Reliability analysis of strip footing considering spatially variable undrained shear strength that linearly increases with depth

In this study, the quantitative effect of the random distribution of the soil material properties to the probability density functions of the soil displacements is presented. A numerical tool of FEM model with Modified Cam Clay criterion is used for this scope. Various assumptions for the random distribution of the compressibility factor , of the constitutive relation, the critical state line inclination c of the soil, and the permeability k have been tested and assessed with Monte Carlo simulation. It is portrayed that in porous problems the coefficient of variation (CV) of the output is always smaller than the CV of the input. Also, the output distribution remains Gaussian despite the nonlinear relation between input and output variables. Consequently, in porous consolidation problems, the maximum displacement of the soil can be predicted with smaller uncertainty and thus the soil structure interaction design is more accurate.

show abstract

Section: Introductionsupporting

confidence: 88%

A probabilistic assessment for porous consolidation of clays

Savvides

Papadrakakis

2020

SN Appl. Sci.

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Different geometrical dimensions of the 3D soil domain and correlation lengths are considered and compared with respect to the corresponding solid problem without considering the pore pressure. The qualitative and quantitative results obtained in the present work agree with the published work in the field Kim et al, 2020;Huang, Griffiths, and Fenton, 2010a;Bong and Stuedlein, 2018a;Ronold, 1989;Houmadi et al, 2020;Manitaras and Papadrakakis, 2017;Badaoui et al, 2007;Li et al, 2015. The limit load to shallow foundations and the corresponding displacements and material states is one of the most investigated areas in the field of Geomechanics. Kötter and Prandtl (Kötter, 1903;Prandtl, 1920) were the first to investigate the problem providing analytical solutions to sliding line equations and bearing capacity in the context of the infinite halfspace soils.…”

Section: Introduction-scope Of the Numerical Applicationssupporting

confidence: 89%

Uncertainty quantification in Geotechnical Engineering

Σαββίδης¹

View full text Add to dashboard Cite

Στη Γεωτεχνική Μηχανική, η αβεβαιότητα των εδαφικών παραμέτρων είναι πολύ μεγάλη και ταυτόχρονα η μεταβλητότητα της απόκρισης του εδάφους θα πρέπει να μειωθεί προκειμένου να παρέχει ασφαλείς, αξιόπιστες και οικονομικές κατασκευές. Η αβεβαιότητα των εδαφικών ιδιοτήτων που διαμορφώνουν τον νόμο τάσης-ανηγμένης παραμόρφωσης όπως το μέτρο ελαστικότητας και ο λόγος Poisson, η γεωμετρία και η φόρτιση του εδάφους επηρεάζουν την μεταβλητότητα μετατοπίσεων και τάσεων στον εδαφικό σκελετό αλλά και την πίεση πόρων των προβλημάτων υπό εξέταση. Σε αυτή τη διατριβή δίνεται η ποσοτικοποίηση της επιρροής των αβεβαιοτήτων στις τιμές των παραμέτρων των εδαφικών αργίλων όπως η κλίση γραμμής φόρτισης-επαναφόρτισης του εδαφικού σχηματισμού, η κλίση της γραμμής κρίσιμης κατάστασης και η διαπερατότητα στις μετατοπίσεις, τις τάσεις και τα φορτία αστοχίας. Τα φυσικά προβλήματα που αναλύονται στην προαναφερθείσα εργασία είναι η στερεοποίηση των πλήρως κορεσμένων αργιλικών εδαφών και η αντίστοιχη αστοχία του εδάφους. Για αυτό το σκοπό, εφαρμόζονται υπολογιστικά εργαλεία και στοιχεία θεωρίας πιθανοτήτων. Πιο συγκεκριμένα, η μέθοδος στοχαστικών πεπερασμένων στοιχείων υιοθετείται χρησιμοποιώντας τις τυχαίες μεταβλητές και τη θεωρία τυχαίων πεδίων για την αναπαράσταση των μεταβλητών εισόδου. Οι προσομοιώσεις Μόντε Κάρλο με διαφορετικούς τρόπους δειγματοληψίας παρέχουν τα δεδομένα εξόδου και τις στατιστικές παραμέτρους τους προκειμένου να ποσοτικοποιηθεί η αντίστοιχη μεταβλητότητα. Αυτό το θεωρητικό υπόβαθρο εφαρμόζεται στην παρούσα διατριβή για την στερεοποίηση των αργιλικών εδαφών, λαμβάνοντας υπόψη νόμο αστοχίας υλικού ένα κριτήριο τύπου Cam Clay που είναι προσαρμοσμένο για αργιλικά εδάφη. Από την στοχαστική ανάλυση αποδεικνύεται ότι σε προβλήματα που λαμβάνεται υπόψιν η πίεση πόρων ο συντελεστής διακύμανσης (CV) της εξόδου είναι πάντα μικρότερος από τον αντίστοιχο συντελεστή της εισόδου. Επίσης, η κατανομή εξόδου παραμένει κανονική παρά τη μη γραμμική σχέση μεταξύ των μεταβλητών εισόδου και εξόδου. Κατά συνέπεια, στην στερεοποίηση αργιλικών εδαφών η μέγιστη μετατόπιση του εδάφους μπορεί να προβλεφθεί με μικρότερη αβεβαιότητα και έτσι ο σχεδιασμός κατασκευών λαμβάνοντας υπόψιν την αλληλεπίδραση εδάφους κατασκευής μπορεί να γίνει με μεγαλύτερη αξιοπιστία. Στη συνέχεια διερευνάται η αστοχία των εδαφών υπό στραγγισμένες συνθήκες σε αργίλους. Αποδεικνύεται ότι τόσο το φορτίο αστοχίας όσο και οι αντίστοιχες μετατοπίσεις ακολουθούν την κανονική κατανομή παρά την έντονη μη γραμμικότητα του προβλήματος. Επιπλέον, καθώς το βάθος του εδάφους αυξάνεται, η μέση τιμή του φορτίου αστοχίας μειώνεται και η μετατόπιση αστοχίας αυξάνεται. Κατά συνέπεια, ο μηχανισμός αστοχίας των αργίλων μπορεί να προσδιοριστεί με μια αποδεκτή αξιοπιστία, λαμβάνοντας υπόψη το βάθος του εδάφους και τις μη γραμμικές καταστατικές σχέσεις ενώ στις αναλυτικές λύσεις αυτό δεν είναι εφικτό καθώς η θεωρία Meyerhoff που προβλέπει τιμές και επιφάνειες αστοχίας υιοθετεί την θεωρία του ελαστικού ημίχωρου.

show abstract

“…Thus, for the final modeling, a trend should be added to SRF (identified based on detrended values). This method of s u modeling has been already used in some works (e.g., [ 51 ]).…”

Section: Discussion Of Resultsmentioning

confidence: 99%

The Identification of the Uncertainty in Soil Strength Parameters Based on CPTu Measurements and Random Fields

Pieczyńska-Kozłowska

Bagińska

Kawa

2021

Sensors

View full text Add to dashboard Cite

The present paper responds to the challenge of modeling uncertainty in soil strength parameters concerning its spatial variability in a situation of limited soil information. Understanding this uncertainty allows for the management of the risk of geotechnical structure failure. In the present work, this uncertainty is identified based on signals from the cone penetration test (CPT) device. Signals are directly transformed using existing interpretation methods (typically used as a source of mean values of parameters for a given range of depths) to obtain depth-varying effective strength parameters of the soil. The process is performed by incorporating data from two case studies from different locations in similar soil materials. First, Keswick clay from Australia, for which the results of both CPT and laboratory tests are available, is examined. Second, to further verify the obtained results, the soil from Poland called Świerzna clay, for which only CPT signals were available, is also tested. As shown, the variability of the transformed signals can be a good source of information for identifying uncertainty in soil strength. It agrees well with literature data and can be used to identify random fields describing soil parameters.

show abstract

Reliability analysis of strip footing considering spatially variable undrained shear strength that linearly increases with depth

Cited by 65 publications

References 39 publications

A probabilistic assessment for porous consolidation of clays

A probabilistic assessment for porous consolidation of clays

Uncertainty quantification in Geotechnical Engineering

The Identification of the Uncertainty in Soil Strength Parameters Based on CPTu Measurements and Random Fields

Contact Info

Product

Resources

About