This paper evaluates the uncertainties and quality of bearing capacity factor prediction models of shallow foundations. The development of bearing capacity factor prediction models is a field of extensive research and many different models have been proposed. Sixty models with different modeling approaches such as the analytical model, semi-empirical model, empirical model, finite difference model, upper bound limit model and lower bound with finite element model etc. are connected through a statistical framework that aids in uncertainty quantification and model quality evaluation. First, uncertainty in the estimation of input parameters studies is performed using multivariate information through multiple correlations, in order to determine the parameters that contribute to the uncertainties of the model prediction. Second, the uncertainties of the bearing capacity factor prediction for all models are compared and significant differences are revealed. Due to the consideration of parameter and model uncertainties, a measure for the total variation of the model response is achieved. Results show that the more inaccurate the input parameters are, the more uncertain the quality of the estimated model prediction becomes. With increasing model uncertainty, the quality of the model also decreases. It has been found that the quality of the model decreases as the friction angle increases. A comparison of the models using total model uncertainty appears to be a reliable and economical method for selecting a stochastic model

چکیده

در این مقاله، به عدم قطعیت ها و کیفیت مدل های پیش بینی ضریب ظرفیت باربری شالوده های سطحی پرداخته می شود. تحقیقات گسترده ای برای توسعه مدل های پیش بینی ضریب ظرفیت باربری انجام شده است و مدل های مختلف زیادی پیشنهاد شده است. 60 مدل با روش های مدلسازی مختلف از قبیل مدل تحلیلی، مدل نیمه تجربی، مدل تجربی، مدل المان محدود، مدل حد کران بالایی و مدل المان محدود با کران پایینی و ... از طریق یک چارچوب آماری ارتباط می یابند که به تعیین عدم قطعیت و ارزیابی کیفیت مدل کمک می کند. ابتدا، عدم قطعیت در برآورد مطالعات پارامترهای ورودی، با استفاده از اطلاعات چندمتغیری از طریق همبستگی های متعدد اجرا می شود تا پارامترهایی را که در عدم قطعیت های پیش بینی مدل شرکت می کنند تعیین نماید. دوما، عدم قطعیت های پیش بینی ضریب ظرفیت باربری برای همه مدل ها، مقایسه می شوند و اختلاف های قابل توجهی دیده می شود. به علت ملاحظه عدم قطعیت های مدل و پارامتر، سنجشی برای تغییرات کلی پاسخ مدل، حاصل می شود. نتایج نشان می دهد که هر چه پارامترهای ورودی، دارای دقت کمتری باشند کیفیت پیش بینی مدل برآوردشده، نامشخص تر می شود. با افزایش عدم قطعیت مدل، کیفیت مدل نیز کاهش می یابد. مشخص شده است که کیفیت مدل با افزایش زاویه اصطکاک کاهش می یابد. مقایسه مدلها با استفاده عدم قطعیت کلی مدل، ظاهرا روشی اقتصادی و معتبر برای انتخاب یک مکتب احتمالاتی است.

-1مقدمه

عدم قطعیت های مدل و پارامتر، خواص مهمی هستند که باید هنگام انتخاب یک مدل ایمن و معتبر برای استفاده درنظرگرفته شوند. تحلیل های عدم قطعیت به ویژه در مهندسی شالوده ضروری هستند (کیتل و همکاران 2014 و موترا و همکاران 2014الف). منابع احتمالی عدم قطعیت ها، شامل تغیرپذیری های ذاتی، خطاهای اندازه گیری، و عدم قطعیت های مدلسازی (یا انتقال) هستند. طرح های ژئوتکنیکی اقتصادی تری، از طریق برآورد عدم قطعیت ها از طریق بررسی سایت، به ویژه با برآورد عدم قطعیت ها در مقاومت برشی خاک حاصل می شوند. بااین وجود، مدل، منبع اصلی عدم قطعیت در طراحی ژئوتکنیکی است.

بویسمن 1940 و ترزاقی 1943 راه حلی برای پانچینگ فلزی پیشنهادشده توسط پرانتل 1920، 1921 اتخاذ نمودند و آن را در مسئله ظرفیت باربری شالوده اعمال کردند. آنها یک معادله ظرفیت باربری سه عبارتی، به ترتیب از طریق برهم نهی اثرات چسبندگی خاک، اضافه بار خاک، و وزن خاک تعریف کردند. برای یک حالت کلی از بارگذاری قائم مرکزی یک شالوده نواریی صلب (مسئله کرنش ساده) بر روی یک سطح خاک اصطکاکی چسبنده با یک اضافه بار یکنواخت q، ظرفیت باربری نهایی qu به صورت زیر ارائه می شود…