PRÓBNE OBCIĄśANIE GRUNTU PŁYTĄ SZTYWNĄ

PRÓBNE OBCIĄśANIE GRUNTU PŁYTĄ SZTYWNĄ

Próbne obciąŜanie jest badaniem terenowym, przeprowadzanym bezpośrednio w miejscu występowania badanego gruntu. Badanie to pozwala ustalić zaleŜność pomiędzy obciąŜeniem i odkształceniem, która z kolei stanowi podstawę do wyznaczenia modułów odkształcenia E0 i E (E0 — moduł odkształcenie pierwotnego, i E — moduł odkształcenia wtórnego). Parametry te są niezbędne do projektowania fundamentów.

Spośród szeregu metod próbnego obciąŜania gruntu do najczęściej stosowanych naleŜy metoda próbnego obciąŜania płytą sztywną.

Budowa urządzenia do próbnego obciąŜania gruntu płyta sztywną

Zasadniczymi elementami urządzenia do próbnego obciąŜenia gruntu płytą sztywną są:

 Płyta sztywna. Jest to płyta stalowa o kształcie kołowym lub wielobocznym, najczęściej kwadratowym, o powierzchni co najmniej 0,5 m² spełniająca wymagane warunki sztywności.

 Konstrukcja obciąŜająca. Stosowane są konstrukcje dźwigniowe obciąŜane balastem, np. obciąŜnikami betonowymi oraz konstrukcje oporowe, w których obciąŜenie wywierane jest podnośnikami hydraulicznymi.

 Dynamometr do pomiaru wywieranego nacisku, o podziałce elementarnej 1 ± 0,02 kN.

 Urządzenia do pomiaru osiadań. Najczęściej są nimi czujniki zegarowe o podziałce elementarnej 0,01 ± 0,002 mm zamontowane na nieruchomym układzie odniesienia.

Technika wykonywania badań

— płytę sztywną układa się na dnie wykopu na warstwie wyrównawczej piasku lub zaprawy gipsowej, a następnie obsypuje się ją warstwą zagęszczonego gruntu o grubości co najmniej 0,5 m,

— obciąŜanie powinno przebiegać tak, aby obok płyty nie działały Ŝadne dodatkowe obciąŜenia oraz aby obciąŜenia nie spowodowały osiadań układu odniesienia pomiarów osiadań płyty,

— kolejne stopnie obciąŜenia wynoszą:

pierwszy (p0) równy

σ

zρ; gdzie

σ

zρ to napręŜenie pierwotne w poziomie posadowienia (na głębokości badania),

co najmniej trzy następne pomiędzy wartościami

σ

zρ i

σ

zq; gdzie

σ

zqto napręŜenie od obciąŜenia zewnętrznego (obciąŜenia od budowli),

co najmniej trzy dalsze pomiędzy wartościami

σ

zq i 2

σ

zq,

w przypadku potrzeby przeprowadzenia powtórnego obciąŜania płyty, obciąŜenie naleŜy doprowadzić tylko do wartości

σ

zq

,

następnie zmniejszyć do wartości

σ

zρ i powtórnie zwiększyć do wartości

σ

zq, a następnie stopniami do 2

σ

zq,

— obciąŜenie kaŜdego stopnia powinno trwać tak długo, aŜ przyrost osiadania płyty nie będzie większy niŜ 0,1 mm w czasie 2 godzin (grunt spoisty) oraz w czasie 0,5 godz.

(inne grunty),

— w trakcie wykonywania badania podłoŜe i urządzenia pomiarowe naleŜy chronić od szkodliwych wpływów mechanicznych i atmosferycznych,

— po zakończeniu badania wykop badawczy naleŜy pogłębić o 1 m i wykonać badania makroskopowe, badanie ścinarką obrotową i penetrometrem tłoczkowym (grunt spoisty) oraz pobrać próby NW i NNS.

Interpretacja wyników badań

Moduły odkształcenia oblicza się ze wzoru (1):

Bk E

E⁽ 0⁾=⁽¹−ν²⁾⋅ω⋅ (1)

E₀ (E) — moduł odkształcenia pierwotnego (wtórnego), ν — współczynnik Poissona gruntu,

ω — współczynnik kształtu płyty sztywnej; ω = 0,79 dla płyty kołowej, ω = 0,84 dla płyty kwadratowej,

B — średnica płyty sztywnej lub jej mniejszy bok, [m],

k — współczynnik prostej aproksymującej początkowy prostoliniowy odcinek zaleŜności przemieszczenie — odkształcenie w odniesieniu do stanu odkształcenia jaki wystąpił przy obciąŜeniu p0 równym σzρ.

ObciąŜenie, p [kPa]

Przemieszczenie, u [mm]

p₀

Aproksymację fragmentu krzywej przeprowadzamy metodą najmniejszych kwadratów przy uŜyciu linii prostej o równaniu u = k (p – p₀). Kąt nachylenia αααα (a) prostej aproksymującej moŜna zatem wyznaczyć ze wzoru (2):

∑ ∑

∑ ∑ ∑

−

⋅

⋅

−

= ⋅

=

_{2 2}

) ( ) (

p p

n

p u p

u tg n

k α

⁽²⁾

n – ilość punktów zaliczonych do odcinka prostoliniowego

αααα

k=tg αααα

SPRAWOZDANIE

Obliczenia naleŜy prowadzić stosując poniŜszą tabelę. Dokładność obliczeń do 2 miejsc po przecinku, za wyjątkiem współczynnika k. W sprawozdaniu po zestawieniu danych naleŜy zamieścić tabelę, wykres oraz obliczone wartości k i E0.

Zestawienie wyników próbnego obciąŜenia płytą sztywną

Stopień ObciąŜenie p Osiadanie u

ObciąŜenia [kPa] [mm] u*p p²

1 2 3 4 5

0 0 - -

1 2 3 4 5 6 7 8

ΣΣΣΣ (tylko dla

prostej)

Na podstawie sporządzonego wykresu naleŜy wyznaczyć prostoliniowy odcinek charakterystyki osiadania (bez stopnia obciąŜenia 0), a następnie za pomocą wzoru (2) obliczyć dla tego odcinka wykresu wartość współczynnika kierunkowego

k

. Za pomocą wzoru (1) wyznaczyć wartość modułu odkształcenia pierwotnego

E

0.

Na wykresie naleŜy zaznaczyć i opisać wartości

σσσσ

zp

(1)

,

σσσσ

zq (2) oraz

2

^٠

σσσσ

zq

(3) σσσσ

zp = głębokość posadowienia ٠ gęstość objętościowa gruntu z wykopu

σσσσ

zq = obciąŜenie od projektowanej budowli