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 σzρ; gdzie σzρ to napręŜenie pierwotne w poziomie
posadowienia (na głębokości badania),
co najmniej trzy następne pomiędzy wartościami σzρ i σzq ; gdzie σzq to napręŜenie
od obciąŜenia zewnętrznego (obciąŜenia od budowli),
co najmniej trzy dalsze pomiędzy wartościami σzq i 2 σzq,
w przypadku potrzeby przeprowadzenia powtórnego obciąŜania płyty, obciąŜenie
naleŜy doprowadzić tylko do wartości σzq, następnie zmniejszyć do wartości σzρ i
powtórnie zwiększyć do wartości σzq, a następnie stopniami do 2 σzq,
—
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):
E ( E0 ) = (1 − ν 2 ) ⋅ ω ⋅ B
E0 (E) —
(1)
k
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
Przemieszczenie, u [mm]
odkształcenia jaki wystąpił przy obciąŜeniu p0 równym σzρ.
k=tgα
α
α
p0
ObciąŜenie, p [kPa]
Aproksymację fragmentu krzywej przeprowadzamy metodą najmniejszych kwadratów przy
uŜyciu linii prostej o równaniu u = k (p – p0). Kąt nachylenia α (a) prostej aproksymującej
moŜna zatem wyznaczyć ze wzoru (2):
k = tgα =
n ∑ (u ⋅ p ) − ∑ u ⋅ ∑ p
n ⋅ ∑ p 2 − (∑ p ) 2
(2)
n – ilość punktów zaliczonych do odcinka prostoliniowego
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
ObciąŜenia
ObciąŜenie p
[kPa]
1
2
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Σ (tylko dla
prostej)
Osiadanie u
[mm]
u*p
p2
3
4
5
0
-
-
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 E0.
Na wykresie naleŜy zaznaczyć i opisać wartości σzp (1), σzq (2) oraz 2٠σzq (3)
σzp = głębokość posadowienia ٠ gęstość objętościowa gruntu z wykopu
σzq = obciąŜenie od projektowanej budowli