Identificação de solos expansivos e colapsíveis no Nordeste brasileiro a partir de Redes Neurais Artificiais geradas em Pernambuco
DOI:
https://doi.org/10.33448/rsd-v10i15.22541Palavras-chave:
Solos Expansivos; Solos Colapsíveis; Redes Neurais Artificiais; Equação de classificação.Resumo
Solos colapsíveis e expansivos são problemáticos na Engenharia Civil causando patologias nas edificações devido à variação de volume com a mudança de umidade. A identificação desses solos na fase de projeto é importante. O artigo visa elaborar uma arquitetura de Rede Neural Artificial treinada com solos de Pernambuco, para identificação de solos expansivos e colapsíveis, e ampliar sua aplicação à solos dos demais estados do Nordeste brasileiro. Desenvolvida a partir de 87 amostras, divididas entre grupos de treinamento (53 amostras), seleção (17 amostras) e teste (17 amostras), segundo 4 variáveis de entrada porcentagem de areia, porcentagem de argila, índices de plasticidade e atividade. A melhor arquitetura da rede consiste em 4 neurônios na entrada e 1 na saída. Para a validação às cegas do modelo, a rede foi aplicada a 45 amostras de solos colapsíveis e expansivos de demais estados do Nordeste. A análise de desempenho da precisão de classificação da rede com dados de Pernambuco apresentou uma taxa de acurácia de 76,5% e na validação nos demais estados do Nordeste o reconhecimento de padrões foi ainda maior, atingindo acurácia de 91,1%, demonstrando capacidade de capturar tendências no movimento da superfície do solo e auxiliando na resolução de problemas.
Referências
Amorim, S. F. (2012). Estudio comparativo de métodos para la evaluación de la susceptibilidad del terreno a la formación de deslizamientos superficiales: Aplicación al Pirineo Oriental. Tesis Doctoral, Universitat Politecnica de Catalunya. Barcelona, Espanã.
Ashayeri, I., & Yasrebi, S. (2009). Free-swell and swelling pressure of unsaturated compacted clays; experiments and neural networks modeling. Geotechnical and Geological Engineering. 27 (1), 137-153.
Bandeira, A. P. N., Souza Neto, J. B., & Rolim, J. I. D. (2017). Recalque por colapso do solo e suas manifestações Patológicas. In: XIII Congresso Internacional sobre Patologia e Reabilitação de Estruturas, 303-318. Crato, Brasil.
Basma, A. A., Barakat, S. A., & Omar, M. (2003). Modeling time dependent swell of clays using sequential artificial neural networks. Environmental and Engineering Geoscience, 9 (3), 279-288.
Chitero, J. G. M., Bonini Neto, A., Bonini, C. dos S. B., Heinrichs, R., Soares Filho, C. V., Mateus, G. P., Bisi, B. S., Costa, N. R., Piazentin, J. C., Meirelles, G. C., & Gabriel Filho, L. R. A. (2020). Analysis of the physical recovery of degraded soils via Artificial Neural Networks using a graphical interface. Research, Society and Development, 9 (7), p. e257973719. https://doi.org/10.33448/rsd-v9i7.3719.
Chen, F. H. (1975). Fundation on Expansive Soils. Amsterdam: Elsevier.
Daksanamurty, V., & Raman, V. (1973). A simple method of identifying an expansive soil. Soils and Foundation, 13(1), 97-104.
Doris, J. J., Rizzo, M. M., & Dewoolkar, M. M. (2008). Forecasting vertical ground surface movement from shrinking/swelling soils with artificial neural networks. Int. J. Numer. Anal. Meth. Geomech, 32, 1229–1245. https://doi.org/10.1002/nag.666.
Driscoll, R., & Crilly, M. (2000). Subsidence damage to domestic buildings: Lessons learned and questions asked. London: Building Research Establishment.
Ferreira, S. R. M. (1990). Banco de Dados de Solos Especiais - Colapsíveis do Estado de Pernambuco. In: IX Congresso Brasileiro de Mecânica dos Solos e Engenharia de Fundações, 2, 81-86. Salvador, Brasil.
Paiva, S. C., Freitas, M. L. A. A., Barbosa, R., Rego, W. A., & Ferreira, S. R. M. F. (2012). Estabilização de Solos Expansivos de Cabrobó, Paulista e Suape/PE com Cal. In: XVI Congresso Brasileiro de Mecânica dos Solos e Engenharia Geotecnica, p.264. Porto de Galinhas, Brasil.
Ferreira, S. R. M., & Ferreira, M. G. V. X. (2009). Mudanças de volume devido à variação de teor de umidade em um Vertisolo no Semi-Árido de Pernambuco. Revista Brasileira de Ciência do Solo (Impresso), 33, 779-791.
Gitirana Junior, G. F. N., Camapum de Carvalho, J., Ferreira, S. R. M., & Mascarenha, M. M. A. (2012). O comportamento de solos não saturados submetidos à infiltração. In: Carvalho, J. C., Gitirana Junior, G. F. N., & Carvalho, E. T. L. (Org). Tópicos sobre infiltração: teoria e prática aplicadas a solos tropicais, 157-180. Brasília, Brasil: Faculdade de Tecnologia.
Haykin, S. (1994). Neural Networks: A Comprehensive Foundation. New York: Prentice-Hall.
Ikizler, S. B., Aytekin, M., Vekli, M., & Kocabas, F. (2010). Prediction of swelling pressures of expansive soils using artificial neural networks. Advances in Engineering Software, 41(4), 647-655.
Jucá, J. F. T., Gusmão Filho, J. A., & Justino da Silva, J. M. (1992). Laboratory and field tests on an expansive soil in Brazil. In: 7th International Conference on Expansive Soils, 1, 337-342. Dallas, Texas.
Merouane, F. Z., & Mamoune, S. M. (2018). Prediction of Swelling Parameters of Two Clayey Soils from Algeria Using Artificial Neural Networks. Mathematical Modelling in Civil Engineering, 14(3), 11-26. https://doi.org/10.2478/mmce-2018-0008.
Moosavi, M., Yazdanpanah, M. J., & Doostmohammadi, R. (2006). Modeling the cyclic swelling pressure of mudrock using artificial neural networks. Eng. Geol., 87, 178–194.
Nakashima, C. H., Saito, L. A., & Hella, M. (2014). Análise da estabilização de solo expansivo em plataforma ferroviária. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação), Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Curitiba, Brasil.
Nelson, J. D., & Miller, D. J. (1992). Expansive soils: problems and practice in foundation and pavement engineering. New York: John Wiley & Sons.
Paiva, S. C., Assis, M. A. A., Ferreira, M. G. V. X., & Ferreira, S. R. M. (2016). Propriedades geotécnicas de um solo expansivo tratado com cal. Revista Matéria, 21(2), 437-440.
Pereira, A. S., Shitsuka, D. M., Parreira, F. J., & Shitsuka, R. (2018). Metodologia da pesquisa científica. [eBook]. Santa Maria. Ed. UAB / NTE / UFSM. https://repositorio.ufsm.br/bitstream/handle/1/15824/Lic_Computacao_Metodologia-Pesquisa-Cientifica.pdf?sequence=1.
Pessoa, A. D., Sousa, G. C. L., Araujo, R. C., & Anjos, G. J. M. (2021). Artificial neural network model for predicting load capacity of driven piles. Research, Society and Development, 10 (1), p. e12210111526. https://doi.org/10.33448/rsd-v10i1.11526.
Prechelt, L. (1997). Investigation of the CasCor Family of Learning Algorithms. Neural Netw, 10(5), 885-896. https://doi.org/10.1016/S0893-6080(96)00115-3.
Rodrigues, R. A., & Vilar, O. M. (2013). Colapso de solo desencadeado pela elevação do nível d’água. Revista Nacional de Gerenciamento de Cidades, 1(6), 13-27.
Seed, H. B., Woodward, D. J., & Lundgren, R. (1962). Prediction for compacted clays. Journal soil machanics and Fundations division, 88(3), 53-87.
Simmes, P. R. M., & Costa Filho, L. M. (1981). Características mineralógicas de solos expansivos do Recôncavo Baiano. In: Simpósio Brasileiro de Solos Tropicais, 569-588. Rio de Janeiro, Brasil.
Simões de Oliveira, A. G. S., Jesus, A. C., & Miranda, S. B. (2006). Estudo geológico geotécnico dos solos expansivos da região do Recôncavo Baiano. In: Simpósio brasileiro de jovens geotécnicos, 2. Nova Friburgo, Brasil.
Skempton, A. W. (1953). The colloidal activity of clays. In: Proceedings of the International Conference on Soil Mechanics on Foundation Engeneering, 1(3), 587-595. London, England.
Sobral, H. S. (1956). Contribuição ao estudo de Massapê como solo para construção. Tese para Cátedra de Materiais de Construção, Universidade Federal da Bahia, Escola de Belas Artes. Salvador, Brasil.
Suleiman, G. K. A., Tapahuasco, W. F. C., & Neto, R. G. S. (2013). A Utilização da Cal em Forma de Pasta como Agente Estabilizante em Solos Oriundos da Cidade de Alegrete/RS. In: VII Seminário de Engenharia geotécnica do Rio Grande de Sul, 74-80. Santa Maria, Brasil.
Teixeira, C. Z. (1998). Solos Colapsíveis: Um Problema Para a Engenharia de Fundações. In: 27º Congresso Brasileiro de Engenharia Agrícola. Poços de Caldas, Brasil.
Van der Merve, D. H. (1964). The Prediction of heave from the plasticity index and percentage clay fraction of soils: The Civil Engeneer. South African Institute of Civil Engineers, 6, 103-107.
Vargas, M. (1981). Introdução à mecânica dos solos. São Paulo: McGraw-Hill do Brasil.
Downloads
Publicado
Como Citar
Edição
Seção
Licença
Copyright (c) 2021 Maria Julia de Oliveira Holanda; Silvio Romero de Melo Ferreira; Samuel Franca Amorim; Jesce John Silva Borges; Larissa Ferreira da Silva
![Creative Commons License](http://i.creativecommons.org/l/by/4.0/88x31.png)
Este trabalho está licenciado sob uma licença Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Autores que publicam nesta revista concordam com os seguintes termos:
1) Autores mantém os direitos autorais e concedem à revista o direito de primeira publicação, com o trabalho simultaneamente licenciado sob a Licença Creative Commons Attribution que permite o compartilhamento do trabalho com reconhecimento da autoria e publicação inicial nesta revista.
2) Autores têm autorização para assumir contratos adicionais separadamente, para distribuição não-exclusiva da versão do trabalho publicada nesta revista (ex.: publicar em repositório institucional ou como capítulo de livro), com reconhecimento de autoria e publicação inicial nesta revista.
3) Autores têm permissão e são estimulados a publicar e distribuir seu trabalho online (ex.: em repositórios institucionais ou na sua página pessoal) a qualquer ponto antes ou durante o processo editorial, já que isso pode gerar alterações produtivas, bem como aumentar o impacto e a citação do trabalho publicado.