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Title: Análise de confiabilidade de estruturas de contenção com solo arenoso reforçado com geotêxtil
Other Titles: Reability analysis of geotextile-reinforced sandy soil walls
Authors: Ferreira, Daniela da Fonseca
Keywords: Análise de confiabilidade;Estruturas de solo reforçado;Geossintéticos;Geotêxtil;Areia
Issue Date: 30-Jul-2018
Citation: FERREIRA, Daniela da Fonseca. Análise de confiabilidade de estruturas de contenção com solo arenoso reforçado com geotêxtil. 2018. 122f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2018.
Portuguese Abstract: Os métodos determinísticos são tradicionalmente utilizados para o dimensionamento de estruturas de solo reforçado, assim como para as demais obras executadas na Engenharia Geotécnica. Essa metodologia de cálculo não considera de forma adequada as incertezas inerentes tanto aos processos construtivos quanto à variabilidade do solo e demais materiais empregados. Na abordagem determinística fatores de segurança que promovem o distanciamento entre os valores médios de resistência e solicitação são tipicamente utilizados. Porém, com o emprego da análise de confiabilidade, as incertezas podem ser consideradas através de ferramentas estatísticas; o que proporciona maior racionalidade ao projeto das estruturas. Dessa forma, o presente trabalho pretende avaliar o comportamento de estruturas de contenção com solo arenoso reforçado com geotêxtil através de análise de confiabilidade. O estudo foi desenvolvido para mecanismos de verificação de estabilidade interna e externa. Diferentes métodos de análise de confiabilidade foram empregados, especificamente, os métodos first order reliability method (FORM) e point estimate method (PEM). Análises paramétricas foram realizadas a fim de avaliar a influência das variáveis envolvidas no problema com relação ao valor do índice de confiabilidade. Os valores de coeficiente de variação para a resistência à tração de diferentes tipos de geotêxteis foram obtidos mediante análise de resultados de ensaios de tração e de ruptura por fluência para geotêxteis comercializados no Brasil. Os resultados demonstraram que o aumento do coeficiente de variação tanto da resistência à tração quanto do ângulo de atrito provocou a diminuição do índice de confiabilidade dos modos de falha relativos a estabilidade interna da estrutura. Além disso, as estruturas analisadas com geotêxteis tecidos resultaram em índices de confiabilidade mais altos do que aquelas concebidas com geotêxteis não tecido. Quanto maior a altura da estrutura menor o índice de confiabilidade. Para todos os modos de falha relativos a estabilidade externa e para o modo de falha por arrancamento do reforço, o método FORM resultou em valores de índice de confiabilidade maiores do que o método PEM, indicando que o método de estimativas pontuais é mais conservador em relação ao de primeira ordem. Já para o modo de falha por ruptura do geossintético não houve uma tendência clara em relação ao método mais conservador para cálculo do índice de confiabilidade. No geral, a análise de confiabilidade aplicada a estruturas de solos reforçado com geossintéticos forneceu resultados consistentes, sendo uma abordagem de projeto conceitualmente mais adequada.
Abstract: Deterministic methods are traditionally adopted for reinforced soil structures design, similarly to other types of Geotechnical Engineering structures. This design method does not adequately consider the inherent uncertainties associated to both, the construction work and the variability of the soil and other used materials. Following the deterministic approach, safety factors that promote separation between the mean values of resistance and applied loads are typically used. Nonetheless, reliability based design allows considering uncertainties using statistical tools, which provides a rational way to incorporate uncertainties into geotechnical design. According, the present work intends to evaluate the behavior of geosynthetic-reinforced soil (GRS) wall using reliability analysis, considering sand as backfill and geotextiles, as reinforcement layers. The study was conducted for external and internal failure mechanisms. Different methods of reliability analysis were used, specifically, the first order reliabi lity method (FORM) and point estimate method (PEM). Parametric analyzes were performed in order to evaluate the influence of the variables involved in the problem with respect to the value of the reliability index. The coefficient of variation for the tensile strength of different types of geotextiles was obtained by analyzing the results of tensile tests and creep rupture tests of geotextiles commercially available in Brazil. The results showed that the increase in the coefficient of variation of both the tensile strength and the friction angle provided the decrease of the reliability index related to the internal stability of the structure. In addition, structures using woven geotextiles have resulted in higher reliability index than those designed with non-woven geotextiles. The higher the height of the structure the lower the reliability index. For all failure modes related to external stability and for pullout failure, the FORM method resulted in higher reliability index values than the PEM method, indicating that the point estimates method is more conservative in relation to the first order method. Nevertheless, for the geosynthetic rupture failure mode there was no well-defined trend regarding the more conservative method for calculating the reliability. Overall, reliability based design for GRS walls was found to provide consistent results, corresponding to a conceptually more adequate design approach.
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/26322
Appears in Collections:PPEC - Mestrado em Engenharia Civil

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