Próbne obciążanie gruntu płytą sztywną

Próbne obciążanie jest badaniem terenowym, przeprowadzanym bezpośrednio w miejscu

występowania badanego gruntu. Badanie to pozwala ustalić zależność pomiędzy obciążeniem

i odkształceniem, która z kolei stanowi podstawę do wyznaczenia modułów odkształcenia E

0

i

E (E

0

— moduł odkształcenie pierwotnego, i E — moduł odkształcenia wtórnego). Parametry

te są niezbędne do projektowania fundamentów.

Spośród szeregu metod próbnego obciążania gruntu do najczęściej stosowanych należy

metoda próbnego obciążania płytą sztywną.

Budowa urządzenia do próbnego obciążania gruntu płyta sztywną

Zasadniczymi elementami urządzenia do próbnego obciążenia gruntu płytą sztywną są:



Płyta sztywna. Jest to płyta stalowa o kształcie kołowym lub wielobocznym,

najczęściej kwadratowym, o powierzchni co najmniej 0,5 m

2

spełniająca wymagane

warunki sztywności.



Konstrukcja obciążająca. Stosowane są konstrukcje dźwigniowe obciążane balastem,

np. obciążnikami betonowymi oraz konstrukcje oporowe, w których obciążenie

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,

—

obciążanie powinno przebiegać tak, aby obok płyty nie działały żadne dodatkowe

obciążenia oraz aby obciążenia nie spowodowały osiadań układu odniesienia pomiarów

osiadań płyty,

—

kolejne stopnie obciążenia wynoszą:

pierwszy (p

0

) równy

σ

zρ

; gdzie

σ

zρ

to naprężenie pierwotne w poziomie

posadowienia (na głębokości badania),

co najmniej trzy następne pomiędzy wartościami

σ

zρ

i

σ

zq

; gdzie

σ

zq

to naprężenie

od obciążenia zewnętrznego (obciążenia od budowli),

co najmniej trzy dalsze pomiędzy wartościami

σ

zq

i 2

σ

zq

,

w przypadku potrzeby przeprowadzenia powtórnego obciążania płyty, obciążenie

należy 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

,

—

obciążenie każdego stopnia powinno trwać tak długo, aż przyrost osiadania płyty nie

będzie większy niż 0,1 mm w czasie 2 godzin (grunt spoisty) oraz w czasie 0,5 godz.

(inne grunty),

—

w trakcie wykonywania badania podłoże i urządzenia pomiarowe należy chronić od

szkodliwych wpływów mechanicznych i atmosferycznych,

—

po zakończeniu badania wykop badawczy należy 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):

k

B

E

E

⋅

⋅

−

=

ω

ν

)

1

(

)

(

2

0

(1)

E

0

(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

—

ś

rednica płyty sztywnej lub jej mniejszy bok, [m],

k

—

współczynnik prostej aproksymującej początkowy prostoliniowy odcinek

zależności przemieszczenie — odkształcenie w odniesieniu do stanu

odkształcenia jaki wystąpił przy obciążeniu p

0

równym σ

zρ.

Obci

ąż

enie, p [kPa]

P

rz

e

m

ie

s

z

c

z

e

n

ie

,

u

[

m

]

αααα

p

0

k = tg

α

Aproksymację przeprowadzamy metodą najmniejszych kwadratów przy użyciu linii prostej o

równaniu u = k (p – p

0

). Kąt nachylenia

αααα

prostej aproksymującej można zatem wyznaczyć ze

wzoru (2):

∑

∑

∑

∑

∑

−

⋅

⋅

−

⋅

=

=

2

2

)

(

p

p

n

p

u

p

u

n

tg

k

α

(2)

n – ilość punktów zaliczonych do odcinka prostoliniowego

SPRAWOZDANIE

Obliczenia należy prowadzić stosując poniższą tabelę. Dokładność obliczeń do 2

miejsc po przecinku, za wyjątkiem współczynnika k. W sprawozdaniu po zestawieniu danych

należy zamieścić tabelę, wykres oraz obliczone wartości k i E

0

.

Zestawienie wyników próbnego obciążenia płytą sztywną

Stopień

Obciążenie p

Osiadanie u

Obciążenia

[kPa]

[mm]

u*p

p

2

1

2

3

4

5

0

0

-

-

1

2

3

4

5

6

7

8

ΣΣΣΣ

Na podstawie sporządzonego wykresu należy wyznaczyć prostoliniowy odcinek

charakterystyki osiadania, a następnie za pomocą wzoru (2) obliczyć wartość współczynnika

kierunkowego

k

. Za pomocą wzoru (1) wyznaczyć wartość modułu odkształcenia

pierwotnego

E

0

.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

obci

ąż

eni e P [kPa]

0

10

20

30

40

50

o

ia

d

a

n

ie

u

[m

m

]

próbne obci

ąż

enie nr ....

1

2

3

Na wykresie należy 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

= obciążenie od projektowanej budowli