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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.18.2017.tde-10072017-095348
Document
Author
Full name
Paula Lodo Zuccolo
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2016
Supervisor
Committee
Silva, Jefferson Lins da (President)
Nogueira, Caio Gorla
Rodrigues, Roger Augusto
Title in Portuguese
Procedimento para estimativa da confiabilidade geotécnica a partir de simulações numéricas: aplicação a um talude de solo não saturado
Keywords in Portuguese
Confiabilidade
Solo não saturado
Taludes
Abstract in Portuguese
Todo cálculo em engenharia está sujeito a incertezas, já que nenhum modelo descreve perfeitamente a realidade e está susceptível a erros de diversas espécies. No entanto, em se tratando de geotecnia, as incertezas podem ser ainda maiores, pois o material estudado – o solo – apresenta grande variabilidade. Esta dissertação tem por objetivo discutir os principais métodos de confiabilidade, e propor um procedimento prático e automático para cálculo da confiabilidade geotécnica a partir do acoplamento de um programa comercial de geotecnia – o GeoStudio – e e um programa acadêmico de confiabilidade – o StRAnD – por meio de um código em linguagem Fortran. O índice de confiabilidade e a probabilidade de falha foram estimados pelo método de primeira ordem (FORM), que mostrou bons resultados e um custo computacional bastante inferior aos métodos de simulação. O exemplo estudado nesse trabalho consistiu em um talude de solo não saturado, de forma a investigar a grande variação dos parâmetros em função da sucção. O uso do FORM nesse caso também se justificou pelo fato de as análises de fluxo terem um longo tempo de processamento. Os resultados encontrados para essa aplicação evidenciaram a importância da variabilidade dos parâmetros nas análises de confiabilidade, que podem modificar totalmente a confiabilidade do sistema. Os resultados mostraram ainda as discrepâncias que podem ocorrer em relação à análise determinística, seja em termos da superfície crítica ou do próprio diagnóstico de segurança do talude. As análises com o FORM forneceram também informações sobre a sensibilidade dos parâmetros, possibilitando reduzir o número de variáveis de forma a considerar apenas as que contribuam de forma significativa na confiabilidade, no caso, coesão, ângulo de atrito, Φb e peso específico. Ainda que os parâmetros hidráulicos não tenham apresentado grande sensibilidade neste exemplo, o aumento da quantidade de água que entra no talude, seja pelo aumento da condutividade hidráulica ou pela intensidade da chuva, mostrou uma tendência de aumento da sensibilidade desses parâmetros.
Title in English
Procedure for estimation of geotechnical reliability from numerical simulations: application to an unsaturated soil slope
Keywords in English
Reliability
Slopes
Unsatured soil
Abstract in English
Every calculation in engineering is subject to uncertainty, since no model perfectly describes the reality and it is susceptible to errors of various kinds. However, when it comes to geotechnics, uncertainties can be even greater, because the studied material – soil – shows great variability. This paper aims to discuss the main reliability methods, and propose a practical and automatic procedure for geotechnical reliability calculation from coupling a commercial geotechnical program – the GeoStudio – and an academic reliability program – the StRAnD – using a Fortran code. The reliability index and the probability of failure were estimated by first-order method (FORM), which showed good results and much lower computational cost than the simulation methods. The sample studied in this work consisted in an unsaturated soil slope, in order to investigate the large variation of the parameters as a function of suction. The use of FORM in this case is also justified by the fact that flow analysis have a long processing time. The results for this application highlighted the importance of the parameters variability on reliability analysis, which can completely change the system reliability. The results also showed discrepancies that may occur in relation to the deterministic analysis, in terms of the critical surface or slope safety diagnosis. Analyses with FORM also provided information on the sensitivity of parameters, enabling to reduce the number of variables in order to consider only those that significantly contribute in reliability, in this case, cohesion, friction angle, Φb , and unit weight. Although the hydraulic parameters have not shown high sensitivity in this example, increasing the amount of water which enters the slope, by increasing hydraulic conductivity or the rainfall intensity, showed a tendency to increase the sensitivity of these parameters.
 
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zuccolo.pdf (3.54 Mbytes)
Publishing Date
2017-07-14
 
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