Miten määritetään maa-aineksen Kantavuus Levykuormitustestistä
levykuormitustesti eli ”levylaakeritesti” on yksi nopeimmista tavoista määrittää maa-aineksen kantavuus ja asettumisominaisuudet paikan päällä. Tämä testi on oleellisesti hyödyllinen erityisesti matalien perustusten, kuten pehmusteiden, suunnittelussa.
se koostuu pohjimmiltaan jäykän levyn kuormittamisesta perustasolla ja kuorman lisäämisestä mielivaltaisin lisäyksin. Kutakin kuormituksen lisäystä vastaava settlementti kirjataan käyttäen vähintään kahta tai kolmea valintamittaria, joiden pienin lukema on 0,02 mm.mittarit on sijoitettava erikseen 120° tai 90°. Testikuormaa lisätään vähitellen, kunnes levy alkaa laskeutua kovaa vauhtia. Kuormituskäyrä piirretään, josta voidaan määrittää maa-aineksen asutus ja kantavuus.
levyn kuormituksen kokonaisarvo jaettuna teräslevyn pinta-alalla antaa maan lopullisen kantavuuden arvon. Maa-aineksen turvallisen kantavuuden varmistamiseksi käytetään turvallisuuskerrointa.
levyn kuormitustestin suorittamiseen tarvittavat laitteet ovat;
- vastapaino, kuten laatikko tai alusta, jossa on raskasta materiaalia, kuten betonia, terästä jne. Kokonaisvastapainon on oltava vähintään 10 prosenttia suurempi kuin ennakoitu testikuormitus.
- hydraulinen tunkki kuormaa
- Koetusrengas, 1 kg tarkkuus, kuorman mittaamiseen
- Laakerilevy, 350mm, 450mm ja 600mm halkaisija
- neljä kellotaulua
- Vertailupalkit.
BS 1377 osan 9 mukaisessa kilven kuormitustestissä noudatetaan seuraavaa menettelyä:;
- käytetään pyöreää levyä, jonka suurin halkaisija on 300-600 mm.
- kaivetaan Testitasolle mahdollisimman nopeasti, jotta stressin lievityksen vaikutukset, erityisesti koossapitävissä täytöissä, jäävät mahdollisimman vähäisiksi. Mekaanista kaivinkonetta saa käyttää, jos kaivinkoneen kauhassa ei ole hampaita ja viimeinen 100 mm: n syvyinen kaivu suoritetaan huolellisesti käsin. Jos testi suoritetaan testikuopassa, kuopan leveyden on oltava vähintään 4-5 kertaa levyn läpimitta.
- leikkaa huolellisesti irti kaikki irtonainen materiaali ja siihen mahdollisesti upotetut sirpaleet, jotta levyn pinta-ala on yleensä tasainen ja mahdollisimman koskematon.
- suojaa testialue ja laite kosteusmuutoksilta, auringonvalolta ja epäsuotuisan sään vaikutuksilta heti testitason paljastuttua ja koko testin ajan.
- levy asetetaan ohuelle (10-15 mm: n paksuiselle) puhtaasta kuivasta hiekasta muodostuvalle kerrokselle, jotta saadaan tasainen pinta, jolle levy asetetaan.
- aseta kuormitus-ja taipumisjärjestelmät, mittausjärjestelmät siten, että kuorma kohdistuu levyyn ilman eksentrisyyttä ja taipumisjärjestelmä on lisälaitteiden vaikutusalueen ulkopuolella. Näiden toimien aikana kilpeen voidaan kohdistaa pieni istuinkuorma säätöjen mahdollistamiseksi: istumakuorman on oltava pienempi kuin 5 kN/m2.
- kuorma kohdistetaan viidessä erässä. Sovintolukema otetaan 0.50 minuutin välein 2 ensimmäisen minuutin ajan ja 1 minuutin välein sen jälkeen, kunnes levyn havaittavissa oleva liike on pysähtynyt, eli kunnes keskimääräinen settlausnopeus on alle 0,02 mm 5 minuutin välein.
- jokaisessa lisäyksessä paine on pidettävä mahdollisimman lähellä tasaista.
- kun lopullinen testikertymä on suoritettu, hydraulipumpun paine vapautetaan ja levyn asettumisen annetaan palautua. Kun takaisinperintä on olennaisilta osin saatettu päätökseen, jäännösselvityksen arvo on kirjattava.
venkatramiahin (2006) mukaan levyjen kuormituskäyrien tuloksia tulkittaessa on noudatettava suurta varovaisuutta. Kilpien kuormitustestien kuormituskäyristä saadut tyypilliset käyrät esitetään seuraavassa kuvassa.;
käyrä I on tyypillistä tiheää hiekkaa tai soraa tai jäykkää savea, jossa esiintyy yleistä leikkausvirhettä. Vikaantumista vastaava piste saadaan ekstrapoloimalla taaksepäin (kuten kuvassa näkyy), kun havaitaan selvä poikkeama kuormauksen alkuvaiheisiin sovellettavasta suorasuhteesta. (Tämä on suunnilleen sama kuin se piste, johon asti suhteellisuuden vaihteluväli ulottuu).
käyrä II on tyypillinen irtohiekalle tai pehmeälle savelle, jossa esiintyy paikallista leikkausvirhettä. Käyrän jatkuvaa jyrkkenemistä havaitaan ja on melko vaikeaa paikantaa vika; kuitenkin kohta, jossa käyrä tulee yhtäkkiä jyrkkä sijaitsee ja käsitellään kuin se vastaa vika.
käyrä III on tyypillinen monille C-φ maannoksille, joiden ominaisuudet ovat edellä mainittujen kahden välissä. Tässäkään kohdassa vikapistettä ei ole helppo paikantaa, ja sovelletaan samaa kriteeriä kuin käyrän II tapauksessa.
näin ollen nähdään, että muutamaa tapausta lukuun ottamatta vikakohdan mielivaltainen sijainti tulee väistämättömäksi kuormitustestitulosten tulkinnassa.
on kuitenkin tärkeää tietää, että levykuormitustestillä on joitakin haittoja, kuten kokovaikutukset, eikä siinä oteta huomioon kasautumismahdollisuutta erityisesti koossapitoisilla mailla. Lisäksi ilmoitetaan, että kuormitustestitulokset heijastavat maa-aineksen ominaisuuksia, jotka sijaitsevat vain syvyydellä, joka on noin kaksi kertaa levyn leveys.
tässä artikkelissa aiomme näyttää, miten tehdään laskelmia levyn kuormitustestistä.
esimerkki
tasaiselle hiekkakerrostumalle tehtiin 1.5m luonnollisen maanpinnan alapuolella ja saatiin seuraavat tiedot;
| paine (kPa) | 0 | 50 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 |
| Settlement (mm) | 0 | 2 | 4.5 | 10 | 17 | 30 | 50 |
levyn koko oli 600 mm × 600 mm ja kuopan 3,0 m × 3,0 m × 1,5 m.
(i) piirtää paine-selvityskäyrän ja määrittää vikajännityksen.
(ii) neliöjalka, 1,5 m × 1.5 m, on perustettava 1,5 m syvyydessä tässä maaperässä.
olettaen, että leikkaushäiriön estokerroin on 3,0 ja suurin sallittu ratkaisu 25 mm, määritetään sallittu laakeripaine.
(iii) pohjan suunnittelu 600 kN: n kuormalle, jos pohjavesi on suuressa syvyydessä.
ratkaisu
(1) paine-selvityskäyrä on esitetty alla olevassa kuvassa. Epäonnistumispiste saadaan alku-ja lopputangenttien leikkauspistettä vastaavana pisteenä. Tällöin vikapaine on 335 kN / m2.
lopullinen kantavuus levykuormitustestissä qult,bp = 335 kN/m2
sovelletaan korjausta hiekkamaahan ja leveyttä 1,5 m;
qult,f = qult,bp x (perustuksen leveys)/(pohjalevyn koko) = 335 x (1,5/0,6) = 837,5 kN/m2
Turvakerrointa 3,0 vastaan Leikkausvirhe;
QA = Qult,F/Fos = 837,5/3 = 279,16 kN/m2
vaihtoehtoisesti;
vastaa qultin arvoa,BP 0,5 Ybpny
missä;
BP = pohjalevyn koko = 600 mm
γ = maan tiheys (sano 18.5 kN / m3)
Ny = Kantavuuskerroin (määritetään)
335 = 0.5 x 18,5 x 0,6 x Ny
ratkaisusta, Ny = 60,36
tämä heijastaa sisäisen kitkakulman (Φ) noin 36,5° terzaghin teoriaa käyttäen. Nq: n vastaava arvo on 50,48.
hiekkaan perustetulle neliöjalalle, jonka leveys (B) ja syvyys (Df) on 1, 5 m;
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
selvitysvastikkeesta;
sp = S2
sp = 252 = 16 mm
kuormituskäyrästä tämä settlement vastaa painetta 290 kN/m2
tässä erityistapaustutkimuksessa settlement hallitsee suunnittelua.
suurin sallittu huoltopylväskuorma 1,5 m x 1,5 m neliötyynyllä on siis (1,5 x 1,5 x 290) = 652,5 kN. Tämä osoittaa, että 600 kN: n kolonnikuorma voidaan turvallisesti tukea 1,5 m x 1,5 m: n maa-aineksella.