durabilidade inferior às requisitadas em projeto. A fim de garantir menor probabilidade de falha devido à corrosão por carbonatação, recomenda-se empregar cimentos Portland do tipo CP V, CP II F, CP II E e CP II Z, para a produção de estruturas inseridas em ambientes com alta concentração de CO2. Além disso, os resultados mostram que abordagens puramente determinísticas não são capazes de avaliar adequadamente a vida útil de estruturas de concreto sujeitas ao processo de corrosão, sendo necessário analisar o problema considerando a aleatoriedade dos diferentes parâmetros associados ao processo de deterioração, a fim de representar com fidelidade o processo de corrosão e seus efeitos deletérios.ABSTRACT In this work we propose a coupled mechanical-probabilistic analysis of the useful life of reinforced concrete slabs under uniform corrosion due to CO2 diffusion. The alternative approach considers analytical formulations for the mechanical behavior of concrete coupled to a model based on Artificial Intelligence and the Monte Carlo simulation. The initiation and propagation periods are determined by the probability of occurrence of the limit states of depassivation and flexural strength, respectively. The results show that depending on the quality control of concrete, concrete cover and exposure environment, the useful life can be drastically reduced. In many cases the structural reliability and durability are lower than the specified in design. Thus, it is recommended to use Brazilian Portland cements type CP V, CP II F, CP II E and CP II Z (or equivalents) for the production of concrete structures in environments with high CO2 concentration. Furthermore, we show that that purely deterministic approaches are not able to adequately assess the useful life of concrete structures under corrosion. One must consider the randomly distribution of the parameters associates to the deterioration process to accurately represent the corrosion process and its consequences.