Análise de estabilidade de taludes a partir do método de elementos finitos usando campos estocásticos

• Autor(a) principal: Penning, Richard da Silva
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/245929
• topic: Estabilidade de taludes; Elementos finitos; Slope stability analysis; Finite element method; Non-linear analysis; Probabilistic models; Random fields

Este trabalho versa sobre modelos probabilísticos para análise de estabilidade de taludes, com foco na metodologia de Random Finite Element Method (RFEM) através da utilização de um programa computacional. O método consiste numa simulação de Monte Carlo com a modelagem do talude a partir do Método dos Elementos Finitos aplicando campos estocásticos segundo a metodologia Local Average Subdivision (LAS). De forma a considerar a não-linearidade do material, a metodologia RFEM aplicada neste estudo utilizou a abordagem de viscoplasticidade com critério de falha de Mohr-Coulomb para determinar a estabilidade do talude. A geração de campos estocásticos em conjunto com o Método dos Elementos Finitos confere à ferramenta utilizada o potencial de modelar a variabilidade espacial dos solos e verificar a falha segundo o caminho mais crítico para cada caso, evitando a necessidade de se determinar previamente o formato da superfície de ruptura. Com isto, obtém-se uma análise probabilística que apresenta resultados mais completos em comparação a modelos determinísticos que fornecem apenas o Fator de Segurança para descrever a estabilidade global do sistema. Visando avaliar o comportamento apresentado entre o Fator de Segurança, calculado deterministicamente com base nas propriedades médias do material, e a probabilidade de falha, definida segundo a abordagem probabilística RFEM, realizou-se um estudo paramétrico para um talude não-drenado no qual a variável probabilística utilizada foi a Resistência não-drenada (). Por fim, elaborou-se um estudo de caso com o objetivo de verificar o efeito da variabilidade do solo em análises reais, que são comumente realizadas por métodos puramente determinísticos. Para delimitar o escopo do trabalho, avaliou-se de forma determinística o ângulo de atrito, enquanto a coesão foi avaliada como variável probabilística. Assim, pôde-se observar como a probabilidade de falha se comporta para diferentes cenários de variabilidade da coesão e para diferentes distâncias de correlação espacial, auxiliando na percepção de riscos que são ignorados em aplicações diretas de valores médios para os parâmetros do solo modelado.