Estruturas de concreto armado sob ações de terremotos apresentam comportamento não-linear com formação e evolução de fissuras e deformações permanentes que podem levar à falha das edificações por deslocamentos excessivos ou por formação de mecanismos de colapso. Este trabalho propõe uma metodologia para aplicação da mecânica do dano concentrado na formulação de engenharia sísmica baseada em desempenho, Performance Based Earthquake Engineering (PBEE), para avaliação da vulnerabilidade sísmica de pórticos de concreto armado. O modelo de dano concentrado (MDC) permite representar a evolução de dano e plasticidade, os quais são concentrados em rótulas inelásticas, localizadas nos nós ou ligações dos elementos. O método permite estimar os efeitos não-lineares devidos à esforços de momento fletor e força cortante, sob carregamentos estáticos, cíclicos e dinâmicos levando em consideração efeitos de fadiga e encruamento. O principal objetivo do trabalho é a obtenção de curvas de fragilidade a partir de análises dinâmicas incrementais utilizando o MDC. Na realização das análises incrementais dinâmicas são utilizados terremotos artificialmente gerados a partir de processos estocásticos não estacionários que são transformados em sinais espectro compatíveis com respostas alvo dadas nas normas internacionais. O trabalho propõe uma metodologia de escalonamento dos sismos baseado na geração de um novo conjunto de acelerogramas compatíveis com a resposta alvo escalonada e também a aplicação de funções de densidade espectral de potência com distribuição conjunta tempo-frequência aleatória na geração dos acelerogramas iniciais. Esta abordagem é aplicável para estudo de estruturas que localizam-se em regiões com indisponibilidade de dados históricos de terremotos ou com baixa atividade sísmica registrada. Este trabalho indica o procedimento para identificação e caracterização dos modelos de colapso de pórticos de concreto armado a partir dos índices de dano locais de cada elemento utilizando a teoria de confiabilidade de sistemas. Os principais resultados desta tese mostram que o modelo de dano concentrado é eficiente para aplicação na metodologia PBEE e que é possível utilizar os índices de dano dos elementos como parâmetros de demanda de engenharia na análise de vulnerabilidade sísmica. Pode-se observar que as curvas de fragilidade são sensíveis à natureza estocástica dos sinais de terremoto, às técnicas de escalonamento de sinais utilizadas e aos parâmetros de demanda de engenharia selecionados. Este trabalho contribui para as áreas de engenharia baseada em desempenho, avaliação de estruturas sismo resistentes, geração de terremotos sintéticos e análise dinâmica não-linear estocástica.

Reinforced concrete structures under earthquakes present nonlinear behavior with cracking evolution and plastic strains that can lead to failure due to large displacements or development of collapse mechanisms. This thesis presents a methodology to apply the lumped damage mechanics (LDM) in the Performance Based Earthquake Engineering (PBEE) approach, to evaluate the seismic vulnerability of reinforced concrete frames. The lumped damage model represents the evolution of damage and plasticity lumped in inelastic hinges at the nodes of the elements. The method allows the estimation of nonlinear effects due to shear and bending moment under static, cyclic and dynamic loads considering fatigue and hardening. The main objective of this thesis is to construct the fragility curves using incremental dynamic analysis (IDA) with LDM. In the IDA artificial earthquakes are used, generated from non-stationary stochastic processes that are spectrum compatible to the target responses given by the normative codes. The work develops a scaling method based in the generation of a new set of earthquakes compatible to scaled target spectral acceleration responses to be used in IDA. A power spectral density function with random frequeney-time distribution is considered in the generation of the initial stochastic process. This work proposes a procedure to identify and characterize collapse models from the local damage indexes of the elements, using system reliability theory. The main results of this thesis show that the lumped damage model is efficiently applied to BEE approach and that it is possible to use the damage indexes as engineering demand parameter in the vulnerability analysis. The fragility curves found to be sensitive to the stochastic nature of the earthquakes, to the scaling techniques and to the engineering demand parameters chosen. This thesis presents contributions to the performance based earthquake engineering area, to the evaluation of seismic resistant structures, generation of synthetic earthquakes and to nonlinear stochastic dynamics.