Effect of elastic parameters' random variability on shallow foundation settlements by finite layer methods

In the paper, an effective procedure for reliability analysis of a foundation settled directly upon a linearly elastic subsoil was proposed. The procedure involves the finite layer methodology in conjunction with the second-order reliability method. By means of this procedure various numerical analyses were carried out to investigate the effect of elastic parameters' random fluctuations on settlement characteristics used in the serviceability limit state computations. It was shown that the coefficient of variation of Young's modulus is a prime importance. The negative mutual correlation between Young's modulus and the Poisson ratio increases the value reliability index. For the random variability of the Poisson ratio either rectangular or compound distributions were suggested. A simplified way of determining probabilistic characteristics of elastic parameters was proposed.

---

Celem tej pracy była ocena wpływu losowych wahań modułu Younga, współczynnika Poissona gruntu, a także wzajemnej korelacji tych parametrów na losową zmienność osiadania. Z powodu trudności w laboratoryjnych badaniach tych parametrów brak jest rzetelnej informacji statystycznej na temat ich rozkładów prawdopodobieństwa lub przynajmniej współczynników zmienności. Postanowiono więc przeprowadzić bardzo dużą liczbę obliczeń osiadania podłoża sprężystego, zakładając różne warianty charakterystyk probabilistycznych jego parametrów, aby określić ich wpływ na losowe fluktuacje osiadania. W tym celu posłużono się metodami warstw skończonych, pozwalającymi uzyskać analityczne zależności osiadania wybranych punktów pod fundamentem od parametrów sprężystości podłoża. To z kolei umożliwiło skonstruowanie szybkiej procedury numerycznej, łączącej obliczenia osiadania z oszacowaniem wskaźników niezawodności metodą drugiego rzędu (SORM). Za pomocą tej procedury przeprowadzono obliczenia, których wyniki pozwoliły sformułować wiele wniosków, np. o niewielkim wpływie losowości współczynnika Poissona na wahania osiadania, gdy wartość oczekiwana tegoż współczynnika jest mała; o decydującym wpływie współczynnika zmienności modułu Younga na losowość osiadania; o zwiększeniu wskaźnika niezawodności wraz ze zwiększeniem korelacji ujemnej między parametrami sprężystości. Podano też konkretne propozycje przyjmowania charakterystyk probabilistycznych parametrów sprężystości do obliczeń niezawodności związanych z osiadaniem podłoża.