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Volume 5, Number 4 (August, 2012) p. 440-450 • ISSN 1983-4195
© 2012 IBRACON
This paper addresses the analysis of probabilistic corrosion time initiation in reinforced concrete structures exposed to ions chloride penetration.
Structural durability is an important criterion which must be evaluated in every type of structure, especially when these structures are constructed
in aggressive atmospheres. Considering reinforced concrete members, chloride diffusion process is widely used to evaluate the durability. There-
fore, at modelling this phenomenon, corrosion of reinforcements can be better estimated and prevented. These processes begin when a threshold
level of chlorides concentration is reached at the steel bars of reinforcements. Despite the robustness of several models proposed in the literature,
deterministic approaches fail to predict accurately the corrosion time initiation due to the inherently randomness observed in this process. In this
regard, the durability can be more realistically represented using probabilistic approaches. A probabilistic analysis of ions chloride penetration
is presented in this paper. The ions chloride penetration is simulated using the Fick’s second law of diffusion. This law represents the chloride
diffusion process, considering time dependent effects. The probability of failure is calculated using Monte Carlo simulation and the First Order
Reliability Method (FORM) with a direct coupling approach. Some examples are considered in order to study these phenomena and a simplified
method is proposed to determine optimal values for concrete cover.
Keywords
: reliability algorithms, durability, reinforced concrete, concrete cover.
Este artigo aborda a análise probabilística do tempo de início da corrosão em estruturas de concreto armado expostas à penetração de íons
cloretos. Durabilidade estrutural é um critério importante que deve ser avaliado em cada tipo de estrutura, especialmente quando estas estruturas
são construídas em ambientes agressivos. Considerando os elementos em concreto armado, o processo de difusão de cloreto é amplamente
utilizado para avaliar a durabilidade. Dessa forma, com a modelagem deste fenômeno, a corrosão das armaduras pode ser mais bem estimada
e evitada. Estes processos começam quando um nível limite de concentração de cloretos é alcançado nas barras de aço da armadura. Apesar
da robustez dos vários modelos propostos na literatura, as abordagens determinísticas não conseguem prever com precisão o tempo de início
de corrosão, devido à aleatoriedade inerentemente aos parâmetros que controlam este processo. A este respeito, a durabilidade pode ser repre-
sentada de forma mais realista utilizando abordagens probabilísticas. Uma análise probabilística da penetração de íons cloreto é apresentada
neste artigo. A penetração de íons cloreto é simulada usando a segunda lei de Fick da difusão. Esta lei representa o processo de difusão de
cloreto, considerando efeitos dependentes do tempo. A probabilidade de falha é calculada usando simulação de Monte Carlo e o Método de
Confiabilidade de Primeira Ordem (FORM) com uma abordagem via acoplamento direto. Alguns exemplos são considerados, a fim de estudar
estes fenômenos e um método simplificado é proposto para determinar os valores ótimos para o cobrimento de concreto.
Palavras-chave:
algoritmos de confiabilidade, durabilidade, concreto armado, cobrimento de concreto.
Reliability algorithms applied to reinforced concrete
structures durability assessment
Algoritmos de confiabilidade aplicados para avaliação
da durabilidade de estruturas em concreto armado
C. G. NOGUEIRA
a
gorlanog@sc.usp.br
E. D. LEONEL
b
edleonel@sc.usp.br
H. B. CODA
c
hbcoda@sc.usp.br
a
School Engineering of São Carlos, Department of Structural Engineering, University of São Paulo, PhD, gorlanog@sc.usp.br,
Av. Trabalhador Sãocarlense 400, Zip Code 13560-000, São Carlos-SP, Brazil;
b
School Engineering of São Carlos, Department of Structural Engineering, University of São Paulo, Professor, edleonel@sc.usp.br,
Av. Trabalhador Sãocarlense 400, Zip Code 13560-000, São Carlos-SP, Brazil;
c
School Engineering of São Carlos, Department of Structural Engineering, University of São Paulo, Titular professor, hbcoda@sc.usp.br,
Av. Trabalhador Sãocarlense 400, Zip Code 13560-000, São Carlos-SP, Brazil;
Received: 19 Mar 2012 • Accepted: 21 May 2012 • Available Online: 03 Aug 2012
Abstract
Resumo