Análise inversa de ensaios geotécnicos utilizando um algoritmo genético acoplado ao método dos elementos finitos

• Autor(a) principal: Cândido, Eduardo Souza
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: LOCUS Repositório Institucional da UFV
• Texto Completo: https://locus.ufv.br//handle/123456789/30566
• topic: Ensaios de campo; Otimização; Algoritimos genéticos; Algoritimos paralelos; Método dos elementos finitos; Geotécnica

Este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de um programa para análises inversas de ensaios geotécnicos empregando um algoritmo genético (AG) com computação paralela via threads, acoplado ao Método dos Elementos Finitos (MEF). Inicialmente, um software para determinação dos parâmetros do modelo hiperbólico (MH) aplicando um AG sequencial foi desenvolvido (GATriaxial) e validado com base em diferentes configurações do AG na busca por uma solução teórica estabelecida. A sua eficiência foi verificada pela comparação entre a calibração tradicional do MH e via o AG, usando-se ensaios triaxiais reais. Posteriormente, um software (SANEG) para análises inversas de ensaios geotécnicos (triaxial, pressiométrico - PMT e prova de carga em placa) com computação paralela foi desenvolvido, validado e utilizado para retroanalisar resultados de ensaios de campo. A implementação do MEF e do MH foi validada por comparação dos resultados de um ensaio triaxial e de uma prova de carga com os obtidos por outros softwares. A implementação do AG paralelo foi avaliada por meio de três métricas: tempo de processamento, speedup e eficiência. A validação do GATriaxial confirmou a eficiência do AG na busca por soluções de boa qualidade. Os valores da função objetivo (FO) demonstraram que a calibração do MH por análise inversa se ajusta melhor aos dados experimentais em relação ao procedimento tradicional. No SANEG, a retroanálise de uma prova de carga mostrou que, para diferentes configurações do AG, espaço de busca amplo e número de threads máximo, foi possível obter soluções de boa qualidade. Na retroanálise de ensaios PMT verificou-se que, independentemente do tipo de solo, o MH foi capaz de representar satisfatoriamente bem todas as curvas e que os menores valores da FO foram de 6,07 % (argiloso), 2,82 % (siltoso) e 5,63 % (arenoso) empregando crossover linear, linear e BLX-α, respectivamente. O desempenho do AG paralelo nas análises inversas mostrou que o aumento do número de threads reduziu o tempo de processamento, aumentou o speedup e diminuiu a eficiência a níveis aceitáveis. O paralelismo proporcionou uma redução de aproximadamente 4 vezes no tempo de processamento das análises inversas. Por fim, conclui- se que o GATriaxial e o SANEG se mostraram ferramentas poderosas para análises inversas de ensaios geotécnicos empregando um AG e o MH de modo a obter soluções de boa qualidade. Palavras-chave: Modelo hiperbólico, algoritmo genético, MEF, paralelização, PMT.