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. / 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.

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. / 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.

Este trabalho analisa os efeitos das trajetórias de umedecimento e secagem no módulo de resiliência e cisalhamento direto quanto à resistência e deformabilidade elástica de solos compactados através de ensaios triaxiais de carga cíclica e ensaios de cisalhamento direto. O solo estudado é oriundo de jazida localizada próximo à BR116/RS, no município de Guaíba, sendo usualmente utilizado como material para execução de aterros rodoviários. As curvas de retenção do solo foram obtidas pelo método de papel filtro para solos compactados com variação de teor de umidade ótima de ±2%. Os estudos de módulo de resiliência e de resistência ao cisalhamento foram analisados nestas condições e demonstraram que o efeito do teor de umidade é significativo nas trajetórias de secagem e umedecimento. As curvas de retenção mostraram diferentes formas de acordo com a umidade de compactação e apresentaram histerese após a amostra ser submetida à trajetória de secagem. Observou-se que os solos compactados no ramo seco apresentaram valores mais elevados de módulo de resiliência e de resistência ao cisalhamento que aqueles que se encontravam no ramo úmido da curva de compactação. Uma análise do solo compactado no ramo seco e umedecido posteriormente até o ramo úmido teve comportamento semelhante aos moldados neste ramo. Por outro lado, na trajetória de secagem dos solos compactados no ramo úmido observou-se um aumento na resistência. Os modelos de desempenho para módulo de resiliência apresentaram boas correlações e para os que utilizam a sucção, observa-se um comportamento diferente com relação aos que não utilizam e com relação às constantes de cada modelo. / This paper analyzes the effects of wetting and drying paths in resilient modulus and shear strength for resistance and elastic deformability of compacted soils through triaxial cyclic load tests and direct shear tests. The soil studied is derived from BR116/RS near the Guaiba’s city, usually being used for subgrade. The retention curves of the soil were obtained by the filter paper method, with optimum moisture content varying a range of ± 2%. The studies of resilient modulus and shear strength were analyzed in these conditions and showed that the effect of moisture content is significant in the drying and wetting trajectories. The retention curves showed different forms according to the moisture content in the compaction, showed hysteresis after the specimen is subjected to the drying trajectory. It was observed that the soils compacted and tested in the dry branch had higher resilient modulus and shear strength than those compacted in the wet branch. An analysis of the soil compacted in the dry branch and subsequently dampened up to the wet branch had similar behavior to the soil molded ah this branch. On the other hand, in the trajectory of drying of the compacted soil at wet branch there is an increase in resistance. Performance models for resilient modulus showed good correlations and those using suction, observe a different behavior with respect to that use and not with respect to the constants of each model.

Este trabalho analisa os efeitos das trajetórias de umedecimento e secagem no módulo de resiliência e cisalhamento direto quanto à resistência e deformabilidade elástica de solos compactados através de ensaios triaxiais de carga cíclica e ensaios de cisalhamento direto. O solo estudado é oriundo de jazida localizada próximo à BR116/RS, no município de Guaíba, sendo usualmente utilizado como material para execução de aterros rodoviários. As curvas de retenção do solo foram obtidas pelo método de papel filtro para solos compactados com variação de teor de umidade ótima de ±2%. Os estudos de módulo de resiliência e de resistência ao cisalhamento foram analisados nestas condições e demonstraram que o efeito do teor de umidade é significativo nas trajetórias de secagem e umedecimento. As curvas de retenção mostraram diferentes formas de acordo com a umidade de compactação e apresentaram histerese após a amostra ser submetida à trajetória de secagem. Observou-se que os solos compactados no ramo seco apresentaram valores mais elevados de módulo de resiliência e de resistência ao cisalhamento que aqueles que se encontravam no ramo úmido da curva de compactação. Uma análise do solo compactado no ramo seco e umedecido posteriormente até o ramo úmido teve comportamento semelhante aos moldados neste ramo. Por outro lado, na trajetória de secagem dos solos compactados no ramo úmido observou-se um aumento na resistência. Os modelos de desempenho para módulo de resiliência apresentaram boas correlações e para os que utilizam a sucção, observa-se um comportamento diferente com relação aos que não utilizam e com relação às constantes de cada modelo. / This paper analyzes the effects of wetting and drying paths in resilient modulus and shear strength for resistance and elastic deformability of compacted soils through triaxial cyclic load tests and direct shear tests. The soil studied is derived from BR116/RS near the Guaiba’s city, usually being used for subgrade. The retention curves of the soil were obtained by the filter paper method, with optimum moisture content varying a range of ± 2%. The studies of resilient modulus and shear strength were analyzed in these conditions and showed that the effect of moisture content is significant in the drying and wetting trajectories. The retention curves showed different forms according to the moisture content in the compaction, showed hysteresis after the specimen is subjected to the drying trajectory. It was observed that the soils compacted and tested in the dry branch had higher resilient modulus and shear strength than those compacted in the wet branch. An analysis of the soil compacted in the dry branch and subsequently dampened up to the wet branch had similar behavior to the soil molded ah this branch. On the other hand, in the trajectory of drying of the compacted soil at wet branch there is an increase in resistance. Performance models for resilient modulus showed good correlations and those using suction, observe a different behavior with respect to that use and not with respect to the constants of each model.

Este trabalho analisa os efeitos das trajetórias de umedecimento e secagem no módulo de resiliência e cisalhamento direto quanto à resistência e deformabilidade elástica de solos compactados através de ensaios triaxiais de carga cíclica e ensaios de cisalhamento direto. O solo estudado é oriundo de jazida localizada próximo à BR116/RS, no município de Guaíba, sendo usualmente utilizado como material para execução de aterros rodoviários. As curvas de retenção do solo foram obtidas pelo método de papel filtro para solos compactados com variação de teor de umidade ótima de ±2%. Os estudos de módulo de resiliência e de resistência ao cisalhamento foram analisados nestas condições e demonstraram que o efeito do teor de umidade é significativo nas trajetórias de secagem e umedecimento. As curvas de retenção mostraram diferentes formas de acordo com a umidade de compactação e apresentaram histerese após a amostra ser submetida à trajetória de secagem. Observou-se que os solos compactados no ramo seco apresentaram valores mais elevados de módulo de resiliência e de resistência ao cisalhamento que aqueles que se encontravam no ramo úmido da curva de compactação. Uma análise do solo compactado no ramo seco e umedecido posteriormente até o ramo úmido teve comportamento semelhante aos moldados neste ramo. Por outro lado, na trajetória de secagem dos solos compactados no ramo úmido observou-se um aumento na resistência. Os modelos de desempenho para módulo de resiliência apresentaram boas correlações e para os que utilizam a sucção, observa-se um comportamento diferente com relação aos que não utilizam e com relação às constantes de cada modelo. / This paper analyzes the effects of wetting and drying paths in resilient modulus and shear strength for resistance and elastic deformability of compacted soils through triaxial cyclic load tests and direct shear tests. The soil studied is derived from BR116/RS near the Guaiba’s city, usually being used for subgrade. The retention curves of the soil were obtained by the filter paper method, with optimum moisture content varying a range of ± 2%. The studies of resilient modulus and shear strength were analyzed in these conditions and showed that the effect of moisture content is significant in the drying and wetting trajectories. The retention curves showed different forms according to the moisture content in the compaction, showed hysteresis after the specimen is subjected to the drying trajectory. It was observed that the soils compacted and tested in the dry branch had higher resilient modulus and shear strength than those compacted in the wet branch. An analysis of the soil compacted in the dry branch and subsequently dampened up to the wet branch had similar behavior to the soil molded ah this branch. On the other hand, in the trajectory of drying of the compacted soil at wet branch there is an increase in resistance. Performance models for resilient modulus showed good correlations and those using suction, observe a different behavior with respect to that use and not with respect to the constants of each model.