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dc.creatorRodrigues, João Paulo de Araújo-
dc.date.accessioned2026-08-20T12:21:00Z-
dc.date.available2026-08-20T12:21:00Z-
dc.date.issued2026-07-29-
dc.identifier.citationRODRIGUES, João Paulo de Araújo. Desenvolvimento de um modelo constitutivo para solos arenosos reforçados com fibras utilizando redes neurais artificiais. 2026. 89 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2026. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2026.592.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufu.br/handle/123456789/49708-
dc.description.abstractThe reinforcement of sandy soils with randomly distributed fibers significantly improves their mechanical properties, posing challenges to constitutive modeling due to complex nonlinear interactions between the matrix and the reinforcement. This work develops a constitutive model based on Artificial Neural Networks (ANN) to predict the stress-strain behavior of a uniform sand reinforced with polymeric fibers. The methodology employs a two-phase hybrid approach, combining experimental triaxial test data with synthetic data generated through an adapted Modified Cam-Clay model. The experimental database, obtained at the Federal University of Bahia, encompasses fiber contents of 0%, 0.5%, and 1.0%, fiber lengths of 12.5, 25, and 51 mm, and confining stresses of 50, 100, 200, and 300 kPa; from it, the 24 conventional drained triaxial compression tests were used, totaling 1,207 points. The synthetic data generation produced about 19.5 thousand points across 42 scenarios, expanding the experimental domain to include intermediate confinement levels. The adopted architecture is a multilayer perceptron (MLP) neural network that directly maps the test conditions and the axial strain level onto the state variables of interest, namely the deviatoric stress, the mean effective stress, and the volumetric strain. Training combines pre-training with the physically consistent synthetic data and finetuning, through transfer learning, with the experimental data. Validation, carried out by exhaustive leave-one-out cross-validation, yielded an aggregate coefficient of determination of 0.977 for the deviatoric stress, 0.991 for the mean effective stress, and 0.914 for the volumetric strain. The model reproduces the progressive mobilization of the fibers, the peak strength, and the transition to dilatant behavior, offering a computationally efficient alternative to traditional analytical models that are difficult to calibrate.pt_BR
dc.description.sponsorshipCNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológicopt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Uberlândiapt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by/3.0/us/*
dc.subjectSolo reforçado com fibraspt_BR
dc.subjectRedes neurais artificiaispt_BR
dc.subjectModelo constitutivopt_BR
dc.subjectEnsaio Triaxialpt_BR
dc.subjectCam-clay modificadopt_BR
dc.subjectAprendizado por Transferênciapt_BR
dc.subjectFiber-reinforced soilpt_BR
dc.subjectArtificial Neural Networkspt_BR
dc.subjectConstitutive modelpt_BR
dc.subjectTriaxial Testpt_BR
dc.subjectModified cam-claypt_BR
dc.subjectTransfer Learningpt_BR
dc.titleDesenvolvimento de um modelo constitutivo para solos arenosos reforçados com fibras utilizando redes neurais artificiaispt_BR
dc.title.alternativeDevelopment of a constitutive model for fiber-reinforced sandy soils using artificial neural networkspt_BR
dc.typeDissertaçãopt_BR
dc.contributor.advisor1Maedo, Michael Andrade-
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0851055974290908pt_BR
dc.contributor.referee1Guimarães, Leonardo José do Nascimento-
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3821425977868488pt_BR
dc.contributor.referee2Nogueira, Caio Gorla-
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/7167694108659586pt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/4946279688510564pt_BR
dc.description.degreenameDissertação (Mestrado)pt_BR
dc.description.resumoO reforço de solos arenosos com fibras distribuídas aleatoriamente melhora significativamente suas propriedades mecânicas, impondo desafios à modelagem constitutiva devido às complexas interações não-lineares entre a matriz e o reforço. Este trabalho desenvolve um modelo constitutivo baseado em Redes Neurais Artificiais (RNA) para prever o comportamento tensão-deformação de uma areia uniforme reforçada com fibras poliméricas. A metodologia emprega uma abordagem híbrida em duas fases, combinando dados experimentais de ensaios triaxiais com dados sintéticos gerados por meio de uma adaptação do modelo Cam-Clay modificado. A base experimental, obtida na Universidade Federal da Bahia, abrange teores de fibra de 0%, 0,5% e 1,0%, comprimentos de fibra de 12,5 mm, 25 mm e 51 mm, e tensões de confinamento de 50, 100, 200 e 300 kPa, e dela se utilizaram os 24 ensaios de compressão triaxial drenada convencional, totalizando 1.207 pontos. A geração de dados sintéticos produziu cerca de 19,5 mil pontos, distribuídos em 42 cenários, expandindo o domínio experimental para incluir níveis intermediários de confinamento. A arquitetura adotada é uma rede neural do tipo perceptron multicamadas (Multilayer Perceptron, MLP) que mapeia diretamente as condições de ensaio e o nível de deformação axial nas variáveis de estado de interesse, a saber, a tensão desviadora, a tensão média efetiva e a deformação volumétrica. O treinamento combina pré-treinamento com os dados sintéticos fisicamente consistentes e ajuste fino, por aprendizado por transferência, com os dados experimentais. A validação, conduzida por validação cruzada exaustiva do tipo leave-one-out, resultou em coeficiente de determinação agregado de 0,977 para a tensão desviadora, 0,991 para a tensão média efetiva e 0,914 para a deformação volumétrica. O modelo reproduz a mobilização progressiva das fibras, o pico de resistência e a transição para o comportamento dilatante, oferecendo uma alternativa computacionalmente eficiente aos modelos analíticos tradicionais de difícil calibração.pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Engenharia Civilpt_BR
dc.sizeorduration89pt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::GEOTECNICApt_BR
dc.identifier.doihttp://doi.org/10.14393/ufu.di.2026.592pt_BR
dc.subject.autorizadoEngenharia civilpt_BR
dc.subject.odsODS::ODS 9. Indústria, Inovação e infraestrutura - Construir infraestrutura resiliente, promover a industrialização inclusiva e sustentável, e fomentar a inovação.pt_BR
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