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Aplicação de Lógica Nebulosa para Previsão do Risco de Escorregamento de Taludes em Solo Residual. / Application of Fuzzy Logic for Prediction of Risk of Landslides on the Slope in Residual Soil.Marcos Antonio da Silva 02 April 2008 (has links)
A estabilidade de taludes naturais é um tema de grande interesse ao
engenheiro geotécnico, face às significativas perdas econômicas, e até mesmo
humanas, resultantes da ruptura de taludes. Estima-se que a deflagração de
escorregamentos já provocou milhares de mortes, e dezenas de bilhões de dólares
em prejuízos anuais em todo o mundo. Os fenômenos de instabilização de encostas
são condicionados por muitos fatores, como o clima, a litologia e as estruturas das
rochas, a morfologia, a ação antrópica e outros. A análise dos condicionantes
geológicos e geotécnicos de escorregamentos proporciona a apreciação de cada um
dos fatores envolvidos nos processos de instabilização de encostas, permitindo a
obtenção de resultados de interesse, no que diz respeito ao modo de atuação destes
fatores. O presente trabalho tem como objetivo a utilização da Lógica Nebulosa
(Fuzzy) para criação de um Modelo que, de forma qualitativa, forneça uma previsão
do risco de escorregamento de taludes em solos residuais. Para o cumprimento
deste objetivo, foram estudados os fatores envolvidos nos processos de
instabilização de encostas, e a forma como estes fatores se interrelacionam. Como
experiência do especialista para a elaboração do modelo, foi analisado um extenso
banco de dados de escorregamentos na cidade do Rio de Janeiro, disponibilizado
pela Fundação Geo-Rio. Apresenta-se, neste trabalho, um caso histórico bem
documentado para a validação do Modelo Fuzzy e análises paramétricas, realizadas
com o objetivo verificar a coerência do modelo e a influência de cada um dos fatores
adotados na previsão do risco de escorregamento. Dentre as principais conclusões,
destaca-se a potencialidade da lógica nebulosa na previsão de risco de
escorregamentos de taludes em solo residual, aparecendo como uma ferramenta
capaz de auxiliar na detecção de áreas de risco. / The stability of slopes is a topic of great interest to the geotechnical engineer,
given the significant economic losses, and even human, resulting from the slopes
collapse. Its estimated that the landslides outbreak has already caused thousands of
deaths and tens of billions of dollars in annual losses worldwide. The phenomena of
instability of slopes are conditioned by many factors, such as climate, the lithology
and structures of rock, the morphology, the anthropic and others. The analysis of
geological and geotechnical conditions of landslides provides an appraisal of each of
the factors involved in the processes of instability of slopes, allowing the achievement
of results of interest with regard to the mode of action of factors. The current work
aims at the use of Fuzzy Logic to create a model that, in qualitative form, provide an
estimate of the risk of landslides on the slope of residual soil. To fulfill this objective,
we studied the factors involved in the processes of instability of slopes, and how
these factors are interrelated. As experience of the expert to the development of the
model was examined an extensive database of landslides in Rio de Janeiro, provided
by the Geo-Rio Foundation. It is presented in this work, one history case well
documented for the validation of the Fuzzy Model and parametric analysis,
conducted with the objective to verify the consistency of the model and influence of
each of the factors used to predict the risk of landslides. Among the main findings
includes the capability of Fuzzy Logic in predicting risk of landslides on the slope of
residual soil, appearing as a tool capable of assisting in the detection of areas of risk.
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Aplicação de Lógica Nebulosa para Previsão do Risco de Escorregamento de Taludes em Solo Residual. / Application of Fuzzy Logic for Prediction of Risk of Landslides on the Slope in Residual Soil.Marcos Antonio da Silva 02 April 2008 (has links)
A estabilidade de taludes naturais é um tema de grande interesse ao
engenheiro geotécnico, face às significativas perdas econômicas, e até mesmo
humanas, resultantes da ruptura de taludes. Estima-se que a deflagração de
escorregamentos já provocou milhares de mortes, e dezenas de bilhões de dólares
em prejuízos anuais em todo o mundo. Os fenômenos de instabilização de encostas
são condicionados por muitos fatores, como o clima, a litologia e as estruturas das
rochas, a morfologia, a ação antrópica e outros. A análise dos condicionantes
geológicos e geotécnicos de escorregamentos proporciona a apreciação de cada um
dos fatores envolvidos nos processos de instabilização de encostas, permitindo a
obtenção de resultados de interesse, no que diz respeito ao modo de atuação destes
fatores. O presente trabalho tem como objetivo a utilização da Lógica Nebulosa
(Fuzzy) para criação de um Modelo que, de forma qualitativa, forneça uma previsão
do risco de escorregamento de taludes em solos residuais. Para o cumprimento
deste objetivo, foram estudados os fatores envolvidos nos processos de
instabilização de encostas, e a forma como estes fatores se interrelacionam. Como
experiência do especialista para a elaboração do modelo, foi analisado um extenso
banco de dados de escorregamentos na cidade do Rio de Janeiro, disponibilizado
pela Fundação Geo-Rio. Apresenta-se, neste trabalho, um caso histórico bem
documentado para a validação do Modelo Fuzzy e análises paramétricas, realizadas
com o objetivo verificar a coerência do modelo e a influência de cada um dos fatores
adotados na previsão do risco de escorregamento. Dentre as principais conclusões,
destaca-se a potencialidade da lógica nebulosa na previsão de risco de
escorregamentos de taludes em solo residual, aparecendo como uma ferramenta
capaz de auxiliar na detecção de áreas de risco. / The stability of slopes is a topic of great interest to the geotechnical engineer,
given the significant economic losses, and even human, resulting from the slopes
collapse. Its estimated that the landslides outbreak has already caused thousands of
deaths and tens of billions of dollars in annual losses worldwide. The phenomena of
instability of slopes are conditioned by many factors, such as climate, the lithology
and structures of rock, the morphology, the anthropic and others. The analysis of
geological and geotechnical conditions of landslides provides an appraisal of each of
the factors involved in the processes of instability of slopes, allowing the achievement
of results of interest with regard to the mode of action of factors. The current work
aims at the use of Fuzzy Logic to create a model that, in qualitative form, provide an
estimate of the risk of landslides on the slope of residual soil. To fulfill this objective,
we studied the factors involved in the processes of instability of slopes, and how
these factors are interrelated. As experience of the expert to the development of the
model was examined an extensive database of landslides in Rio de Janeiro, provided
by the Geo-Rio Foundation. It is presented in this work, one history case well
documented for the validation of the Fuzzy Model and parametric analysis,
conducted with the objective to verify the consistency of the model and influence of
each of the factors used to predict the risk of landslides. Among the main findings
includes the capability of Fuzzy Logic in predicting risk of landslides on the slope of
residual soil, appearing as a tool capable of assisting in the detection of areas of risk.
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INDICADORES DE FRAGILIDADE À EROSÃO NO APOIO À DEFINIÇÃO DE ÁREAS DE PRESERVAÇÃO PERMANENTE EM RIOS / INDICATORS BRITTLENESS EROSION IN SUPPORT OF DEFINITION OF PERMANENT PRESERVATION AREAS IN RIVERSMonteiro, Josita Soares 28 February 2014 (has links)
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The protection of watercourses is motivated by legal instruments establishing permanent preservation areas (PPAs) along them, being defined from the width of the waterway. However, it is believed that there are other factors to consider, such as ecosystem services offered by PPAs. With the objective of developing a methodology for easy application that supports the identification of ecosystem services promoted by APPs along watercourses, in particular the stability of river embankments, this study developed a Rapid Assessment Protocol (RAP), compound for 7 parameters - vegetation, soil texture, stretch of river, slope inclination, soil depth in slope, width of the stream and, use and land cover, assigning them weights 0-4, depending on influence of their categories in the susceptibility to erosion of river embankments. The RAP was applied in 40 sampling units in the watershed of the Arroio Val de Buia, in Silveira Martins, RS. The end result of the RAP for each sample unit allowed the creation of classes of susceptibility to erosion, "stable", "susceptible" and "unstable". Simultaneously, we developed an algorithm programming in Python 2.6 (ArcGIS ® 10) language in order to determine indicators of fragility erosion of slopes of the watercourse areas and the contribution of these in susceptibility to erosion of river embankments. Statistical analysis (t test) revealed significant differences between the units evaluated by RAP. From the techniques of Hierarchical Cluster Analysis (HCA) and Principal Component Analysis (PCA), we observed the occurrence of clustering between different sampling units into two distinct classes, according to the categories of susceptibility to erosion resulting RAP. The basic parameters that determine the groupings were: soil, soil depth on slope, vegetation, portions of the stream and use and land cover. The PCA also showed that the first principal component (PC1) explained 43.54 % of the total variance, while the second explained 25.93 %, which showed the similarities between the "stable" sample units and "unstable", respectively. For indicators of fragility to erosion, the following information was obtained: maximum length of the tributary side, average steepness of maximum length side, accumulated tributary drainage area, average steepness of the cumulative tributary drainage area and, average velocity of maximum length side. The contribution of indicators of fragility in susceptibility to erosion of river embankments can be enhanced or attenuated depending on the category of the parameters evaluated in the RAP. It also pointed out that one of the products of this work was the algorithm programming that originated maps on indicators of fragility erosion down slope. Finally, it is concluded that the proposed protocol was presented as a good tool for rapid assessment of rivers with similar characteristics to Arroio Val de Buia, and useful for zoning and hierarchy of priority areas for environmental management and recovery degraded areas, especially those related to works of natural engineering, may be disseminated and applied, provided to regional characteristics. / A proteção aos cursos d água é motivada por instrumentos legais que instituem áreas de preservação permanente (APPs) ao longo dos mesmos, sendo essas definidas a partir da largura do curso d água. Contudo, acredita-se que há outros fatores a serem considerados, como os serviços ecossistêmicos oferecidos pelas APPs. Com o objetivo de desenvolver uma metodologia de aplicação fácil e que apoie a identificação de serviços ecossistêmicos promovidos pelas APPs ao longo de cursos d água, em particular a estabilidade dos taludes fluviais, este estudo desenvolveu um Protocolo de Avaliação Rápida (PAR), composto por 7 parâmetros - vegetação, textura do solo, trecho do rio, inclinação do talude, profundidade do solo no talude, largura do curso d água e, uso e cobertura da terra, atribuindo a eles pesos de 0 a 4, em função da influência de suas categorias na suscetibilidade à erosão de taludes fluviais. O PAR foi aplicado em 40 unidades amostrais na microbacia do Arroio Val de Buia, no município de Silveira Martins, RS. O resultado final do PAR para cada unidade amostral permitiu a criação de classes de suscetibilidade à erosão: estável , suscetível e instável . Simultaneamente, desenvolveu-se a programação de um algoritmo em linguagem Python 2.6 (ArcGIS® 10), a fim de determinar indicadores de fragilidade à erosão de áreas vertentes ao curso d água e a contribuição dos mesmos na suscetibilidade à erosão de taludes fluviais. A análise estatística (teste t) evidenciou diferenças significativas entre as unidades avaliadas pelo PAR. A partir das técnicas de Análise Hierárquica de Agrupamentos (AHA) e de Análise de Componentes Principais (ACP), foi possível observar a ocorrência de agrupamento entre as diferentes unidades amostrais, em duas classes distintas, de acordo com as categorias de suscetibilidade à erosão resultantes do PAR. Os parâmetros fundamentais que determinaram os agrupamentos foram: solo, profundidade do solo no talude, vegetação, trecho do curso d água e uso e cobertura da terra. A ACP mostrou ainda que a primeira componente principal (CP1) explicou 43,54% da variância total dos dados, enquanto a segunda explicou 25,93%, as quais evidenciaram as semelhanças entre as unidades amostrais estáveis e instáveis , respectivamente. Para os indicadores de fragilidade à erosão, foram obtidas as seguintes informações: comprimento máximo de vertente afluente; declividade média da vertente de comprimento máximo; área de drenagem afluente acumulada; declividade média da área de drenagem afluente acumulada e; velocidade média de vertente de comprimento máximo. A contribuição dos indicadores de fragilidade na suscetibilidade à erosão de taludes fluviais pode ser intensificada ou atenuada em função das categorias dos parâmetros avaliados no PAR. Cabe destacar ainda, que um dos produtos deste trabalho foi a programação do algoritmo que originou os mapas relativos aos indicadores de fragilidade à erosão de vertente. Por fim, conclui-se que o protocolo proposto apresentou-se como uma boa ferramenta de avaliação rápida de rios com características semelhantes às do Arroio Val de Buia, e útil para o zoneamento e a hierarquização de áreas prioritárias para o gerenciamento ambiental e a recuperação de áreas degradadas, especialmente aquelas ligadas a obras de engenharia natural, podendo ser difundido e aplicado, desde que adaptado às características regionais.
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[es] APLICACIÓN DEL MÉTODO DE ELEMENTOS FINITOS EN EL ANÁLISIS DE ESTABILIDAD DE TALUDES EN EL SUELO / [pt] APLICAÇÃO DO MÉTODO DOS ELEMENTOS FINITOS NA ANÁLISE DA ESTABILIDADE DE TALUDES EM SOLO / [en] APPLICATION OF THE FINITE ELEMENT METHOD FOR SOIL SLOPE STABILITY ANALYSESMARIO EDILBERTO ROCA ROJAS 20 February 2001 (has links)
[pt] O principal objetivo deste trabalho é a aplicação do método
dos elementos finitos (MEF) na análise da estabilidade de
taludes em solo, para identificação da superfície crítica
de deslizamento e cálculo do correspondente fator de
segurança.
Ainda que o método dos elementos finitos tenha se tornado
ferramenta popular para análise de muitos problemas da
engenharia geotécnica, existem relativamente poucas
aplicações específicas publicadas na literatura sobre
estabilidade de taludes.
Dois métodos podem ser empregados para a utilização do MEF
na área da estabilidade de taludes: o método direto, onde
os resultados numéricos são exclusivamente usados para
localização da potencial superfície de deslizamento e
cálculo do fator de segurança, e o método indireto, onde
seus resultados são acoplados a uma técnica para auxiliar a
pesquisa da superfície crítica.
Comparações entre resultados obtidos pelo método dos
elementos finitos e de equilíbrio limite são feitas em
vários exemplos numéricos investigados nesta dissertação,
comentando-se a aplicabilidade, vantagens e limitações de
ambas as metodologias em estudos da estabilidade de taludes
em solos. / [en] The main objective of this research is the application of
the finite element method
(FEM) to analyze the stability of soil slopes, searching
the position of the failure slip surface
in the soil mass and its corresponding safety factor.
The finite element method has become a popular tool for the
study of many
geotechnical engineering problems but, in the specific area
of slope stability analysis, there
are relatively few applications reported in the literature.
Basically, two methods have evolved for application of the
FEM results in slope
stability problems: the direct method, that uses the
numerical results only for establishing the
slip surface and computation of the related safety factor,
and the indirect method, where the
FEM results are combined with another numerical technique
to improve the search process of
slip surfaces.
Several numerical examples have been studied in this
dissertation, making comparisons
among the results obtained using the finite element and
limit equilibrium methods. The
applicability, advantages and shortcomings of both
approaches are also discussed. / [es] 1276
El objetivo principal de este trabajo es la aplicación del método de los elementos finitos (MEF) al análisis de
estabilidad de taludes de suelo, con el próposito de identificar la superfície crítica de deslizamento y cálculo del
correspondiente factor de seguridad. Aunque el método de los elementos finitos se haya convertido en una
herramienta popular en el análisis de muchos problemas de la ingeniería geotécnica, existen relativamente pocas
aplicaciones específicas publicadas en la literatura sobre la estabilidad de taludes. Dos métodos pueden ser
empleados para la utilización del MEF en el área de estabilidad de taludes: el método directo, donde los
resultados numéricos son exclusivamente usados para localización de la potencial superficie de deslizamento y el
cálculo del factor de seguridad; y el método indirecto, donde los resultados se acoplan a una técnica para auxiliar
la investigación de la superficie crítica. Se utilizan varios ejemplos con el fin de comparar los resultados obtenidos
por el método de los elementos finitos y por el método de equilibrio límite investigados en esta disertación. Se
incluyen comentarios sobre la aplicabilidad, ventajas y limitaciones de ambas metodologías en estudios de la
estabilidad de taludes en suelos.
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