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Type: Dissertação
Title: Estimativa de parâmetros geotécnicos de resíduos sólidos urbanos utilizando algoritmos de aprendizado de máquina.
Title in English: Estimation of waste geotechnical parameters urban solids using learning algorithms of machine
Authors: Gadelha, Abraham Augusto Barbosa
Advisor: Soares, Anderson Borghetti
Co-advisor: Barreto, Guilherme de Alencar
Keywords: Deformação axial específica;Resíduos sólidos urbanos;Intercepto coesivo efetivo;Ângulo de atrito efetivo;Propriedades físicas;Redes neurais
Issue Date: 2021
Citation: GADELHA, Abraham Augusto Barbosa . Estimativa de parâmetros geotécnicos de resíduos sólidos urbanos utilizando algoritmos de aprendizado de máquina. 2021. 184 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil: Geotecnia ) – Universidade Federal do Ceará, Centro de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil: Geotecnia, Fortaleza, 2021.
Abstract in Brazilian Portuguese: A progressiva expansão de aterros sanitários reforça a necessidade de desenvolvimento de projetos em engenharia geotécnica que representem seu comportamento mecânico durante sua construção e manutenção. A realização de um programa completo de ensaios para determinação da envoltória de Mohr-Coulomb, segundo o critério de deformação, exige bastantes recursos e tempo. A utilização de modelagem e estimativas é uma alternativa explorada, sendo pouco utilizado o aprendizado de máquina. Nos trabalhos de Falamaki e Shahin (2018) as redes neurais Radial Basis Function (RBF) e Multilayer-Perceptron (MLP) apresentaram bons resultados de aproximação a partir das propriedades físicas dos Resíduos Sólidos Urbanos (RSU), sendo obtidos coeficiente de correlação linear de 0,97 e 0,89, respectivamente, para o intercepto coesivo e ângulo de atrito efetivos. No presente trabalho foi realizada uma aproximação empregando métodos de aprendizado de máquina, sendo necessária uma coleta de dados de 61 ensaios triaxiais da literatura resultando em 197 observações de intercepto coesivo e ângulo de atrito efetivos. Os dados de entrada coletados foram a composição gravimétrica; tempo de decomposição; teor de umidade; peso específico seco; deformação axial específica e tensão de confinamento máxima. Os algoritmos utilizados foram as redes neurais Extreme Learning Machine (ELM); MLP e o Least-Squares Suport Vector Regression (LS-SVR), sendo executados através do programa GNU Octave. O melhor resultado de aproximação foi obtido para o algoritmo LS-SVR, sendo alcançado um coeficiente de determinação de 0,98 para o intercepto coesivo efetivo e 0,97 para o ângulo de atrito efetivo. Dentre as redes neurais a MLP obteve um desempenho superior a ELM. No final foi examinada uma representação do aterro sanitário de Santo Tirso a partir dos dados de Gomes (2008), sendo executada uma estimativa da envoltória de Mohr-Coulomb com as redes neurais e uma análise de estabilidade de talude do perfil do aterro no Slide. Nas análises as diferenças obtidas representaram uma discrepância máxima de 1,8 % dentre os fatores de segurança calculados e o admitido.
Abstract: The progressive expansion of sanitary landfills reinforces the need to develop geotechnical engineering projects that represent their mechanical behavior during its construction and maintenance. The realization of a complete program of tests to determination of the Mohr-Coulomb envelope, according to the deformation criterion, requires enough resources and time. The use of modeling and estimates is an alternative explored, with little use of machine learning. In the works of Falamaki and Shahin (2018) the Radial Basis Function (RBF) and Multilayer-Perceptron neural networks (MLP) showed good approximation results from the physical properties of the Solid Urban Waste (MSW), with a linear correlation coefficient of 0.97 and 0.89, respectively, for the effective cohesive intercept and friction angle. In the present work was carried out an approximation employing machine learning methods, requiring data collection from 61 triaxial trials from the literature resulting in 197 effective cohesive intercept and friction angle observations. the input data collected were the gravimetric composition; decomposition time; moisture content; dry specific weight; specific axial strain and maximum confining stress. You algorithms used were Extreme Learning Machine (ELM) neural networks; MLP and the Least-Squares Support Vector Regression (LS-SVR), running through the program GNU Octave. The best approximation result was obtained for the LS-SVR algorithm, being reached a coefficient of determination of 0.98 for the effective cohesive intercept and 0.97 for the effective friction angle. Among the neural networks, MLP obtained a performance superior to ELM. At the end, a representation of the sanitary landfill of Santo Tirso from the data of Gomes (2008), being performed an estimate of the envelopment of Mohr-Coulomb with neural networks and an analysis of slope stability of the profile of the embankment on the Slide. In the analyses, the differences obtained represented a discrepancy maximum of 1.8% between the calculated and the accepted safety factors.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/63731
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