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Title: Análise comparativa entre métodos de análise de estabilidade de taludes
Authors: Souza, Guilherme de Oliveira
Keywords: Estabilidade de taludes;Elementos finitos;Equilíbrio limite
Issue Date: 2019
Publisher: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Citation: SOUZA, Guilherme de Oliveira. Análise comparativa entre métodos de análise de estabilidade de taludes. 2019. 71f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Civil) - Centro de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2019.
Portuguese Abstract: A análise de estabilidade é imprescindível para garantir a segurança de taludes, sejam naturais, de cortes ou de aterros. A forma mais comum de análise envolve métodos baseados no equilíbrio limite da massa de solo, aplicando as equações da estática a porções discretas do material. Outros métodos existentes, como o método dos elementos finitos, calculam a segurança de um talude a partir das deformações e deslocamentos sofridos pelo solo. Essa segunda abordagem propõe ser um modelo mais fiel do solo e, portanto, apresentar resultados mais fidedignos e confiáveis. Porém, por ser um método mais recente, com o qual os profissionais têm menos experiência, há uma ausência de resultados anteriores que facilitem a comparação e interpretação dos resultados. Dessa forma, este trabalho teve como objetivo analisar a estabilidade de diversos taludes através do método dos elementos finitos (MEF) e através dos métodos baseados no equilíbrio estático mais utilizados por engenheiros geotécnicos. Para tanto, foram modelados em software comercial 75 taludes de solo homogêneo, com variadas condições de poro pressão, inclinações e alturas; além de 2 taludes reais da cidade de Natal/RN, aos quais foram aplicadas diversas condições de poro pressão. Esses modelos foram analisados através dos métodos de Fellenius, Bishop, Spencer, Janbu, Morgenstern-Price, Sarma e dos elementos finitos. Das análises, foi possível constatar que os métodos de Bishop, Spencer, Janbu e Morgenstern-Price apresentam uma boa correlação com o MEF, tanto para o fator de segurança global quanto para o formato da superfície de ruptura. O método de Fellenius mostrou-se muito conservador em seus resultados, enquanto que o método de Sarma apresentou resultados mais altos que todos os demais. Com este estudo, se estabelece uma base de comparação para que fatores de segurança calculados pelo MEF possam ser melhor interpretados, à luz dos resultados correspondentes dos demais métodos.
Abstract: Slope stability analysis is an integral step to guarantee the safety of hillsides and other slopes. These analyses commonly involve methods based on the limit equilibrium of the slope, applying the fundamental equations of statics to discrete, rigid portions of soil. There are other methods, such as the finite element method (FEM), that quantify the safety of a slope based on the strains and displacements imparted on the soil. This method presents itself as a more reliable modelling of the slope’s internal mechanics and as such, capable of more trustworthy results. However, the use of FEM in geotechnical engineering is a somewhat recent development, professionals have less experience with it, leading to a lack of an anchor with which to compare their analysis results. Thusly, this paper has the objective of analyzing the stability of several slopes through the finite element method, as well as the most regularly used traditional equilibrium methods. For this, 75 homogenous slopes were modelled in commercial software, with varied declivities, heights and humidity configurations, as well as 2 real slopes found in the city of Natal, Brazil, onto which different humidity configurations were tested. These slopes were analyzed with the Fellenius or ordinary method, Bishop’s, Spencer’s, Janbu’s, Morgenstern-Price’s and Sarma’s methods as well as the FEM. From the analyses, it was observed that the results of Bishop’s, Spencer’s, Janbu’s and Morgenstern-Price’s methods correlated well with the FEM results in both the factor of safety and the slip surface’s geometry. The ordinary method put forth very conservative factors of safety, while Sarma’s method presented the highest values throughout. With this paper, a basis of comparison is established, allowing factors of safety calculated through FEM to be better interpreted, comparing them with the other methods.
URI: http://monografias.ufrn.br/handle/123456789/9103
Other Identifiers: 2014029031
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