jak určit únosnost půd z testu zatížení desky
zkouška zatížení desky nebo „zkouška ložiska desky“ je jedním z nejrychlejších způsobů stanovení únosnosti a charakteristik usazování půd na místě. Tento test je v podstatě užitečný zejména pro návrh mělkých základů, jako jsou patky podložky.
v podstatě se skládá z naplnění tuhé desky na úrovni základů a zvýšení zatížení v libovolných krocích. Vypořádání odpovídající každému přírůstku zatížení se zaznamenává pomocí nejméně dvou nebo tří číselníků s nejmenším počtem 0,02 mm. měřidla by měla být umístěna samostatně při 120° nebo 90°. Zkušební zatížení se postupně zvyšuje, dokud se deska nezačne rychle usazovat. Je vynesena křivka vypořádání zatížení, ze které lze určit osídlení a únosnost půdy.
celková hodnota zatížení na desce dělená plochou ocelové desky udává hodnotu konečné únosnosti půdy. Pro zajištění bezpečné únosnosti půdy se používá faktor bezpečnosti.
přístroje potřebné pro provedení zkoušky zatížení desky jsou;
- protizávaží, jako je krabice nebo plošina, s těžkým materiálem, jako je beton, ocel atd. Celkové protizávaží by mělo být nejméně o 10% větší než předpokládané maximální zkušební zatížení.
- Hydraulický zvedák pro použití zatížení
- Dokazovací kroužek, přesnost 1 kg, pro měření zatížení
- ložisková deska, průměr 350mm, 450mm a 600mm
- čtyři číselníky
- referenční nosníky.
postup pro provedení zkoušky zatížení desky podle části 9 BS 1377 je následující;
- použije se kruhová deska o maximálním průměru 300-600mm.
- vyhloubit na zkušební úroveň co nejrychleji, aby se minimalizovaly účinky úlevy od stresu, zejména v soudržných výplních. Mechanické rypadlo může být použito za předpokladu, že lopata rypadla nemá zuby a poslední hloubka výkopu 100 mm je prováděna opatrně ručně. Pokud se zkouška provádí ve zkušební jámě, šířka jímky by měla být nejméně 4 až 5krát větší než průměr desky.
- opatrně ořízněte a odstraňte veškerý sypký materiál a všechny vložené úlomky tak, aby plocha desky byla obecně rovná a co nejvíce nerušená.
- Chraňte zkušební oblast a přístroj před změnami vlhkosti, slunečním zářením a účinky nepříznivého počasí, jakmile je zkušební hladina vystavena a během zkoušky.
- deska se umístí na tenkou vrstvu (o tloušťce 10 až 15 mm) čistého suchého písku, aby se vytvořil rovný povrch, na kterém se deska položí.
- nastavte měřicí systémy nakládání a vychýlení tak, aby zatížení bylo aplikováno na desku bez excentricity a vychylovací systém byl mimo zónu vlivu příloh. Během těchto operací může být na desku aplikováno malé zatížení sedadel, aby bylo možné provést úpravy: toto zatížení sedadel musí být menší než 5 kN / m2.
- zatížení se aplikuje v pěti krocích. Čtení vypořádání bude provedeno v 0.50 minutových intervalů po dobu prvních 2 minut a 1 minutových intervalů poté, dokud se nezjistitelný pohyb destičky nezastaví, tj. dokud není průměrná rychlost usazování menší než 0,02 mm za 5 minutový interval.
- při každém přírůstku musí být tlak udržován co nejblíže konstantní hodnotě.
- po dokončení závěrečného zkušebního přírůstku se tlak v hydraulickém čerpadle uvolní a usazování desky se nechá Obnovit. Je-li inkaso v podstatě úplné, zaznamená se zbytková zúčtovací hodnota.
podle Venkatramiah (2006) je třeba věnovat velkou pozornost interpretaci výsledků z křivek zátěžové zkoušky zatížení desky. Typické křivky získané z křivek vyrovnání zatížení při zkouškách zatížení desky jsou znázorněny na obrázku níže;
křivka I je typická pro hustý písek nebo štěrk nebo tuhou hlínu, kde dochází k obecnému smykovému selhání. Bod odpovídající selhání se získá extrapolací dozadu (jak je znázorněno na obrázku), protože je pozorován výrazný odklon od přímkového vztahu, který se vztahuje na počáteční fáze zatížení. (To se shoduje přibližně s bodem, do kterého se rozšiřuje rozsah proporcionality).
křivka II je typická pro sypký písek nebo měkkou hlínu, kde dochází k místnímu smykovému selhání. Je pozorováno nepřetržité strmé zatáčení křivky a je poměrně obtížné určit poruchu; bod, kde se křivka náhle strmá, je však umístěn a považován za bod odpovídající selhání.
křivka III je typická pro mnoho půd c-φ, které vykazují vlastnosti mezilehlé mezi výše uvedenými dvěma. Zde také není snadné lokalizovat bod selhání a použije se stejné kritérium jako v případě křivky II.
je tedy vidět, že s výjimkou několika málo případů se při interpretaci výsledků zátěžových testů stává nevyhnutelné libovolné umístění bodu selhání.
je však důležité vědět, že zkouška zatížení desky má některé nevýhody, jako jsou účinky velikosti, a nezohledňuje možnost vypořádání konsolidace, zejména v soudržných půdách. Dále se uvádí, že výsledky zátěžové zkoušky odrážejí vlastnosti půdy umístěné pouze v hloubce asi dvojnásobné šířky desky.
v tomto článku si ukážeme, jak provádět výpočty z testu zatížení desky.
příklad
byla provedena Zátěžová zkouška desky na rovnoměrném nánosu písku v hloubce 1.5m pod přirozenou úrovní terénu a byly získány následující údaje;
| Tlak (kPa) | 0 | 50 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 |
| osada (mm) | 0 | 2 | 4.5 | 10 | 17 | 30 | 50 |
velikost desky byla 600 mm × 600 mm a velikost jámy 3,0 m × 3,0 m × 1,5 m.
(i) vykreslete křivku vyrovnání tlaku a určete napětí při selhání.
(ii) čtvercový základ, 1,5 m × 1.5 m, má být založeno v hloubce 1,5 m v této půdě.
za předpokladu faktoru bezpečnosti proti selhání smyku jako 3,0 a maximálního přípustného osídlení jako 25 mm určete přípustný tlak ložiska.
(iii) konstrukce patky pro zatížení 600 kN, pokud je hladina vody ve velké hloubce.
roztok
(1) křivka vyrovnání tlaku je znázorněna na obrázku níže. Bod selhání se získá jako bod odpovídající průsečíku počáteční a konečné tečny. V tomto případě je poruchový tlak 335 kN / m2.
maximální únosnost z testu zatížení desky qult,bp = 335 kN/m2
použití korekce pro písčité usazeniny půdy a patku o šířce 1,5 m;
qult,f = qult,bp x (šířka základu)/(Velikost základové desky) = 335 x (1,5/0,6) = 837,5 kN/m2
použití bezpečnostního faktoru 3,0 proti smykové poruše;
qa = qult,f/FOS = 837,5/3 = 279.16 KN/m2
alternativně;
rovná se hodnota qult,BP 0,5 ybpny
kde;
BP = velikost základové desky = 600 mm
γ = hustota půdy (řekněme 18.5 kN / m3)
Ny = činitel únosnosti (určí se)
335 = 0.5 x 18,5 x 0,6 x Ny
při řešení, Ny = 60,36
to se odráží do úhlu vnitřního tření (Φ) asi 36,5° pomocí terzaghiho teorie. Odpovídající hodnota Nq je 50,48.
pro čtvercový základ šířky (B) a hloubky (Df) 1,5 m založený na písku;
qult = qNq + 0.4 yBNy = (18.5 x 50.48) + (0.4 x 18 x 1.5 x 60.36) = 1585.768 KN / m2
qa = qult / FOS = 1585.768 / 3 = 528.589 kN / m2
z úvahy o vypořádání;
Sp = S2
Sp = 252 = 16 mm
z křivky vypořádání zatížení odpovídá toto vypořádání tlaku 290 kN / m2
pro tuto konkrétní případovou studii bude vypořádání řídit návrh.
maximální přípustné zatížení servisního sloupce na podložce 1,5 m x 1,5 m čtvercové podložky bude tedy (1,5 x 1,5 x 290) = 652,5 kN. To ukazuje, že zatížení sloupu 600 kN může být bezpečně podporováno na základně 1,5 m x 1,5 m na půdě.