Incertezas de modelo invadem todos os estágios de uma análise de confiabilidade estrutural, desde a determinação das ações e do próprio sistema estrutural, até o processo pelo qual o efeito destas ações é avaliado. Neste trabalho, o enfoque é dado nesse último tópico, mais especificamente na avaliação das incertezas de modelo mecânico em torres metálicas treliçadas de linhas de transmissão (LT), o qual tem permanecido ignorado nas estimativas de confiabilidade até então, em parte devido a sua natureza elusiva. Logo, o problema consiste em avaliar as incertezas na predição da resposta estrutural, uma vez que todos os parâmetros que definem as ações externas e o próprio sistema são claramente definidos. A principal motivação deste trabalho partiu de um estudo conduzido pela CIGRÉ sobre torres metálicas treliçadas de LT submetidas a cargas estáticas, o qual sugere que as incertezas de modelo neste tipo de estrutura são relevantes e não podem ser desprezadas, podendo influenciar significativamente na estimativa da confiabilidade. Neste trabalho, são avaliados diferentes modelos mecânicos de torres de LT sujeitos a ações estáticas, além de modelos de torres e trechos de LT submetidos à ação dinâmica de ruptura de cabo, adotada por ser um carregamento dinâmico “bem definido”. Na análise estática, são estudados desde modelos simplificados de torres autoportantes, adotados na prática usual de projeto, até modelos mais aprimorados. A dispersão nos resultados numéricos entre os modelos é usada para quantificar as incertezas relacionadas ao modelo mecânico, e os resultados disponíveis de ensaios estáticos em protótipos são utilizados para encontrar os modelos cuja resposta mais se aproxima dos valores experimentais. A resposta dinâmica de torres metálicas treliçadas de LT submetidas à ruptura de cabo, é comparada entre vários modelos, com diferentes graus de sofisticação e detalhe. São estudados desde o modelo usual de análise e projeto de torres para este tipo de carregamento, passando por modelos relativamente simples, com uma única torre sujeita a uma carga variável no tempo, simulando o efeito da ruptura de um cabo, até modelos mais complexos de trechos de LT, os quais incluem várias torres, cabos e cadeias de isoladores. Diversas fontes de incerteza são avaliadas, considerando a influência de fatores relevantes tais como: a discretização dos elementos de cabo, as condições de contorno dos elementos de cabo das extremidades, as leis constitutivas dos elementos de barra e de cabo e o amortecimento estrutural. Por fim, são discutidas e apresentadas possíveis maneiras de considerar explicitamente a incerteza de modelo na estimativa da confiabilidade e em códigos de projeto de estruturas de linhas de transmissão. / Model uncertainties pervade all stages of a structural reliability analysis, from the description of loads and the system itself, to the process by which the effect of loads on the system is evaluated. In this study, attention is focused on the last issue, specifically in the evaluation of model uncertainties on transmission lines (TL) latticed steel towers, which has remained largely ignored in previous developments of structural reliability, in part due to its elusive nature. In essence, the problem consists of evaluating the uncertainty in response predictions, once all parameters that define the external actions and the system itself have been unequivocally prescribed. The main motivation of this thesis was a study conducted by CIGRÉ on TL latticed steel towers subjected to static loads, among other exploratory assessments, which suggests that model uncertainty is a relevant factor and cannot be disregarded, could significantly influence the outcome of reliability assessments. Herein, different mechanical models of TL self-supporting towers subjected to static loads are evaluated, besides the models of towers and TL segments submitted to dynamic load due to cable rupture, adopted by being a “well defined” loading. In the static analysis, from simplified models of self-supporting towers, like adopted in usual practice of project, to more refined models are studied. The dispersion in the numeric results among the models, together with the data of static prototype tests, are used to quantify model uncertainties. The dynamic response of latticed TL steel towers subjected to cable rupture is predicted by use of various models with different degrees of sophistication or detailing. The predictions of the various models are compared with the aim of quantifying model uncertainty. Several uncertainty sources are evaluated, considering the influence of relevant factors such as: the discretization of the cable elements, the boundary conditions of the end cable elements, the constitutive laws of cables and tower members and the structural damping. Finally, possible ways to explicitly consider model uncertainty in reliability assessments and in code formulations are discussed.

[pt] Neste trabalho são apresentados conceitos usados na avaliação da confiabilidade estrutural com o objetivo de calcular a probabilidade de falha de uma estrutura enquanto ela atende aos fins para os quais foi projetada durante sua vida útil. Uma metodologia de análise de confiabilidade estrutural foi desenvolvida, tendo como foco os dutos de transporte de óleo e gás natural, embora possa ser aplicada a diferentes equipamentos. A metodologia permite o acoplamento de diferentes eventos que possam ocorrer na vida de uma estrutura. Entende-se por eventos a aparição de defeitos por diferentes vias: processos corrosivos, danos por terceiros, operações incorretas, etc., ou, eventos relacionados à inspeção da estrutura, duto ou equipamento. Cada evento é descrito por uma função de estado limite do tipo capacidade x demanda. O acoplamento desses estados limites é dado pela união ou interseção deles (sistemas em série, paralelo, ou combinação deles). A análise é reduzida ao cálculo da confiabilidade de um sistema, cuja solução é feita usando a função padrão multinormal e os métodos de primeira ordem FORM, para o cálculo da probabilidade de falha de cada estado limite, e os métodos do produto das probabilidades condicionais PCM e I-PCM, para o cálculo da probabilidade de falha do sistema através da integral multinormal. As informações obtidas dos resultados desta metodologia podem ser úteis na geração de planos de inspeção, análises preditivas e análises de risco, para contribuir na tomada de decisões sobre prazos e técnicas de inspeção a serem empregadas. A metodologia mencionada acima pode ser implementada em um programa de gerenciamento de confiabilidade estrutural, o qual deve ser capaz de acoplar todos os eventos, os dados conhecidos, as incertezas próprias dos dados e as novas informações ao longo da vida útil de uma estrutura. / [en] This work presents concepts used in the assessment of structural reliability in order to calculate the probability of failure of a structure as it serves the purposes for which it was designed during their lifetime. A methodology for structural reliability analysis has been developed for the pipeline transportation of oil and natural gas, although, this methodology can be applied to different equipment. The methodology allows the coupling of different events that may occur in the life of a structure. The events can be understood as defects by corrosion, damage by third parties, incorrect operations, etc. or events related to inspection of the structure, pipeline or equipment. Each event is described by a limit state function of the type capacity vs. demand. The coupling of these states limit is given by the union or intersection of these (series systems, parallel systems, or combination of them). The analysis is reduced to system reliability computation and the solution is reached using the integration of the standard multinormal function and first order reliability methods- FORM to calculate the probability of failure of system. The multinormal integral is computation using the product of conditional marginal method-PCM and the improvement of PCM method. The results obtained of this methodology may be useful in the generation of inspection plans and in predictive and risk analysis. The methodology described can be implemented in a structural reliability management program. The program should be able to coupling all events that occur in the lifetime of a pipeline or structure.

O objetivo deste trabalho é apresentar um modelo para análise probabilística de vigas de concreto armado recuperadas à flexão, através da utilização conjunta do método de simulação de Monte Carlo e do método dos Elementos Finitos. Para uma análise da confiabilidade, foram projetadas vigas de concreto armado seguindo as recomendações da NRR 6118:2003. Após, foi considerado que as armaduras tracionadas de flexão sofreram reduções de 10%, 20% e 30% na sua área da seção transversal, sendo, então, feita uma análise da segurança estrutural remanescente. Para o projeto de recuperação das vigas danificadas, estão apresentados os procedimentos do Bulletin 14 da fédération internationale du béton (fib) para o dimensionamento de sistemas de reforço com material compósito colado externamente às estruturas. Assim, a confiabilidade destas vigas recuperadas pôde ser estimada e comparada à confiabilidade das vigas originais. Dentro do processo de simulação, a resposta em termos da carga de ruptura das vigas de concreto armado recuperadas foi obtida através de uma análise numérica não-linear utilizando um modelo de elementos finitos. Devido à importância do deslizamento entre o substrato de concreto e o sistema de reforço estrutural, foram implementados dentro do modelo de elementos finitos, elementos unidimensionais de interface, quadráticos com seis pontos nodais para a captura deste comportamento. As análises probabilísticas através do método de simulação de Monte Carlo usando um modelo de elementos finitos mostraram que se atinge bom nível de segurança no projeto de vigas de concreto armado seguindo as recomendações da NBR 6118:2003. Entretanto, danos nas armaduras tracionadas de flexão podem fazer com que a confiabilidade caía para níveis inaceitáveis. Como solução, o projeto de recuperação estrutural de acordo com o Bulletin 14 da fib fez com que a confiabilidade das vigas recuperadas fosse no mínimo igual à confiabilidade das vigas originais. Assim, a probabilidade de falha das vigas recuperadas foi menor quando comparado à probabilidade de falha das vigas originais. / The objective of this work is to present a model for probabilistic analysis of RC beams rehabilitated for flexure, through the simultaneous utilization of the Monte Carlo method and the finite element method. Initially, three RC beams were designed following the NBR 6118:2003 recommendations. In the next step, it was considered that a reduction of the steel reinforcement area of 10%, 20% and 30% had occurred. Then the procedures for strengthening systems design with externally bonded carbon fiber reinforced polymers (fib, Bulletin 14) were employed for the rehabilitation of the damaged RC beams. Finally, the reliability of the RC beams rehabilitated for flexure could be evaluated and compared to that of the damaged and undamaged RC beams. In the Monte Carlo method, the RC beams failure load was obtained numerically through a nonlinear finite element model. Due to the importance of the slip between the concrete substrate and the external reinforcement, it was introduced in the finite element model a special one-dimensional interface element, with six nodal points and quadratic shape functions. The probabilistic analysis through the Monte Carlo method using a finite element model showed the high reliability attained in the RC beams design following the NBR 6118:2003 recommendations. However, the damage in the internal steel reinforcement can lead to an unacceptable reliability level. As a solution, the design of structural recovery according to the Bulletin 14 produced a reliability level for the RC beams rehabilitated for flexure at least equal to the reliability level of the undamaged RC beams. Consequently, the failure probability of the RC beams rehabilitated for flexure was lower then the failure probability of the undamaged RC beams.

Incertezas de modelo invadem todos os estágios de uma análise de confiabilidade estrutural, desde a determinação das ações e do próprio sistema estrutural, até o processo pelo qual o efeito destas ações é avaliado. Neste trabalho, o enfoque é dado nesse último tópico, mais especificamente na avaliação das incertezas de modelo mecânico em torres metálicas treliçadas de linhas de transmissão (LT), o qual tem permanecido ignorado nas estimativas de confiabilidade até então, em parte devido a sua natureza elusiva. Logo, o problema consiste em avaliar as incertezas na predição da resposta estrutural, uma vez que todos os parâmetros que definem as ações externas e o próprio sistema são claramente definidos. A principal motivação deste trabalho partiu de um estudo conduzido pela CIGRÉ sobre torres metálicas treliçadas de LT submetidas a cargas estáticas, o qual sugere que as incertezas de modelo neste tipo de estrutura são relevantes e não podem ser desprezadas, podendo influenciar significativamente na estimativa da confiabilidade. Neste trabalho, são avaliados diferentes modelos mecânicos de torres de LT sujeitos a ações estáticas, além de modelos de torres e trechos de LT submetidos à ação dinâmica de ruptura de cabo, adotada por ser um carregamento dinâmico “bem definido”. Na análise estática, são estudados desde modelos simplificados de torres autoportantes, adotados na prática usual de projeto, até modelos mais aprimorados. A dispersão nos resultados numéricos entre os modelos é usada para quantificar as incertezas relacionadas ao modelo mecânico, e os resultados disponíveis de ensaios estáticos em protótipos são utilizados para encontrar os modelos cuja resposta mais se aproxima dos valores experimentais. A resposta dinâmica de torres metálicas treliçadas de LT submetidas à ruptura de cabo, é comparada entre vários modelos, com diferentes graus de sofisticação e detalhe. São estudados desde o modelo usual de análise e projeto de torres para este tipo de carregamento, passando por modelos relativamente simples, com uma única torre sujeita a uma carga variável no tempo, simulando o efeito da ruptura de um cabo, até modelos mais complexos de trechos de LT, os quais incluem várias torres, cabos e cadeias de isoladores. Diversas fontes de incerteza são avaliadas, considerando a influência de fatores relevantes tais como: a discretização dos elementos de cabo, as condições de contorno dos elementos de cabo das extremidades, as leis constitutivas dos elementos de barra e de cabo e o amortecimento estrutural. Por fim, são discutidas e apresentadas possíveis maneiras de considerar explicitamente a incerteza de modelo na estimativa da confiabilidade e em códigos de projeto de estruturas de linhas de transmissão. / Model uncertainties pervade all stages of a structural reliability analysis, from the description of loads and the system itself, to the process by which the effect of loads on the system is evaluated. In this study, attention is focused on the last issue, specifically in the evaluation of model uncertainties on transmission lines (TL) latticed steel towers, which has remained largely ignored in previous developments of structural reliability, in part due to its elusive nature. In essence, the problem consists of evaluating the uncertainty in response predictions, once all parameters that define the external actions and the system itself have been unequivocally prescribed. The main motivation of this thesis was a study conducted by CIGRÉ on TL latticed steel towers subjected to static loads, among other exploratory assessments, which suggests that model uncertainty is a relevant factor and cannot be disregarded, could significantly influence the outcome of reliability assessments. Herein, different mechanical models of TL self-supporting towers subjected to static loads are evaluated, besides the models of towers and TL segments submitted to dynamic load due to cable rupture, adopted by being a “well defined” loading. In the static analysis, from simplified models of self-supporting towers, like adopted in usual practice of project, to more refined models are studied. The dispersion in the numeric results among the models, together with the data of static prototype tests, are used to quantify model uncertainties. The dynamic response of latticed TL steel towers subjected to cable rupture is predicted by use of various models with different degrees of sophistication or detailing. The predictions of the various models are compared with the aim of quantifying model uncertainty. Several uncertainty sources are evaluated, considering the influence of relevant factors such as: the discretization of the cable elements, the boundary conditions of the end cable elements, the constitutive laws of cables and tower members and the structural damping. Finally, possible ways to explicitly consider model uncertainty in reliability assessments and in code formulations are discussed.

O objetivo deste trabalho é apresentar um modelo para análise probabilística de vigas de concreto armado recuperadas à flexão, através da utilização conjunta do método de simulação de Monte Carlo e do método dos Elementos Finitos. Para uma análise da confiabilidade, foram projetadas vigas de concreto armado seguindo as recomendações da NRR 6118:2003. Após, foi considerado que as armaduras tracionadas de flexão sofreram reduções de 10%, 20% e 30% na sua área da seção transversal, sendo, então, feita uma análise da segurança estrutural remanescente. Para o projeto de recuperação das vigas danificadas, estão apresentados os procedimentos do Bulletin 14 da fédération internationale du béton (fib) para o dimensionamento de sistemas de reforço com material compósito colado externamente às estruturas. Assim, a confiabilidade destas vigas recuperadas pôde ser estimada e comparada à confiabilidade das vigas originais. Dentro do processo de simulação, a resposta em termos da carga de ruptura das vigas de concreto armado recuperadas foi obtida através de uma análise numérica não-linear utilizando um modelo de elementos finitos. Devido à importância do deslizamento entre o substrato de concreto e o sistema de reforço estrutural, foram implementados dentro do modelo de elementos finitos, elementos unidimensionais de interface, quadráticos com seis pontos nodais para a captura deste comportamento. As análises probabilísticas através do método de simulação de Monte Carlo usando um modelo de elementos finitos mostraram que se atinge bom nível de segurança no projeto de vigas de concreto armado seguindo as recomendações da NBR 6118:2003. Entretanto, danos nas armaduras tracionadas de flexão podem fazer com que a confiabilidade caía para níveis inaceitáveis. Como solução, o projeto de recuperação estrutural de acordo com o Bulletin 14 da fib fez com que a confiabilidade das vigas recuperadas fosse no mínimo igual à confiabilidade das vigas originais. Assim, a probabilidade de falha das vigas recuperadas foi menor quando comparado à probabilidade de falha das vigas originais. / The objective of this work is to present a model for probabilistic analysis of RC beams rehabilitated for flexure, through the simultaneous utilization of the Monte Carlo method and the finite element method. Initially, three RC beams were designed following the NBR 6118:2003 recommendations. In the next step, it was considered that a reduction of the steel reinforcement area of 10%, 20% and 30% had occurred. Then the procedures for strengthening systems design with externally bonded carbon fiber reinforced polymers (fib, Bulletin 14) were employed for the rehabilitation of the damaged RC beams. Finally, the reliability of the RC beams rehabilitated for flexure could be evaluated and compared to that of the damaged and undamaged RC beams. In the Monte Carlo method, the RC beams failure load was obtained numerically through a nonlinear finite element model. Due to the importance of the slip between the concrete substrate and the external reinforcement, it was introduced in the finite element model a special one-dimensional interface element, with six nodal points and quadratic shape functions. The probabilistic analysis through the Monte Carlo method using a finite element model showed the high reliability attained in the RC beams design following the NBR 6118:2003 recommendations. However, the damage in the internal steel reinforcement can lead to an unacceptable reliability level. As a solution, the design of structural recovery according to the Bulletin 14 produced a reliability level for the RC beams rehabilitated for flexure at least equal to the reliability level of the undamaged RC beams. Consequently, the failure probability of the RC beams rehabilitated for flexure was lower then the failure probability of the undamaged RC beams.

O fenômeno de fadiga é uma das principais considerações quando se verifica a integridade de estruturas sujeitas a carregamentos cíclicos. Para analisar o problema, devem-se considerar os efeitos da significativa dispersão observada nos dados estatísticos das variáveis relacionadas à fadiga. Para contemplar tais incertezas, métodos de confiabilidade são particularmente recomendados. Nesse sentido, quando utilizada uma técnica baseada em simulações, procuram-se métodos de análise estrutural que minimizem o tempo de processamento para viabilizar a análise de confiabilidade. Este trabalho apresenta uma formulação geral para a análise de fadiga de pórticos planos baseada na Mecânica do Dano Concentrado (LDM) considerando as incertezas associadas. A abordagem proposta é verificada através da comparação dos resultados obtidos com as curvas S-N disponíveis em diversas normas. Exemplos de estruturas mais complexas são apresentados posteriormente. / Fatigue analysis is one of the main tasks when assessing the integrity of structures under cyclic loading. In order to properly approach the fatigue process, the effects of the great scatter observed in statistical data of fatigue variables must be considered. Facing such uncertainties, reliability methods are particularly recommended. If a sampling-based technique is to be used, one of the critical points is the huge number of analyses required for computing failure probabilities. Consequently, those methods of structural analysis that minimize the processing time are highly convenient to make the analysis feasible without significant loss of accuracy. This work presents a general formulation for probabilistic structural fatigue analysis of frames, based on Lumped Damage Mechanics (LDM). The proposed approach is first validated comparing the number of cycles to failure with the S-N curves found in building codes. Further examples of more complex structures, represented as plane frames, are also presented.

Neste trabalho, são desenvolvidas novas técnicas aproximadas de análise de confiabilidade para grelhas de concreto armado levando-se em consideração as probabilidades de falha de vários modos importantes. Realiza-se um acoplamento entre os métodos de Monte Carlo, elementos finitos e procedimentos de otimização para considerar esses modos de falha importantes e classificá-los. Esse acoplamento também permite a redução do número de chamadas ao modelo de elementos finitos. Os cenários de falha são caracterizados como o encurtamento excessivo do concreto e o alongamento do aço. Estes cenários determinam a capacidade última da estrutura, e podem ser representados por um coeficiente escalar que multiplica todas as ações presentes na estrutura. Para a determinação desses estados estruturais últimos, um procedimento incremental-iterativo é utilizado. A análise de confiabilidade é realizada em diferentes conjuntos de realizações aleatórias das variáveis de projeto. O conjunto de respostas estruturais e de realizações permite a determinação dos coeficientes da superfície de respostas da estrutura. O acoplamento realizado permite também o tratamento com estruturas de concreto com elevado número de modos de falha. Aplicam-se as técnicas em exemplos de grelhas de concreto armado / In this work, new local approaches of reliability analysis applied to reinforced concrete grid structures are developed, taking into account several critical cross-section failure probabilities. Monte Carlo simulations are coupled with finite element analyses and optimization techniques with techniques to take into account the failure in the most important cross-sections, in order to classify the severity of failure modes. The failure scenario is depicted when either a concrete fiber or a steel bar reaches the predefined conventional limit. This scenario gives the structural ultimate capacity, which can be represented by a scalar coefficient multiplying all the loads acting on the structure. To achieve the failure scenario, an incremental and iterative procedure is used. To carry out the reliability analysis, the mechanical analysis has to be performed for different sets of random variable realizations of the mechanical, material and geometrical properties. The set of ultimate coefficients obtained from several mechanical analyses defines the response surface. The coupling between Monte Carlo simulations and response surface techniques applied in this work aims to reduce significantly the number of the finite element model calls, and hence to deal with real, or high-scale, reinforced concrete grids where large number of failure components can be found. The proposed procedure is then applied to reinforced concrete grids in order to show some more complex reinforced concrete examples

Neste trabalho é realizado o estudo dos coeficientes parciais de segurança utilizados em normas de projeto estrutural. O trabalho é fundamentado na teoria de confiabilidade estrutural, que permite uma representação explícita das incertezas envolvidas em resistências e ações, e resulta em uma estimativa quantitativa da segurança estrutural: o índice de confiabilidade. O trabalho aborda uma metodologia de calibração de norma que permite obter o conjunto de coeficientes parciais de segurança que minimiza as variações dos índices de confiabilidade das mais diversas estruturas projetadas segundo uma norma de projeto, em relação ao índice de confiabilidade alvo utilizado na calibração. Uma calibração inicial é feita utilizando um índice de confiabilidade alvo igual a 3,0, mas diferentes índices de confiabilidade também são considerados. A análise é feita para elementos estruturais de aço. A calibração é feita para dois formatos de norma distintos. No formato das normas americanas (ANSI/AISC), um conjunto de coeficientes parciais de segurança é obtido para cada expressão de combinação de ações. No formato da norma Brasileira e Européia, um único conjunto de coeficientes parciais (e de coeficientes de combinação) é obtido, para uma única expressão de dimensionamento. Os coeficientes parciais de segurança obtidos para os dois formatos são comparados com os coeficientes utilizados atualmente na norma brasileira ABNT NBR8800:2008. Os índices de confiabilidade resultantes também são comparados, para as diferentes combinações de ações, em função da razão de proporcionalidade entre as diferentes ações. Os resultados obtidos mostram que os coeficientes parciais de segurança utilizados na norma brasileira ABNT NBR8800:2008 levam a uma variação significativa dos índices de confiabilidade. No trabalho, é obtido um conjunto de coeficientes que reduz esta variação, proporcionando maior uniformidade dos índices de confiabilidade. Estes resultados sugerem que uma revisão dos coeficientes parciais utilizados na norma brasileira ABNT NBR8800:2008 pode ser recomendável. Esta recomendação, no entanto, depende de um aprofundamento da investigação iniciada neste trabalho, uma vez que os resultados obtidos não refletem todas as situações de projeto cobertas por esta norma. / This study addresses the partial safety factors used in structural design codes. The study is based on the theory of structural reliability, which allows an explicit consideration of the uncertainties in material strengths and load actions, and results in a quantitative measure of structural safety: the reliability index. A calibration methodology is considered, which allows one to find a set of partial safety factors that minimizes the variations on reliability indexes, for all structures designed within a code, with respect to a pre-selected target reliability. An initial calibration is performed for a target reliability index 3,0, but other target reliabilities are also considered. The analysis is limited to steel structural members. The calibration is made for two distinct code formats. In the ANSI/AISC code format, a set of partial factors is obtained for each load combination expression. In the Brazilian and European code formats, one single set of partial (and load combination) factors is obtained, for a single load combination expression. Partial safety factors obtained for both code formats are compared with partial factors used in National Brazilian code ABNT NBR8800:2008. The resulting reliability indexes are also compared, for the distinct load combination expressions, in terms of the proportionality ratios between the distinct actions. Results obtained in the study show that the partial safety factors used in ABNT NBR8800:2008 lead to significant variation on reliability indexes. Another set of partial safety factors is obtained in the study, which provides greater uniformity of reliability indexes. These results suggest that a revision of partial safety factors adopted in ABNT NBR8800:2008 might be recommended. This recommendation, however, is dependent on a deepening of the investigation started in this study, which does not reflect all design situations covered by the design code.

A cantoneira de abas iguais é encontrada laminada ou formada a frio. Quando laminada, normalmente possui abas compactas, isto é, se submetida à compressão, não apresenta instabilidade local e, para a faixa usual de comprimentos, não apresenta também o modo global de flexo-torção como dominante. Quando formada a frio, estes modos predominam, uma vez que a relação largura-espessura torna-se elevada. A elevada esbeltez das abas, juntamente com as peculiaridades do seu comportamento mecânico, pode conduzir a significativas divergências entre a força axial resistente (experimental) quando comparada aos valores oriundos dos procedimentos de cálculo apresentados pelas normas. As divergências são ainda maiores quando se considera a cantoneira em sua situação mais usual: sob compressão excêntrica devido à ligação parafusada ou soldada em uma das abas. No presente trabalho foi analisado o comportamento mecânico das cantoneiras formadas a frio e conectadas pela aba por dois parafusos e desenvolvida uma formulação baseada no método do comprimento de flambagem equivalente, bem como identificados seus modos de instabilidade e a respectiva participação modal para diversas faixas de esbeltez. Para validar esta formulação, foi realizada uma análise de confiabilidade que resultou em índices de confiabilidade (β) de acordo com as exigências normativas. / The equal-leg angle is found hot-rolled or cold-formed. When hot-rolled, it usually has compact legs, that is, if subjected to compression it does not present local buckling and it does not present a global flexo-torsion buckling mode as dominant for the usual range of lengths. When cold-formed, these modes predominate, since the width-to-thickness ratio becomes high. The high slenderness of the legs, together with the peculiarities of its mechanical behavior, can lead to significant divergences between the axial strength (experimental) and the values from standard\'s procedures. The divergences are even greater when considering the angle in its most usual loading situation: under eccentric compression due to bolted or welded connection in one leg. In the present work the mechanical behavior of the cold-formed angles connected by the leg by two bolts was analyzed in order to propose a formulation based on the equivalent buckling length method, as well as, to define its buckling modes and the respective modal participation for different slenderness ranges. To validate this formulation, a reliability analysis was performed that resulted in reliability indexes (β) according to the design standards requirements.

Incertezas de modelo invadem todos os estágios de uma análise de confiabilidade estrutural, desde a determinação das ações e do próprio sistema estrutural, até o processo pelo qual o efeito destas ações é avaliado. Neste trabalho, o enfoque é dado nesse último tópico, mais especificamente na avaliação das incertezas de modelo mecânico em torres metálicas treliçadas de linhas de transmissão (LT), o qual tem permanecido ignorado nas estimativas de confiabilidade até então, em parte devido a sua natureza elusiva. Logo, o problema consiste em avaliar as incertezas na predição da resposta estrutural, uma vez que todos os parâmetros que definem as ações externas e o próprio sistema são claramente definidos. A principal motivação deste trabalho partiu de um estudo conduzido pela CIGRÉ sobre torres metálicas treliçadas de LT submetidas a cargas estáticas, o qual sugere que as incertezas de modelo neste tipo de estrutura são relevantes e não podem ser desprezadas, podendo influenciar significativamente na estimativa da confiabilidade. Neste trabalho, são avaliados diferentes modelos mecânicos de torres de LT sujeitos a ações estáticas, além de modelos de torres e trechos de LT submetidos à ação dinâmica de ruptura de cabo, adotada por ser um carregamento dinâmico “bem definido”. Na análise estática, são estudados desde modelos simplificados de torres autoportantes, adotados na prática usual de projeto, até modelos mais aprimorados. A dispersão nos resultados numéricos entre os modelos é usada para quantificar as incertezas relacionadas ao modelo mecânico, e os resultados disponíveis de ensaios estáticos em protótipos são utilizados para encontrar os modelos cuja resposta mais se aproxima dos valores experimentais. A resposta dinâmica de torres metálicas treliçadas de LT submetidas à ruptura de cabo, é comparada entre vários modelos, com diferentes graus de sofisticação e detalhe. São estudados desde o modelo usual de análise e projeto de torres para este tipo de carregamento, passando por modelos relativamente simples, com uma única torre sujeita a uma carga variável no tempo, simulando o efeito da ruptura de um cabo, até modelos mais complexos de trechos de LT, os quais incluem várias torres, cabos e cadeias de isoladores. Diversas fontes de incerteza são avaliadas, considerando a influência de fatores relevantes tais como: a discretização dos elementos de cabo, as condições de contorno dos elementos de cabo das extremidades, as leis constitutivas dos elementos de barra e de cabo e o amortecimento estrutural. Por fim, são discutidas e apresentadas possíveis maneiras de considerar explicitamente a incerteza de modelo na estimativa da confiabilidade e em códigos de projeto de estruturas de linhas de transmissão. / Model uncertainties pervade all stages of a structural reliability analysis, from the description of loads and the system itself, to the process by which the effect of loads on the system is evaluated. In this study, attention is focused on the last issue, specifically in the evaluation of model uncertainties on transmission lines (TL) latticed steel towers, which has remained largely ignored in previous developments of structural reliability, in part due to its elusive nature. In essence, the problem consists of evaluating the uncertainty in response predictions, once all parameters that define the external actions and the system itself have been unequivocally prescribed. The main motivation of this thesis was a study conducted by CIGRÉ on TL latticed steel towers subjected to static loads, among other exploratory assessments, which suggests that model uncertainty is a relevant factor and cannot be disregarded, could significantly influence the outcome of reliability assessments. Herein, different mechanical models of TL self-supporting towers subjected to static loads are evaluated, besides the models of towers and TL segments submitted to dynamic load due to cable rupture, adopted by being a “well defined” loading. In the static analysis, from simplified models of self-supporting towers, like adopted in usual practice of project, to more refined models are studied. The dispersion in the numeric results among the models, together with the data of static prototype tests, are used to quantify model uncertainties. The dynamic response of latticed TL steel towers subjected to cable rupture is predicted by use of various models with different degrees of sophistication or detailing. The predictions of the various models are compared with the aim of quantifying model uncertainty. Several uncertainty sources are evaluated, considering the influence of relevant factors such as: the discretization of the cable elements, the boundary conditions of the end cable elements, the constitutive laws of cables and tower members and the structural damping. Finally, possible ways to explicitly consider model uncertainty in reliability assessments and in code formulations are discussed.