بخشی از مقاله
چکیده
در اکثر آیین نامه های طراحی به روش حالت حدی، محدوده ی بهره برداری برای شمع های درجاریز هنوز با استفاده از روشهای قطعی مشخص میگردد بعلاوه، حالات حدی معمولا به صورت مجزا بررسی میشوند. در این مقاله یک راه حل مبتنی بر ئوری احتمالات برای ارزیابی عملکرد دوره بهرهبرداری و با در نظر گرفتن تغییرات سه بعدی خاک به روش تحلیل قابلیت اطمینان معرفی میشود. به خصوص، عملکرد شمعهای درجا بر اساس نشست قائم، تغییر شکل جانبی و زاویه اعوجاج در سر شمع، که برابر سه حد نهایی در تحلیل قابلیت اطمینان است، تعیین می شود. گسیختگی پدیده ای است که میزان جابجایی قائم در سر شمع بیش تر از جابجایی قابل تحمل باشد. تغییرات سه بعدی خواص خاک با مدلسازی میدانی بصورت تصادفی رسیدگی میشود.
برای توضیح چارچوب ارائه شده ، این مقاله به ارزیابی قابلیت اطمینان در هر یک از حدهای نهایی و سیستم قابلیت اطمینان یک نمونه عددی شمع های درجا میپردازد. نتایج نشان میدهد که سیستم قابلیت اطمینان برای عملکرد بهرهبرداری باید در نظر گرفته شود. بار خارجی، معیار بهرهبرداری، خطای مدل منحنی انتقال بار و مشخصات مقاومتی خاک مهم ترین پارامترها در قابلیت اطمینان هستند.
بعلاوه، نشان داده میشود که همبستگی و تغییرات مقاومت خاک، تاثیرات قابل توجهی بر روی احتمال گسیختگی محاسبه شده اعمال می کنند. سپس برای افزایش بازده محاسباتی، روش نمونه گیری نقاط مهم در شمع ها با باربری محوری بررسی می شود. تغییرات مکانی خواص خاک در طول شمع با مدل سازی میدان تصادفی در نظر گرفته می شود که در آن میانگین، واریانس و طول همبستگی میدان تصادفی را به صورت آماری مشخص می کند. برای نشان دادن دقت و بازده روش مطرح یک مثال آورده شده است. نشان داده می شود که برآورد در روش نمونه گیری نقاط مهم، روشی منطقی است. بعلاوه، ابعاد نمونه ها در این روش پیشرفته میتواند به صورت چشمگیری کاهش پیدا کند.
.1 مقدمه
عدم قطعیت ها در مقاومت و بارگذاری به طور گسترده برای تحلیل و طراحی سیستم های ژئوتکنیکی حضور دارند. در طراحی تنش مجاز - ASD - ، عدم قطعیت ها در ضریب اطمینان - FS - لحاظ می شود. برای محاسبه عدم قطعیت ها و اطمینان از ایمنی مورد نظر از روش حد نهایی - LRFD - استفاده می شود. عملکرد شمع از تغییر مکان حاصل از بارهای خارجی مشخص می شود. گسیختگی زمانی رخ می دهد که تغییر مکان بیش از تغییر مکان قابل تحمل است. به سیستم های پی های عمیق ترکیبی از بارهای محوری و جانبی وارد می شود. بنابراین برای بررسی قابلیت اطمینان با حالت های شکست گوناگون از روش های احتمالاتی استفاده می شود.
محققان برای تحلیل قابلیت اطمینان شمع ها با باربری محوری ، روشی با استفاده از روش مونت کارلو بسط داده اند. برای بهبود بازده محاسباتی روش مونت کارلو در ارزیابی قابلیت اطمینان شمع ها ازالگوریتم نمونه گیری نقاط مهم استفاده می شود. در این الگوریتم ، تابع ابزاری نمونه گیری نقاط مهم با انتقال قالب اصلی به طوری که میانگین آن دارای بیشترین چگالی احتمال شکست سطحی می باشد ساخته می شود . برای افزایش سرعت همگرایی با ثابت ماندن دقت تخمین کافی است تعداد نمونه گیری از محل مورد نظر بیش تر شود و سپس با استفاده از نسبت چگالی احتمال تابع نشانگر تخمین زده شود.
این مقاله شامل دو بخش زیر است:
-1 کارایی سرویس دهی شمع های درجا تحت نیروهای محوری و جانبی با استفاده از آنالیز قابلیت اطمینان بررسی شده است. از شمع های درجا برای مقاومت در برابر نیروهای محوری و جانبی استفاده شد و شمع های درجا تحت باربری دارای
-2 یک نمونه شمع درجا در رس همگن برای نشان دادن دقت و بازده روش نمونه گیری نقاط مهم ، معرفی شده است.در اصل این نمونه برای مطرح کردن اثر تغییرات مکانی بر روی قابلیت اطمینان بسط داده شده است .
3 تغییر مکان متمایز انحراف جانبی ، اعوجاج زاویه ای و جابه جایی قائم در بالای شمع بودند. برای تحلیل قابلیت اطمینان بر روی هر حالت حدی و ازریابی قابلیت اطمینان، شبیه سازی مونت کارلو به کاربرده شد. عوامل مختلفی بر عدم قطعیت های تحلیل قابلیت اطمینان اثر گذار است که در تحلیل عملکرد بهره برداری اثرات قابل توجهی داشت.
-2ارزیابی قابلیت اطمینان
در این مقاله گسیختگی به حالتی گفته می شود که تغییر مکان در سر شمع بزرگ تر از تغییر مکان مجاز باشد. بر طبق قراردادهای تئوری های قابلیت اطمینان و احتمالات گسیختگی، به صورت رابطه زیر تعریف می شود.
در این رابطه k نشان دهنده حالت های گسیختگی و نشان دهنده تابع حالت حدی و نشان دهنده تغییر مکان مجاز و نشان دهنده تغییر مکان حاصل از بارهای خارجی است. . که در آن متغیرهای تصادفی و متغیرهای قطعی هستند. در این مقاله تابع حالت حدی برای حالت گسیختگی عبارت است از:
از احتمالات گسیختگی برای حالت حدی استفاده می شود. و شاخص قابلیت اطمینان طبق رابطه زیر تعریف می شود:
در این رابطه معکوس تابع توزیع تجمعی از متغیرهای نرمال استاندارد است. در این مقاله، تغییر مکان از تحلیل شمع درجا تحت بارهای محوری و جانبی به دست می آید. برای مدل کردن اندرکنش غیرخطی خاک و شمع از روش انتقال بار استفاده می شود - به عنوان مثال [1] t-z و روش . - p-y مدل t-z برای محاسبه جابه جایی قائم استفاده می شود. اندرکنش محوری خاک و شمع به وسیله منحنی های t-z و q-w مدل می شود.
در این منحنی ها t و q به ترتیب نشان دهنده برش جانبی در نوک شمع و مقاومت نوک شمع می باشد. Z و w به ترتیب نشان دهنده جابه جایی قائم در بخش های مختلف شمع و نوک شمع است. روش p-y برای محاسبه ی انحراف جانبی و اعوجاج زاویه ای استفاده می شود. اندرکنش جانبی خاک و شمع به وسیله منحنی های p-y مدل می شود که در آن p نشان دهنده ی عکس العمل خاک و y نشان دهنده ی انحراف جانبی است. دیاگرام شماتیک t-z مدل برای بار محوری و روش p-y برای بارهای جانبی در شکل های 1 و 2 نشان داده شده است.
شکل -1 مدل t-z برای بار محوری
شکل -2 مدل p-y برای بار جانبی
