ZASTOSOWANIE LOSOWEJ METODY ELEMENTÓW SKOŃCZONYCH DO ANALIZY LOSOWEJ ZMIENNOŚCI NOŚNOŚCI GRANICZNEJ FUNDAMENTU BEZPOŚREDNIEGO

Podobne dokumenty
NOŚNOŚĆ FUNDAMENTU BEZPOŚREDNIEGO WEDŁUG EUROKODU 7

Przykład projektowania geotechnicznego pala prefabrykowanego wg PN-EN na podstawie wyników sondowania CPT metodą LCPC (francuską)

Rys. 1. Przekrój konstrukcji wzmacnianej. Pole przekroju zbrojenia głównego: A s = A s1 = 2476 mm 2 Odległość zbrojenia głównego: od włókien dolnych

FUNKCJA KWADRATOWA. Poziom podstawowy

PROPOZYCJA PROSTEJ METODY OCENY STATECZNOŚCI ŚCIANEK SZCZELNYCH NIEKOTWIONYCH PROPOSITION OF A SIMPLE METHOD FOR A CANTILEVER WALL STABILITY ANALYSIS

Temat III Założenia analizy i obliczeń zginanych konstrukcji żelbetowych.

Załącznik D (EC 7) Przykład analitycznej metody obliczania oporu podłoża

Oszacowanie miar bezpieczeństwa posadowienia bezpośredniego z zastosowaniem metody losowych elementów skończonych

Nośność przekroju pala żelbetowego 400x400mm wg PN-EN 1992 (EC2) Beton C40/50, stal zbrojeniowa f yk =500MPa, 12#12mm

Kolokwium z mechaniki gruntów

Inżynieria bioreaktorów - Rozkład czasu przybywania w reaktorach (2018/2019)

OPRACOWANIE WYNIKÓW POMIARU

Nasyp przyrost osiadania w czasie (konsolidacja)

Wzór Żurawskiego. Belka o przekroju kołowym. Składowe naprężenia stycznego można wyrazić następująco (np. [1,2]): T r 2 y ν ) (1) (2)

Laboratorium Inżynierii bioreaktorów Ćwiczenie 2: Rozkład czasu przybywania w reaktorach przepływowych

Cieplne Maszyny Przepływowe. Temat 6 Przepływ przez sprężarki osiowe. Część I Podstawy teorii Cieplnych Maszyn Przepływowych. 6.1.

Zakres wiadomości na II sprawdzian z mechaniki gruntów:

Tomasz Krawczyk Zastosowanie metody Monte Carlo w zarządzaniu Value at Risk portfela inwestycyjnego. Problemy Zarządzania 14/4 (1), 25-38

2... Pˆ - teoretyczna wielkość produkcji (wynikająca z modelu). X X,..., b b,...,

Obliczanie charakterystyk geometrycznych przekrojów poprzecznych pręta

1. Dane : DANE OGÓLNE PROJEKTU. Poziom odniesienia: 0,00 m.

PROJEKT STOPY FUNDAMENTOWEJ

POLITECHNIKA WARSZAWSKA. Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych ROZPRAWA DOKTORSKA. mgr inż. Paweł Chudzian

Definicja szybkości reakcji

Losowa metoda elementów skończonych w analizie nośności posadowienia bezpośredniego.

, u. sposób wyznaczania: x r = m. x n, Zgodnie z [1] stosuje się następujące metody ustalania parametrów geotechnicznych:

Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych z przedmiotu: Badania operacyjne

Składowe odpowiedzi czasowej. Wyznaczanie macierzy podstawowej

Zadanie 2. Zadanie 4: Zadanie 5:

Skrypt 18. Trygonometria

ZADANIE PROJEKTOWE NR 1. Projekt posadowienia na stopach fundamentowych

Egzamin z MGIF, I termin, 2006 Imię i nazwisko

Pole magnetyczne ma tę własność, że jego dywergencja jest wszędzie równa zeru.

ZADANIA. PYTANIA I ZADANIA v ZADANIA za 2pkt.

Estymacja parametrów w modelu normalnym

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 3(89)/2012

4. WYZNACZANIE PARAMETRÓW HYDRAULICZNYCH STUDNI

1. ZADANIA Z CECH FIZYCZNYCH GRUNTÓW

MECHANIKA PRĘTÓW CIENKOŚCIENNYCH

Przykład 1 W przypadku jednokrotnego rzutu kostką przestrzeń zdarzeń elementarnych

5 Błąd średniokwadratowy i obciążenie

Wykonawstwo robót fundamentowych związanych z posadowieniem fundamentów i konstrukcji drogowych z głębiej zalegającą w podłożu warstwą słabą.

Przykład: Nośność podstawy słupa ściskanego osiowo. Dane. Sprawdzenie wytrzymałości betonu na ściskanie. α cc = 1,0.

Testowanie hipotez statystycznych. Wprowadzenie

Procedura wyznaczania niepewności pomiarowych

Ważne rozkłady i twierdzenia c.d.

v! są zupełnie niezależne.

Matematyka ubezpieczeń majątkowych r.

Czym jest całka? Całkowanie numeryczne

Surface settlement due to tunnelling. Marek Cała Katedra Geomechaniki, Budownictwa i Geotechniki

OBLICZENIA STATYCZNE

Ćwiczenie nr 2: Posadowienie na palach wg PN-83 / B-02482

1. Wprowadzenie. Jan Walaszczyk*, Stanisław Hachaj*, Andrzej Barnat* Górnictwo i Geoinżynieria Rok 29 Zeszyt 3/1 2005

Wybrane zagadnienia projektowania fundamentu bezpośredniego według PN-B03020:1981

5. Analiza dyskryminacyjna: FLD, LDA, QDA

Ćwiczenie 362. Wyznaczanie ogniskowej soczewek metodą Bessela i pomiar promieni krzywizny za pomocą sferometru. Odległość przedmiotu od ekranu, [m] l

Wpływ energii mieszania na współczynnik wnikania masy w układzie ciało stałe - ciecz

Konstrukcje typowe. Rusztowania ramowe typ PIONART model BAL

Projekt Metoda Elementów Skończonych. COMSOL Multiphysics 3.4

Pale fundamentowe wprowadzenie

Excel: niektóre rozkłady ciągłe (1)

MATEMATYKA POZIOM ROZSZERZONY

Model materiału zastępczego w analizie zginanego przekroju żelbetowego

ASTOSOWANIE NATURALNYCH MODELI POŻARU W PROCESIE PROJEKTOWANIA KONSTRUCJI NA WARUNKI POŻAROWE NA PRZYKŁADZIE GARAŻU PODZIEMNEGO

STATYKA Z UWZGLĘDNIENIEM DUŻYCH SIŁ OSIOWYCH

Konstrukcje typowe. Rusztowania ramowe typ PIONART model PUM

Projektowanie ściany kątowej

Janusz Adamowski METODY OBLICZENIOWE FIZYKI Kwantowa wariacyjna metoda Monte Carlo. Problem własny dla stanu podstawowego układu N cząstek

Informacje ogólne. Rys. 1. Rozkłady odkształceń, które mogą powstać w stanie granicznym nośności

Rozdział 9 Przegląd niektórych danych doświadczalnych o produkcji hadronów. Rozpraszanie elastyczne. Rozkłady krotności

Pytanie 2 Belkę przedstawioną na rysunku, obciążono momentem skupionym M = 3 [knm] w punkcie C. Odległości wynoszą a=2 [m], b=1 [m].

Zagadnienia brzegowe dla równań eliptycznych

Katedra Fizyki Ciała Stałego Uniwersytetu Łódzkiego. Ćwiczenie 2 Badanie funkcji korelacji w przebiegach elektrycznych.

Analiza fundamentu na mikropalach

AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA Wydział Matematyki Stosowanej ROZKŁAD NORMALNY ROZKŁAD GAUSSA

Krzywe stożkowe. 1 Powinowactwo prostokątne. 2 Elipsa. Niech l będzie ustaloną prostą i k ustaloną liczbą dodatnią.

O procesie Wienera. O procesie Wienera. Procesy stochastyczne Wykład XV, 15 czerwca 2015 r. Proces Wienera. Ruch Browna. Ułamkowe ruchy Browna

700 [kg/m 3 ] * 0,012 [m] = 8,4. Suma (g): 0,138 Ze względu na ciężar wykończenia obciążenie stałe powiększono o 1%:

Prawdopodobieństwo i statystyka r.

Podstawowe pojęcia wytrzymałości materiałów. Statyczna próba rozciągania metali. Warunek nośności i użytkowania. Założenia

3. Oddziaływania na konstrukcje hal i wiat

Pomiary bezpośrednie Błędy graniczne przyrządów pomiarowych pomiary napięcia i prądu przyrządami analogowymi i cyfrowymi

Testowanie hipotez statystycznych.

Klasa betonu Klasa stali Otulina [cm] 3.00 Średnica prętów zbrojeniowych ściany φ 1. [mm] 12.0 Średnica prętów zbrojeniowych podstawy φ 2

zadania z rachunku prawdopodobieństwa zapożyczone z egzaminów aktuarialnych

Załącznik nr 1 do Uchwały Nr 519/2015 Zarządu PKP Polskie Linie Kolejowe S.A. z dnia 16 czerwca 2015 r.

WYKŁADY ZE STATYSTYKI MATEMATYCZNEJ wykład 7 i 8 - Efektywność estymatorów, przedziały ufności

PRZYKŁAD ZASTOSOWANIA DOKŁADNEGO NIEPARAMETRYCZNEGO PRZEDZIAŁU UFNOŚCI DLA VaR. Wojciech Zieliński

Wstęp do Metod Systemowych i Decyzyjnych Opracowanie: Jakub Tomczak

Metody probabilistyczne

Analiza wpływu przypadków obciążenia śniegiem na nośność dachów płaskich z attykami

Tok postępowania przy projektowaniu fundamentu bezpośredniego obciążonego mimośrodowo wg wytycznych PN-EN Eurokod 7

Zadanie 1. Liczba szkód N w ciągu roku z pewnego ryzyka ma rozkład geometryczny: k =

Nieniszczące badania wytrzymałości betonu w konstrukcjach mostowych metoda sklerometryczna. Podsumowanie

NIELOKALNE NAPRĘŻENIOWE KRYTERIUM PĘKANIA MATERIAŁÓW ORTOTROPOWYCH NA PRZYKŁADZIE DREWNA

Uwagi dotyczące mechanizmu zniszczenia Grunty zagęszczone zapadają się gwałtownie po dobrze zdefiniowanych powierzchniach poślizgu według ogólnego

STATYSTYKA MATEMATYCZNA WYKŁAD 4. WERYFIKACJA HIPOTEZ PARAMETRYCZNYCH X - cecha populacji, θ parametr rozkładu cechy X.

13. Równania różniczkowe - portrety fazowe

STATYSTYKA - PRZYKŁADOWE ZADANIA EGZAMINACYJNE

2.1 Przykład wstępny Określenie i konstrukcja Model dwupunktowy Model gaussowski... 7

Transkrypt:

Górnitwo i Geoinżynieria Rok 33 Zeszyt 1 2009 Joanna Piezyńska*, Wojieh Puła* ZASTOSOWANIE LOSOWEJ METODY ELEMENTÓW SKOŃCZONYCH DO ANALIZY LOSOWEJ ZMIENNOŚCI NOŚNOŚCI GRANICZNEJ FUNDAMENTU BEZPOŚREDNIEGO 1. Wprowadzenie Projektowanie posadowienia bezpośredniego opiera się na badaniu nośnośi graniznej podłoża. Losowy harakter poszzególnyh parametrów stał się podstawą do rozważań nad losową zmiennośią nośnośi. Jedną z metod pozwalająą odnieść się do powyższego problemu jest Losowa Metoda Elementów Skońzonyh (ang. The Random Finite Element Method) (Griffiths i Fenton [6], Fenton i Griffiths [3]) znana, jako RFEM. RFEM jest metodą łąząą teorię pól losowyh (por. np. [2]) z deterministyzną metodą elementów skońzonyh. Uwzględnia ona wartośi średnie, odhylenia standardowe a także skale fluktuaji parametrów geotehniznyh występująyh w analizowanym problemie. Ponadto parametry losowe są lokalnie uśredniane na obszarze poszzególnyh elementów losowyh. Zwykle stosuje się ją w połązeniu z metodą Monte Carlo, o w rezultaie prowadzi do oszaowań statystyznyh parametrów. Publikaje ytowane powyżej dały pozątek wielu praom skupiająym się wokół problemów geotehniki. W 2001 roku pojawiła się praa Griffithsa i Fentona [7], stosująa RFEM do oblizeń nośnośi graniznej podłoża idealnie spoistego o ehah losowyh. Natomiast w 2003 roku i sami autorzy opublikowali praę [5], dotyząą gruntów, któryh wytrzymałość sharakteryzowano się przez spójność i kąt taria wewnętrznego. Do wyznazenia nośnośi graniznej podłoża autorzy posłużyli się powszehnie stosowanym wzorem Terzaghiego [9]: 1 qf = N + qnq + γ BN γ (1) 2 * Wydział Budownitwa Lądowego i Wodnego, Politehnika Wroławska, Wroław 485

gdzie: q f naprężenie granizne, kohezja, q naprężenie wywołane obiążeniem gruntu w sąsiedztwie fundamentu (względnie jego zagłębieniem), γ iężar objętośiowy gruntu, B szerokość fundamentu, N, N q, N γ są współzynnikami nośnośi. Dla uproszzenia oblizeń i konentraji wysiłków na kwestii wpływu losowośi parametrów podłoża na nośność, uproszzono wzór (1) do postai: q f N. = (2) Równanie to pomija wpływ zagłębienia fundamentu oraz traktuje grunt jako nieważki. Współzynnik nośnośi N ma postać N e = πtan φ 2 π φ tan + 1 4 2. tan φ (3) W opariu o praę [5] autorzy postawili sobie trzy ele: 1) rozszerzenie konepji i oblizeń na przypadek anizotropowyh pól losowyh parametrów wytrzymałośiowyh podłoża, o realizowano, poprzez przyjęie różnyh wartośi skali fluktuaji, w kierunkah poziomym i pionowym (w pray [5] przedstawiono przypadek izotropowy jednakowa skala fluktuaji we wszystkih kierunkah); 2) weryfikaję konepji tzw. najgorszego przypadku, zyli stwierdzenia, że w każdej sytuaji daje się wyznazyć pewną harakterystyzną wartość skali fluktuaji, przy której otrzymuje się najbardziej konserwatywne oszaowanie nośnośi graniznej; 3) wykonanie oblizeń przy różnyh wartośiah współzynnika zmiennośi kąta taria wewnętrznego. 2. Losowy model podłoża Losowy model podłoża przyjęto według propozyji Griffithsa i Fentona [5]. Zakłada on opis parametrów wytrzymałośiowyh podłoża, pod fundamentem, za pomoą dwuwymiarowyh pól losowyh, z zastosowaniem lokalnyh uśrednień [2]. I tak, pole spójnośi przyjęto jako lognormalne z wartośią średnią μ, odhyleniem standardowym σ oraz skal fluktuaji (patrz np. [8]) θ (ln)y i θ (ln)x w kierunkah, odpowiednio, pionowym i poziomym. 486

W stosunku do propozyji Fentona i Griffithsa ([5]) stanowi to odejśie od założenia pełnej izotropii pola, poprzez zróżniowanie wartośi skal fluktuaji w kierunku poziomym i pionowym. Lognormalne pole losowe można otrzymać z normalnego pola losowego G ln (x), o zerowej średniej i jednostkowej warianji oraz skali fluktuaji θ ln, poprzez zastosowanie następująej transformaji: { ln ln Gln ( )} ( x) = exp μ +σ x. (4) Parametry μ ln oraz σ ln otrzymuje się jako funkje wartośi średniej i odhylenia standardowego spójnośi, a mianowiie: σ σ = ln 1 +, 2 2 ln 2 μ (5) 1 2 μ ln = ln μ σ ln. (6) 2 Takie podejśie jest bardzo wygodne, ze względu na stosowaną dalej metodę Monte Carlo, gdyż istnieje wiele skuteznyh metod generowania pól gaussowskih. Po wygenerowaniu realizaji pola gaussowskiego, przehodzi się do realizaji pola spójnośi poprzez zastosowaniu transformaji (4). Strukturę korelayjną w polu G ln (x) określa funkja korelaji, której parametrem są skale fluktuaji θ (ln)y i θ (ln)x. W ramah tej pray przyjęto funkję korelaji postai: 2 τ 2 τ ρ ln = θ θ 1 2 exp exp, (ln ) y (ln ) x (7) gdzie τ 1 = y 2 y 1 oraz τ 2 = x 2 x 1, przy zym x 2 x 1 = (x 2 x 1, y 2 y 1 ), która pozwala na uwzględnienie anizotropowyh własnośi pola (tej możliwośi nie dawała funkja stosowana w pray [5]). Należy też zauważyć, że wskazana funkja korelaji działa w gaussowskim polu losowym ln. Wartośi θ (ln)y i θ (ln)x wyznaza się na podstawie θ y i θ x. Te ostatnie należy określić w wyniku badań podłoża, zaś sposób przelizenia podany został w pray Fentona [4]. Drugim polem losowym rozpatrywanym w zadaniu jest pole kąta taria wewnętrznego. Ponieważ wartośi kąta zmieniają się w ogranizonym przedziale, przeto ani rozkład normalny, ani rozkład lognormalny nie są tu odpowiednie. Za praą [5] przyjęto pole o ogranizonyh rozkładah, otrzymane ze standardowego pola gaussowskiego G φ (x), za pomoą następująej transformaji: ( x) 1 sg ( ) min ( max min ) φ φ x =φ + φ φ 1+ tanh 2 2π (8) gdzie φ min oraz φ max są odpowiednio minimalną i maksymalną wartośią kąta taria wewnętrznego, zaś s jest parametrem skali zależnym od odhylenia standardowego. 487

Na rysunku 1 pokazano kształt funkji gęstośi takiego rozkładu (znormalizowanego do przedziału [0,1]) w zależnośi od zmiany parametru s. Dla wartośi s większyh niż 5 gęstość rozkładu upodabnia się do litery U i ten przypadek jest nierealistyzny z fizyznego punktu widzenia. Łatwo zauważyć, że rozkłady tego typu są zbliżone do rozkładów beta, jednak są one o wiele łatwiejsze do numeryznego generowania, ze względu na zastosowanie rozkładu gaussowskiego. Wartość średnia tego rozkładu znajduje się w środku przedziału [φ min, φ max ]. Rys. 1. Ogranizony rozkład kąta taria wewnętrznego φ (rysunek sporządzony na podstawie pray [5]) Zależność pomiędzy odhyleniem standardowym a parametrem s nie ma postai analityznej. Można ją uzyskać na drodze ałkowania numeryznego lub poprzez przybliżenie pierwszego rzędu, o prowadzi do zależnośi: 1 2s σφ ( φmax φmin ) 2 πexp 2φ + exp 2φ + 2 ( ( 0) ( 0) ) (9) gdzie φ 0 jest wartośią średnią kąta taria wewnętrznego. Funkje korelaji oraz wartośi skal fluktuaji przyjęto takie jak w przypadku spójnośi. 3. Oblizenia numeryzne Na wstępie badań wykonano serię analiz, na podstawie któryh określono wymaganą dokładność oblizeń. W tym elu wykorzystano shemat pokazany na rysunku 2 oraz wartośi średnie losowyh parametrów gruntu. Otrzymane wyniki porównano ze wzorem na noś- 488

ność granizną, wyznazonym korzystają ze wzorów (2) i (3). Następnie przeprowadzono symulaję oblizeniową zmieniają ilość realizaji. W pierwszej kolejnośi wykonano symulaję Monte Carlo opartą na 1000 realizaji, która stała się punktem porównawzym. Następnie zmniejszano tę ilość starają się uzyskać najbardziej zbliżony wynik. W rezultaie, jako optymalną przyjęto ilość 300 realizaji. Jest to lizba wystarzająa do określenia pierwszyh dwóh momentów. Wykorzystują powyższe założenie przeprowadzono analizy nośnośi graniznej opisane w artykule. Jednoześnie należy zaznazyć, że aby określić rozkład należy przyjmować wyniki otrzymane z minimum 1000 realizaji lub więej. Przyjęto siatkę o wymiarah 50 kolumn, 20 rzędów. Wymiar pojedynzego element przyjęto 0,1 0,1 m. Natomiast szerokość fundamentu 1 m równą 10 elementom siatki. Model podłoża przyjęto zgodnie z opisem podanym w poprzednim punkie. Wartość średnia spójnośi wynosiła μ = 45 kn/ m 2, odhylenie standardowe σ = 9 kn/m 2 (pole lognormalne). W przypadku kąta taria wewnętrznego przyjęto rozkład ogranizony zdefiniowany wzorem (8) o graniy dolnej równej φ min = 5, graniy górnej φ max = 41, o dało wartość średnią kąta taria wewnętrznego μ φ = 23. Parametr s wylizano na podstawie zmieniająego się odhylenia standardowego σ φ, stosują przybliżony wzór (9). Rys. 2. Model siatki użyty w stohastyznyh oblizeniah nośnośi graniznej (rysunek sporządzony na podstawie pray za [6]) Jako wielkośi stałe (deterministyzne) przyjęto Moduł Younga równy E = 100 000 kn/m 2, współzynnik Poissona równy ν = 0,3 oraz kąt dylataji równy ψ = 0. Parametry sprężyste podłoża, służyły do analizy wstępnyh sprężystyh odkształeń, nie miały natomiast wpływu na wartośi nośnośi graniznej. Wyniki umieszzone w powyższej tabeli 1 przedstawiają oblizenia nośnośi graniznej podłoża gruntowego przy zmieniająej się skali fluktuaji. W kierunku pionowym θ y, 489

wartośi skali przyjmowano 0,5; 1; 2; 3 m, skalę poziomą θ x przyjmowano 1; 3; 5; 10; 30; 50 m. Zgodnie z założeniem przyjętym w punkie 2 skale fluktuaji dla spójnośi i kąta są jednakowe. TABELA 1`` Wyniki oblizeń w programie RFEM Załązone powyżej wykresy przedstawiają zmiany wartośi średniej (rys. 3), odhylenia standardowego (rys. 4) oraz współzynnika zmiennośi (rys. 5) nośnośi graniznej podłoża, w zależnośi od pionowej skali fluktuaji dla różnyh skal poziomyh. Przedstawione wyniki pokazują, że uwzględnienie anizotropii poprzez zróżniowanie wartośi pionowej i poziomej skali fluktuaji, ma istotny wpływ na oszaowanie losowyh zmian nośnośi graniznej. Przy niewielkiej wartośi współzynnika zmiennośi kąta taria wewnętrznego (10%), zmiany wartośi średniej nośnośi q f są także niewielkie (maksymalnie ok. 7,5%), a wzrost współzynnika zmiennośi kata φ do 20% implikuje wzrost wahania q f do 15%. Należy zwróić uwagę na fakt, że odhylenia standardowe i współzynniki zmiennośi nośnośi q f (rys. 4 i 5) zmieniają się istotnie wraz ze wzrostem poziomej skali fluktuaji θ x. Punktem odniesienia może być wartość θ y /B = 3, przy której wzrost stosunku, θ x /B powyżej wartośi 3 (θ y /B = θ x /B to przypadek izotropowy), skutkuje znaznym wzrostem odhylenia standardowego i współzynnika zamiennośi nośnośi. Ponieważ w warunkah naturalnyh obserwuje się dużo większe wartośi skali fluktuaji w kierunku poziomym w stosunku do kierunku pionowego [1], zatem przyjmowanie przypadku izotropowego, powoduje zaniżenie wartośi współzynnika zmiennośi nośnośi podłoża. Dla wartośi θ x /B > 10 przyrost warianji oraz współzynnika zmiennośi jest już oraz mniejszy. 490

a) b) Rys. 3. Wykres wartośi średnih nośnośi graniznej dla różnyh poziomyh skal fluktuaji: a) dla współzynnika zmiennośi kąta φ równego 0,1; b) dla współzynnika zmiennośi kąta φ równego 0,2 a) b) Rys. 4. Wykres odhylenia standardowego nośnośi graniznej dla różnyh poziomyh skal fluktuaji: a) dla współzynnika zmiennośi kąta φ równego 0,1; b) dla współzynnika zmiennośi kąta φ równego 0,2 a) b) Rys. 5.Wykres współzynnika zmiennośi nośnośi graniznej dla różnyh poziomyh skal fluktuaji: a) dla współzynnika zmiennośi kąta φ równego 0,1; b) dla współzynnika zmiennośi kąta φ równego 0,2 Analizują przypadki izotropowe, θ y /B = θ x /B, autorzy pra [5] i [6] wskazali na efekt tzw. najgorszego przypadku wartośi skali fluktuaji. Efekt ten pokazano na rysunku 6. 491

a) b) Rys. 6. Ilustraja efektu najgorszego przypadku : a) zależnośi wartośi średniej współzynnika N od wartośi skali fluktuaji θ (rysunek sporządzony na podstawie pray [7]), b) średniej wartośi nośnośi od θ /B (rysunek sporządzony na podstawie pray [5]) Na rysunku 6b pokazano wykres średniej wartośi zmiennej losowej ln M, przy zym M jest wartośią średnią nośnośi odniesioną do średniej wartośi spójnośi, zyli: M q f = = N μ μ (10) W obu przypadkah (rys. 6) zaobserwowano wartość skali fluktuaji, przy której średnie mają minima. Minima te są zlokalizowane w zbliżonyh do siebie punktah pomimo różnyh wartośi współzynnika zmiennośi zmiennej losowej. Obeność tyh minimów autorzy uznali za ważną informaję, która pozwoliłaby przyjmować określone wartośi skali fluktuaji. Miało by to miejse w przypadkah, gdy brak jest odpowiednih wyników badań polowyh do określenia skal. Takie podejśie ma jednak tę wadę, że o wiele istotniejsze z punktu widzenia oszaowania bezpiezeństwa są wartośi odhyleń standardowyh i współzynników zmiennośi nośnośi graniznej podłoża, a takih analiz w praah [5] i [6] nie przedstawiono. Analiza rysunków 3, 4 i 5 nie daje podstaw do konkluzji, że efekt najgorszej wartośi występuje. Zdaniem autorów obenej pray efektu tego nie zaobserwowano (nawet dla średnih rys. 3), gdyż zmianie podlegały niezależnie obie skale fluktuaji (efekt anizotropii). Jest też możliwe, że efekt taki może się uwidazniać tylko w określonyh warunkah gruntowyh (grunty o bardzo dużej spójnośi), a w innyh warunkah nie. Należy też zwróić uwagę (rys. 6), że efekt ten jest silny dla dużyh wartośi współzynnika zmiennośi. Dla współzynników zmiennośi parametrów podłoża realnyh w warunkah naturalnyh (takie stosowano w prezentowanyh tu oblizeniah) był on już znaznie mniejszy (por. wartośi C.O.V. < 0,5 oraz σ /μ > 0,5 na rys. 6). 492

Rysunki 7, 8 i 9 pokazują wpływ zmian, wartośi współzynnika zmiennośi kata taria wewnętrznego podłoża, na losowe wahania nośnośi. a) b) Rys. 7. Wykres wartośi średniej nośnośi graniznej dla różnyh współzynników zmiennośi kąta φ: a) dla poziomej skali fluktuaji równej dziesięiokrotnośi szerokośi fundamentu; b) dla poziomej skali fluktuaji równej trzydziestokrotnośi szerokośi fundamentu a) b) Rys. 8. Wykres odhylenia standardowego nośnośi graniznej dla różnyh współzynników zmiennośi kąta φ: a) dla poziomej skali fluktuaji równej dziesięiokrotnośi szerokośi fundamentu; b) dla poziomej skali fluktuaji równej trzydziestokrotnośi szerokośi fundamentu a) b) Rys. 9. Wykres współzynnika zmiennośi nośnośi graniznej dla różnyh współzynników zmiennośi kąta φ: a) dla poziomej skali fluktuaji równej dziesięiokrotnośi szerokośi fundamentu; b) dla poziomej skali fluktuaji równej trzydziestokrotnośi szerokośi fundamentu 493

Ponieważ w warunkah naturalnyh obserwuje się dużo większe wartośi skali fluktuaji w kierunku poziomym niż w stosunku do kierunku pionowego [1], zatem efekt zmian, współzynnika zmiennośi kąta taria wewnętrznego, przedstawiono przyjmują poziomą skalę θ x = 10 m oraz i dla skali poziomej θ x = 30 m. Jak łatwo zauważyć współzynnik zmiennośi kąta tarie wewnętrznego ma bardzo duży wpływ na wartośi odhyleń standardowyh i współzynników zmiennośi nośnośi podłoża. Odhylenia standardowe rosną wraz ze wzrostem pionowej skali fluktuaji. Jest to konsekwenja faktu, że jeśli wartość skali fluktuaji rośnie w stosunku do wielkośi obszaru uśrednienia, to redukja warianji w uśrednionym polu jest oraz słabsza (por. np. [8]). Warto też odnotować, że przy wartośi θ y /B ok. 3 wielkość współzynnika zmiennośi kąta taria wewnętrznego nie ma już wpływu na wartość średnią nośnośi. 4. Uwagi końowe Podsumowują przeprowadzone analizy numeryzne należy stwierdzić, że podstawową zaletą metody RFEM jest możliwość efektywnej implementaji stohastyznyh pól losowyh parametrów wytrzymałośiowyh podłoża, z uwzględnieniem efektu lokalnyh uśrednień. Pozwala to na analizę zmiennośi losowej nośnośi graniznej, bez przyjmowania dużyh uproszzeń modelowyh, a wię analizę w warunkah zbliżonyh do naturalnyh. Wydaje się jednak, że uproszzenie polegająe na przyjęiu izotropowego modelu zmian losowyh pola nie powinno być stosowane. Podobnie efekt najgorszego przypadku wydaje się być efektem występująym tylko w warunkah izotropowyh lub w bardzo szzególnyh przypadkah. Tak, wię rzetelna informaja na temat współzynników zmiennośi parametrów wytrzymałośiowyh oraz skal fluktuaji jest koniezna, jeśli przeprowadzane analizy maja służyć do elów oeny bezpiezeństwa fundamentów. Ponieważ badanie skali fluktuaji, w kierunku poziomym jest najzęśiej kłopotliwe, przeto pewnym uproszzeniem, wynikająym z podanyh tu rezultatów, może być przyjęie poziomej skali fluktuaji θ x /B na poziomie 10 lub nieo większym. Prowadzi to do razej konserwatywnyh oszaowań. LITERATURA [1] Cherubini C.: Data and onsiderations on the variability of geotehnial properties of soils. Proeedings of the Int. Conf. on Safety and Reliability (ESREL), t. 97, nr 2, 1997, s. 1583 1591 [2] Fenton G.A., Vanmarke E.H.: Simulation of Random Fields via Loal Average Subdivision, ASCE Journal of Engineering Mehanis, 116(8), 1990, s. 1733 1749 [3] Fenton G.A., Griffiths D.V.: Statistis of Blok ondutivity through a Simple bounded stohasti medium. Water Resour Res, t. 29, nr 6, 1993, s. 1825 1830 [4] Fenton G.A.: Estimation for stohasti soil models. ASCE Journal of Geotehnial and Geoenvironmental Engineering, t. 125, nr 6, 1999, s. 470 485 [5] Fenton G.A, Griffiths D.V.: Bearing apaity predition of spatially random φ soils. Canadian Geotehnial Journal, t. 40, nr 1, 2003, s. 54 65 [6] Griffiths D.V., Fenton G.A.: Seepage beneath water retaining strutures founded on spatially random soil. Géotehnique, t. 43, nr 4, 1993, s. 577 587 494

[7] Griffiths D.V., Fenton G.A.: Bearing apaity of spatially random soil: The undrained lay Prandtl problem revisited. Géotehnique, t. 54, nr 4, 2001, s. 351 359 [8] Puła W.: Zastosowania teorii niezawodnośi konstrukji do oeny bezpiezeństwa fundamentów. Ofiyna Wydawniza Politehniki Wroławskiej, 2004 [9] Terzaghi K.: Theoretial Soil Mehanis. New York, John Wiley & Sons 1943 495