Statistisk fastlæggelse af karakteristiske parametre Punktværdimetoden & Middelværdimetoden

Relaterede dokumenter
Historik DS415 (DS409) NSK CC ,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2. 1,75 1,8 1,8 cu 1,8 1,8 1,8 1,3 1,3 1,5 Q 1,5 1,4* 1,4* Side 4

Forelæsning 5: Kapitel 7: Inferens for gennemsnit (One-sample setup)

Hvis α vælges meget lavt, bliver β meget stor. Typisk vælges α = 0.01 eller 0.05

dgf, 12/ Jordtryk, parameterfastlæggelse og lodret ligevægt

Trin 1: Formuler hypotese Spørgsmål der ønskes testet vha. data H 0 : Nul hypotese Formuleres som en ligheds hændelse

Analyserne har godtgjort, at partialkoefficienterne for variabel last, der i gældende udgave af DS/EN , D -Anneks A, abel A.

Stikprøver og stikprøve fordelinger. Stikprøver Estimatorer og estimater Stikprøve fordelinger Egenskaber ved estimatorer Frihedsgrader

DGF - Dimensioneringshåndbog

Disposition. Baggrund indledende testankre udbudsgrundlag

Kvantitative Metoder 1 - Forår 2007

Lodret belastet muret væg efter EC6

Normalfordelingen og Stikprøvefordelinger

I dag. Statistisk analyse af en enkelt stikprøve med kendt varians Sandsynlighedsregning og Statistik (SaSt) Eksempel: kobbertråd

Oversigt over emner. Punktestimatorer: Centralitet(bias) og efficiens

Sandsynlighedsfordelinger for kontinuerte data på interval/ratioskala

Estimation og usikkerhed

Aalborg Universitet Esbjerg 18. december 2009 Spændings og deformationsanalyse af perforeret RHS stålprofil Appendiks E Trækforsøg BM7 1 E09

Beregningsprincipper og sikkerhed. Per Goltermann

Landmålingens fejlteori - Lektion 2. Sandsynlighedsintervaller Estimation af µ Konfidensinterval for µ. Definition: Normalfordelingen

EN DK NA:2008

EN GL NA:2010

Konfidensintervaller og Hypotesetest

Statistik ved Bachelor-uddannelsen i folkesundhedsvidenskab. Introduktion

Kommentarer til DS/EN fra DGF's medlemmer. Indkomne kommentarer til mailen. EC7 Hvad mener du? (6. august 2016)

Løsning eksamen d. 15. december 2008

t-fordeling Boxplot af stikprøve (n=20) fra t(2)-fordeling Program ( ): 1. repetition: fordeling af observatorer X, S 2 og t.

Uge 43 I Teoretisk Statistik, 21. oktober Forudsigelser

Armeringsstål Klasse A eller klasse B? Bjarne Chr. Jensen Side 1. Armeringsstål Klasse A eller klasse B?

DS/EN DK NA:2010

3.600 kg og den gennemsnitlige fødselsvægt kg i stikprøven.

Kursusindhold: Produkt og marked - matematiske og statistiske metoder. Monte Carlo

Deskriptiv statistik. Version 2.1. Noterne er et supplement til Vejen til matematik AB1. Henrik S. Hansen, Sct. Knuds Gymnasium

Opgaver til kapitel 3

Løsning til eksaminen d. 14. december 2009

Produkt og marked - matematiske og statistiske metoder

Mikro-kursus i statistik 1. del Mikrokursus i biostatistik 1

Kursusindhold: Produkt og marked - matematiske og statistiske metoder. Monte Carlo

EN DK NA:2007

Bropillerne under Lillebæltsbroen

DS/EN DK NA:2011

Program: 1. Repetition: fordeling af observatorer X, S 2 og t. 2. Konfidens-intervaller, hypotese test, type I og type II fejl, styrke.

En Introduktion til SAS. Kapitel 5.

Byggeøkonomuddannelsen

Slide 1. Slide 2. Slide 3. Byggeøkonomuddannelsen. Dagens emner. Usikkerheds- og risikoanalyse. Risikoanalyse Successiv kalkulation

Tema. Model og modelkontrol ( Fx. en normalfordelt obs. række m. kendt varians) Estimation af parametre. Fordeling. Hypotese og test. Teststørrelse.

Lidt om fordelinger, afledt af normalfordelingen

Statistik vejledende læreplan og læringsmål, foråret 2015 SmartLearning

DS/EN DK NA:2013

Økonometri 1. Dagens program. Den simple regressionsmodel 15. september 2006

LØNSPREDNINGSOPGØRELSER NU TILGÆNGELIG I LOPAKS

Vi kalder nu antal prøverør blandt de 20, hvor der ikke ses vækst for X.

Ensidet eller tosidet alternativ. Hypoteser. tosidet alternativ. nul hypotese testes mod en alternativ hypotese

ca. 5 min. STATISTISKE TEGN

Referencelaboratoriet for måling af emissioner til luften

Projekt 8.3 Hvordan undersøges om et talmateriale normalfordelt?

Nanostatistik: Opgavebesvarelser

Tema. Dagens tema: Indfør centrale statistiske begreber.

Forelæsning 8: Inferens for varianser (kap 9)

Statistik i GeoGebra

02402 Vejledende løsninger til Splus-opgaverne fra hele kurset

Økonometri 1. Den simple regressionsmodel 11. september Økonometri 1: F2

Besvarelser til øvelsesopgaver i uge 6

Statistik vejledende læreplan og læringsmål, efteråret 2013 SmartLearning

1/41. 2/41 Landmålingens fejlteori - Lektion 1 - Kontinuerte stokastiske variable

Sikkerheden ved beregning af rammede betonpæles bæreevne i dansk moræneler.

Kursusindhold: X i : tilfældig værdi af ite eksperiment. Antag X i kun antager værdierne 1, 2,..., M.

Test for strukturelle ændringer i investeringsadfærden

DS/EN DK NA:2013

Undervisningsbeskrivelse

grupper(kvalitativ exposure) Variation indenfor og mellem grupper F-test for ingen effekt AnovaTabel Beregning af p-værdi i F-fordelingen

Undervisningsbeskrivelse. Stamoplysninger til brug ved prøver til gymnasiale uddannelser. Oversigt over gennemførte undervisningsforløb.

MEJRUP. Luren, Tværpilen og Skjoldet. 1. Indholdsfortegnelse

Fagplan for statistik, efteråret 2015

DS/EN DK NA:2013

Sammenligning af normer for betonkonstruktioner 1949 og 2006

Vejledende løsninger kapitel 8 opgaver

Rettevejledning til eksamen i Kvantitative metoder 1, 2. årsprøve 2. januar 2007

Undervisningsbeskrivelse

Løsning til eksamen d.27 Maj 2010

Statistik ved Bachelor-uddannelsen i folkesundhedsvidenskab. Introduktion

Et firma tuner biler. Antallet af en bils cylindere er givet ved den stokastiske variabel X med massetæthedsfunktionen

Normalfordelingen. Statistik og Sandsynlighedsregning 2

Bilag 1: Krav til deklaration

Landmålingens fejlteori - Repetition - Kontinuerte stokastiske variable - Lektion 3

Kapitel 3 Centraltendens og spredning

Konfidensinterval for µ (σ kendt)

MLR antagelserne. Antagelse MLR.1:(Lineære parametre) Den statistiske model for populationen kan skrives som

Analyse af en lineær regression med lav R 2 -værdi

EN DK NA:2008

Billedbehandling og mønstergenkendelse: Lidt elementær statistik (version 1)

Statistik ved Bachelor-uddannelsen i folkesundhedsvidenskab. Introduktion

Kursus Introduktion til Statistik. Forelæsning 7: Kapitel 7 og 8: Statistik for to gennemsnit, ( , ) Per Bruun Brockhoff

DS/EN DK NA:2013

Målemetodens historie og baggrund Delft, 1950 erne, soft soils

Oversigt. Kursus Introduktion til Statistik. Forelæsning 3: Kapitel 5: Kontinuerte fordelinger. Per Bruun Brockhoff.

Undervisningsbeskrivelse

1 Ensidet variansanalyse(kvantitativt outcome) - sammenligning af flere grupper(kvalitativ

Undervisningsbeskrivelse

Præcisering af trendanalyser af den normaliserede totale og diffuse kvælstoftransport i perioden

Aksialbelastede betonpæle

Transkript:

Punktværdimetoden & Middelværdimetoden Middelværdimetoden: STOR udstrækning af konstruktion og/eller brudfigur. STOR udstrækning af styrende jordlag (med samme styrkeegenskaber) Punktværdimetoden: LILLE udstrækning 1

Der er med anvendelsen af EC lagt op til en svigtsandsynlighed på 5% ved anvendelsen af karakteristiske parametre i projekteringen 2

Konklusion Da EC lægger op til en 5% svigtsandsynlighed ved projektering med karakteristiske parametre, skal den karakteristiske parameter fastlægges under hensynstagen til de udledte parametres variation indenfor den del af konstruktionsudstrækningen, der styrer bruddets udstrækning Middelværdimetoden forudsætter: En stor konstruktion set i forhold til parameterens variation i længderetningen. Men flere adskilte styrkehorisonter kan principielt behandles efter middelværdimetoden -indenfor den relevante udstrækning af brudzonen i jorden. Engineering Judgement skal altid anvendes For store jordvolumener, set i forhold til parameterens variation i længderetningen, i den pågældende grænsetilstand, er det relevant at anvende middelværdimetoden, til et estimat af den karakteristiske parameter. Metoden giver en ikke -overskridelses sandsynlighed på 5% for middelværdienaf parameteren Ved tilstrækkeligt mange måledata, og stor konstruktion set i forhold til parameterens variation i længderetningen, kan et forsigtigt skøn af middelværdien (stadigvæk) anvendessom karakteristisk styrkeparameter i projekteringen (når der ikke udføres statistisk beregning) 3

Typiske forhold parametervariation - visuelt Post- og senglaciale aflejringer: LILLE parametervariation i samme lag Overkonsoliderede aflejringer: STOR parametervariation i samme lag 4

Punktværdimetoden og Middelværdimetoden Hvad er stor og lille konstruktionsudstrækning set i forhold til parameterens variation i længderetningen (indlægsholderen giver sit eget bud herunder find selv dit eget!)? Følgende er en mulighed: > 3 m repræsenterer oftest stor konstruktionsudstrækning < 0,3 m repræsenterer med sikkerhed lille konstruktionsudstrækning (Men det afhænger af parametervariationen indenfor samme styrkehorisont (lag), set i forhold til konstruktionsudstrækning/brudmekanismeudstrækning) 5

Der er med anvendelsen af EC lagt op til en svigtsandsynlighed på 5% ved anvendelsen af karakteristiske parametre i projekteringen Filosofi for fastlæggelse af karakteristisk parametre: Punktværdimetodenafspejler en 5% sandsynlighed for at parameteren underestimeres betragtet som en punktværdi(enkeltværdi af parameteren, punktværdi) Middelværdimetodenafspejler en 5% sandsynlighed for at parameteren underestimeres betragtet som en middelværdi(middelværdi af parameteren, populationsmiddelværdi) Parameteren = Stokastisk variabel styrkeparameter 6

Punktværdimetoden (visuelt) Anvendes når grænsetilstand er styret af enkeltværdier, dermed er mindsteværdien kritisk for konstruktionselementet Behandles statistisk ved punktestimater (Punktværdimetoden) Lille konstruktionsudstrækning set i forhold parameterens variationsbredde i længderetningen 7

Punktværdimetoden (tekst) Konstruktioner i jord med lille udstrækning (af grænsetilstand, fx en brudzone) i forhold til parametervariationen, eksempler: Spidsen af en pæl (rammet jbt-pæl, spuns, stålprofil, GEWI-pæl) Stribefundamenter med lille bredde Punktfundamenter med lille fundamentsareal Punktfundamenter i høj grad udsat for excentrisk last (brudfigur ved kant af fundament) Spadeankers modholdsplade 8

Punktværdimetoden Statisk set er der to tilgange: Normalfordelingen (mulighed for negative nedre værdier) Logaritmisk normalfordeling (negative nedre værdier ikke muligt) Anvendelsen af begge tilgange (normalfordelingen og logaritmisk normalfordeling) er beskrevet i DS/EN-1990, Anneks D, kapitel 7.2. Det Europæiske Normsæt, DS/EN-1990, giver alene vejledning for anvendelse af punktmetoden i Anneks D, kapitel 7.2, hvilket formentligt skyldes at punktværdi bestemte karakteristiske parametre er typisk er styrende for bygningskonstruktioner (middelværdi metoden giver selvsagt karakteristiske parametre tæt på middelværdien, ved et større antal forsøgsdata). 9

Middelværdimetoden Behandles ikke som statistisk redskab i DS/EN-1990, Anneks D(hvorfor ikke?: Givetvis fordi grænsetilstande styret af middelværdier er forholdsvist sjældne for bygningskonstruktioner) Anvendelse af middelværdimetoden, er beskrevet i statistiske lærebøger. I det følgende gennemgås alene anvendelsen af estimater baseret på normalfordelingen, idet antal forsøgsdata i geoteknikken oftest (men ikke altid) er store (> 5 til 10) og typisk har et forholdsvist lille forhold mellem spredning (s) og middelværdi (m) (< 0,5), og nedre værdier derfor er positive Grundlæggende forskel (fra punktværdimetoden) er, at kvadratroden af n indgår, ved fastlæggelsen af konfidensniveauet, samt at anvendelsen af t- fordeling (ligner normalfordelingen) der gør, at 5% sandsynligheden for at parameteren understiges, hurtigere nærmer sig (den sikre side af) middelværdien. 10

Middelværdimetoden Anvendes for grænsetilstande hvor svigtsandsynligheden er styret af middelværdier Behandles statistisk ved middelværdiestimater (middelværdimetoden) Stor konstruktionsudstrækning set i forhold parameterens variationsbredde i længderetningen 11

Middelværdimetoden: Konstruktioner i jord og jordlagmed stor udstrækning i forhold til parametervariationen, eksempler: Jordtryk på konstruktioner med store jordlag og stor brudzone Overfladen i længderetningen af en pæl (rammet jbt-pæl, spuns, stålprofil, GEWIpæl) Stribefundamenter med stor bredde (eller armeret i længderetningen) Punktfundamenter med stort fundamentsareal Jordankers forankringslængde Frie skråninger 12

Hvad ligger der imellem Punktværdimetoden og Middelværdimetoden? Indlægsholder tænker umiddelbart følgende: Et muligtovergangsinterval fra 0,3 m til 3 m I overkonsolideret jord, der typisk har stor parametervariation, vil lille konstruktionsudstrækning kunne tolkes at ligge nærmere de 3 m I normalt konsolideret jord, der typisk har lille parametervariation, vil lille konstruktionsudstrækning kunne tolkes at ligge nærmere de 0,3 m Historisk eksempel på del-anvendelse: Knud Mortensen (1965) differentierer i notat om stribefundamenters bæreevne mellem fundamantsbreddemindre og større end B = 0,7, hvor lavere enkeltværdier (50% af kravet til c u ) ved kontrolundersøgelser accepteres ved B > 0,7 m (PEM, Ramboll) 13

Punktværdimetoden og Middelværdimetoden Definitioner (DS/EN 1990 Anneks D, 7.2): X: Stokastisk variabel; den enkelte egenskab n: Antal forsøgsresultater fra forsøg V X : Variationskoefficient af X(V= (standardafvigelse) / (middelværdi)) s X : Standardafvigelse af X (for et antal forsøg n) m X : Middelværdi af X (for et antal forsøg n) k n : Karakteristisk fraktilfaktor (for et antal forsøg n) X k(n) : Karakteristisk værdi (under hensyntagen til statistisk usikkerhed for et antal forsøg n) 14

Punktværdimetoden og Middelværdimetoden Fastlæggelse af spredningen, s X : = ( ) Fastlæggelse af variationskoefficient, V X : = 15

Punktværdimetoden DS/EN 1990 Anneks D, 7.2, normalfordelingen: Punktværdi, metodisk bestemmelse af karakteristisk parameter, X k(n) som 5% fraktilværdi for punktværdi: Karakteristisk parameter: X k(n) = m X (1 k n V X ) n 1 2 3 4 5 6 8 10 20 30 k n (V X kendt) 2,31 2,01 1,89 1,83 1,80 1,77 1,74 1,72 1,68 1,67 1,64 k n (V X ukendt) - - 3,37 2,63 2,33 2,18 2,00 1,92 1,76 1,73 1,64 Noter: I praksis er det ofte bedre at anvende tilfældet V X kendt sammen med et forsigtigt øvre estimat af V X end at anvende reglerne for V X ukendt. Desuden bør V X, når værdien er kendt, antages ikke at være mindre end 0,1. V x bør (ved forholdsvis store variationer imellem boringer) beregnes enkeltvist for lag i boringer (én boring ad gangen), hvorefter størrelsen af V x kan vurderes, og dernæst, anvendes som V x kendt, på lag i enkelte boringer. Heraf fås et sæt af karakteristiske parametre, som kan danne valg for en design basis. 16

Middelværdimetoden Middelværdi metodisk bestemmelse af karakteristisk parameter, X k(n), som 95% konfidensaf middelværdi (5% sandsynlighed for at middelværdien understiges), forudsat at variationskoefficienten er ukendt: (Fra: Statistiske Tabeller (1979) og En Introduktion til Statistik (1995), af Knut Conradsen:) Karakteristisk parameter: X k(n) = ( 1)= 1 1 t(n-1) : t fordelingen med n-1 frihedsgrader, fastlagt for 95 % konfidensniveau(t-fordelingen minder om normalfordelingen) n 1 2 3 4 5 6 8 10 20 30 t(n-1) 6,31 2,92 2,35 2,13 2,02 1,94 1,86 1,81 1,73 1,70 1,64 Belønning: Haves en større database, eller antal boringer, som sandsynliggør at V x er kendt (principielt analytisk) sættes t(n-1) lig med 1,6449 ~ 1,64 i ovenstående udtryk, mens s x, m x, V x beregnes ud fra de konkret forekommende (antal = n) data ( Enhedsnormalfordelingen, N(0,1) fordelingen erstatter t(n-1)-fordelingen for 95% konfidensniveau) 17

Eksempel: Generel minimumsværdi på c u = 65 kpa på måledata. Diskretiseringtil n = 7 og n = 27 i eksemplet 18

Eksempel, n = 7 og n = 26 (data aflæst fra forrige polt) Materiale (fra eksemplet) c u,k fra visuelt forsigtigt skøn [kpa] Antal udtagne målepunkter, n Middelværdi, m / Spredning, s [kpa] / [kpa] k n c u,k (5 % fraktil for punktværdi) [kpa] c u,k (95 % konfidens af middel) [kpa] (% af m) Overkonsolideret 65 kpa < c u < 130 kpa Overkonsolideret 65 kpa < c u < 130 kpa 65 7 97 / 20 2,09 56 82 (85%) 65 26 100 /17 1,74 71 94 (94 %) Normalt konsolideret 65 kpa < c u < 80 kpa 65 7 71 / 6 2,09 59 67 (94%) Normalt konsolideret 65 kpa < c u < 80 kpa 65 26 73 / 4 1,74 66 72 (99%) 19

Eksempel visualisering af relation mellem middelværdi (xxx), 5 % fraktil for punktværdi og 95% konfidens på middelværdi ( = 5% fraktil på middelværdi som estimator). 20 28. oktober 2015

Med rød linie: Skøn af beliggenhed af 5% konfidenspå middelværdi: c ~ 0,2 c u c k ~ 0,2 c u,k 21 Ref.: N. Okkels & K. K. Sørensen (Paris 2013, 18th Int. Conf.) (http://www.geo.dk/bibliotek/2013...) 28. oktober 2015 Gældende for: Store jordvolumener. Store konstruktioner i jord. Eksempel på anvendelse: Skråningers stabilitet

Noter Lav altid et visuelt tjek af om den ud fra statistik beregnede parameter ser realistisk ud (på den sikre side af middelværdien, eller i den lave ende af punktværdier afh. af anvendt metode) Lad være med at lægge boringers styrkeparametre oveni hinanden og lave designgrundlag herefter : ((Det ser muligvis meget lækkert ud (figur til højre), men det introducerer ofte en større variationskoefficient end der rent faktisk er til stede. Og dermed bliver den karakteristiske parameter nemt skønnet eller beregnet for ugunstigt lavt. Tages derimod hver boring enkeltvist bogstaveligt, fås én (mindre) variationskoefficient, da denne er bestemt per boring (forudsat at der er et stort antal målinger). Denne variationskoeffcientkan derefter eventuelt anvendes på ringeste boring, men da statistisk behandlet som tilfældet V x kendt, idet V x så kan siges at være fastlagt på grund af et større datamateriale, antal datapunkter, n, ved fastlæggelse af V x er stort 22

Konklusion Da EC lægger op til en 5% svigtsandsynlighed ved projektering med karakteristiske parametre, skal den karakteristiske parameter fastlægges under hensynstagen til de udledte parametres variation indenfor den del af konstruktionsudstrækningen, der styrer bruddets udstrækning Middelværdimetoden forudsætter: En stor konstruktion set i forhold til parameterens variation i længderetningen. Men flere adskilte styrkehorisonter kan principielt behandles efter middelværdimetoden -indenfor den relevante udstrækning af brudzonen i jorden. Engineering Judgement skal altid anvendes For store jordvolumener, set i forhold til parameterens variation i længderetningen, i den pågældende grænsetilstand, er det relevant at anvende middelværdimetoden, til et estimat af den karakteristiske parameter. Metoden giver en ikke -overskridelses sandsynlighed på 5% for middelværdienaf parameteren Ved tilstrækkeligt mange måledata, og stor konstruktion set i forhold til parameterens variation i længderetningen, kan et forsigtigt skøn af middelværdien (stadigvæk) anvendessom karakteristisk styrkeparameter i projekteringen (når der ikke udføres statistisk beregning) 23

Ønsket kommentar fra salen: Drop det dér statistik, det er for kompliceret og ikke praktisk anvendeligt! Svar på kommentar: OK - Ja, gør endelig det. Men husk så, også at tænke i forsigtige skøn af middelværdien af parameteren, i de tilfælde hvor middelværdien styrer svigtsandsynligheden. Det er netop relevant som fastlæggelse af karakteristiske styrkeparametre for store konstruktioner. De forekommer store, set i forhold til parameterens variation i længderetningen! (Nyt mantra eller gammel vin på nye flasker indlægget er ment som en genopfriskning af branchepraksis) 24