Sådan bestemmes jordens bæreevne fra Pladebelastningstest
pladebelastningstesten eller’ pladelejetesten ‘ er en af de hurtigste måder at bestemme bæreevne og bosættelseskarakteristika for jord på stedet. Denne test er i det væsentlige nyttig, især til design af lavvandede fundamenter, såsom pudefod.
det består i grunden af at indlæse en stiv plade på fundamentniveauet og øge belastningen i vilkårlige trin. Afregningen svarende til hver belastningsforøgelse registreres ved hjælp af mindst to eller tre opkaldsmålere med et mindste antal på 0,02 mm. målerne skal placeres separat ved henholdsvis 120 liter eller 90 liter. Testbelastningen øges gradvist, indtil pladen begynder at sætte sig hurtigt. Lastafregningskurven er afbildet, hvorfra jordens afregning og bæreevne kan bestemmes.
den samlede værdi af belastningen på pladen divideret med stålpladens areal giver værdien af jordens ultimative bæreevne. En sikkerhedsfaktor anvendes for at give jordens sikre bæreevne.
det apparat, der kræves til udførelse af en pladebelastningsprøvning, er;
- modvægt såsom kasse eller platform med tungt materiale som beton, stål osv. Den samlede modvægt skal være mindst 10% større end den forventede maksimale testbelastning.
- hydraulisk stik til påføring af belastningen
- Proving ring, 1 kg nøjagtighed, til måling af belastningen
- lejeplade, 350mm, 450mm og 600mm diameter
- fire dial gauges
- Referencebjælker.
fremgangsmåden til udførelse af pladebelastningstest i henhold til BS 1377 del 9 er som følger;
- der skal anvendes en cirkulær plade med en maksimal diameter på 300-600 mm.
- Udgrav til testniveauet så hurtigt som muligt for at minimere virkningerne af stressaflastning, især i sammenhængende fyld. En mekanisk gravemaskine kan anvendes, forudsat at graveskovlen ikke har tænder, og den sidste 100 mm udgravningsdybde udføres omhyggeligt med hånden. Hvis testen udføres i en testgrav, skal pitens bredde være mindst 4 til 5 gange pladediameter.
- trim forsigtigt af og fjern alt løst materiale og eventuelle indlejrede fragmenter, så pladens areal generelt er jævnt og så uforstyrret som muligt.
- Beskyt testområdet og apparatet mod fugtændringer, sollys og virkningerne af dårligt vejr, så snart testniveauet er eksponeret og under hele testen.
- pladen anbringes på et tyndt lag (10-15 mm tykt) rent, tørt sand, så der dannes en plan overflade, hvorpå pladen kan lægges.
- Indstil belastning og afbøjning, målesystemer, så belastningen påføres pladen uden ekscentricitet, og afbøjningssystemet er uden for indflydelsesområdet for vedhæftningerne. Under disse operationer kan der påføres en lille siddebelastning på pladen for at gøre det muligt at foretage justeringer: denne siddebelastning skal være mindre end 5 kN/m2.
- belastningen påføres i fem trin. Afregning læsning vil blive taget på 0.50 minutters intervaller i de første 2 minutter og derefter 1 minutters intervaller, indtil den påviselige bevægelse af pladen er stoppet, dvs.indtil den gennemsnitlige afregningshastighed er mindre end 0,02 mm pr. 5 minutters interval.
- ved hvert trin skal trykket holdes så tæt som muligt konstant.
- når den endelige prøvningsforøgelse er afsluttet, frigøres trykket i hydraulikpumpen, og pladens afvikling får lov til at genvinde. Når inddrivelsen i det væsentlige er afsluttet, registreres restafregningsværdien.
ifølge Venkatramiah (2006) skal der udvises stor omhu ved fortolkning af resultaterne fra pladebelastningstestbelastningskurver. Typiske kurver opnået fra belastningsafregningskurver for pladebelastningstest er vist i nedenstående figur;
Kurve I er typisk for tæt sand eller grus eller stiv ler, hvor generel forskydningsfejl opstår. Punktet svarende til fiasko opnås ved ekstrapolering bagud (som vist i figuren), da der observeres en markant afvigelse fra det lineære forhold, der gælder for de indledende faser af belastningen. (Dette falder omtrent sammen med det punkt, op til hvilket proportionalitetsområdet strækker sig).
kurve II er typisk for løst sand eller blødt ler, hvor lokal forskydningsfejl opstår. Kontinuerlig stejlhed af kurven observeres, og det er ret vanskeligt at fastslå fejl; imidlertid er det punkt, hvor kurven pludselig bliver stejl, placeret og behandlet som det, der svarer til fiasko.
kurve III er typisk for mange C – kurvejord, der udviser egenskaber mellem de to ovennævnte. Her er også fejlpunktet ikke let at lokalisere, og det samme kriterium som i tilfælde af kurve II anvendes.
det ses således, at undtagen i nogle få tilfælde bliver vilkårlig placering af fejlpunkt uundgåelig i fortolkningen af belastningstestresultater.
det er dog vigtigt at vide, at pladebelastningstesten har nogle ulemper, såsom størrelseseffekter, og tager ikke højde for muligheden for konsolideringsafvikling, især i sammenhængende jordarter. Desuden rapporteres det, at belastningstestresultaterne afspejler jordens egenskaber, der kun ligger inden for en dybde på ca.dobbelt så bred som pladen.
i denne artikel skal vi vise, hvordan man laver beregninger fra pladebelastningstest.
eksempel
en pladebelastningstest blev udført på en ensartet aflejring af sand i en dybde på 1.5m under det naturlige jordniveau, og følgende data blev opnået;
| Tryk (kPa) | 0 | 50 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 |
| afvikling (mm) | 0 | 2 | 4.5 | 10 | 17 | 30 | 50 |
pladens størrelse var 600 mm liter 600 mm og størrelsen på pit 3,0 m liter 3,0 m liter 1,5 m.
(i) plotte trykafregningskurven og bestemme fejlspændingen.
(ii) en firkantet fodfæste, 1,5 m til 1.5 m, skal grundes på 1,5 m dybde i denne jord.
hvis man antager sikkerhedsfaktoren mod forskydningsfejl som 3,0 og den maksimalt tilladte afvikling som 25 mm, skal man bestemme det tilladte lejetryk.
(iii) design af fod til en belastning på 600 kN, hvis vandbordet er i stor dybde.
opløsning
(1) trykafregningskurven er vist i nedenstående figur. Fejlpunktet opnås som det punkt, der svarer til skæringspunktet mellem de indledende og endelige tangenter. I dette tilfælde er fejltrykket 335 kN/m2.
den ultimative bæreevne fra pladebelastningstesten,bp = 335 kN/m2
anvendelse af korrektion for sandjordaflejring og en fod med bredde 1,5 m;
kul,f = kul,bp * (bredde på fundamentet)/(bundpladens Størrelse) = 335 * (1,5/0,6) = 837,5 kN/m2
anvendelse af en sikkerhedsfaktor på 3,0 mod en Forskydningsfejl;
kvalitet = kvalitet,f/FOS = 837,5/3 = 279,16 kN/m2
alternativt;
sidestille værdien af kvalitet,BP til 0,5 Ybpny
hvor;
BP = bundpladens størrelse = 600 mm
liter = jordtæthed (siger 18.5 kN / m3)
Ny = Bærekapacitetsfaktor (bestemmes)
335 = 0.5 18,5 0,6 ny
ved løsning, Ny = 60,36
dette afspejler en vinkel på indre friktion (Lr) på omkring 36,5 LR ved hjælp af tersaghis teori. Den tilsvarende værdi af NK er 50,48.
til en firkantet fod af bredde (B) og dybde (DF) 1,5 m grundlagt på sand;
kvult = kvalt + 0,4 yBNy = (18,5 * 50,48) + (0,4 * 18 * 1,5 * 60,36) = 1585,768 kN/m2
kvalt = kvult/FOS = 1585.768/3 = 528.589 kN/m2
fra afregningsovervejelse;
Sp = S2
Sp = 252 = 16 mm
fra belastningsafregningskurven svarer denne afvikling til et tryk på 290 kN/m2
for denne særlige casestudie vil afvikling styre designet.
den maksimale tilladte servicekolonnebelastning på en 1,5 m * 1,5 m Firkantet padfod vil derfor være (1,5 1,5 * 290) = 652,5 kN. Dette viser, at en søjlebelastning på 600 kN sikkert kan understøttes på en fod på 1,5 m * 1,5 m på jorden.