Jak określić Nośność gleb z testu obciążenia płyty
badanie obciążenia płyty lub „badanie łożyska płyty” jest jednym z najszybszych sposobów określenia nośności i charakterystyki osiadania gleb na miejscu. Test ten jest zasadniczo przydatny zwłaszcza przy projektowaniu płytkich fundamentów, takich jak stopy podkładowe.
zasadniczo polega na załadowaniu sztywnej płyty na poziomie fundamentu i zwiększeniu obciążenia w dowolnych krokach. Rozliczenie odpowiadające każdemu przyrostowi obciążenia jest rejestrowane przy użyciu co najmniej dwóch lub trzech wskaźników wybierania o co najmniej 0,02 mm. wskaźniki powinny być umieszczone oddzielnie pod kątem odpowiednio 120° lub 90°. Obciążenie testowe jest stopniowo zwiększane, aż płyta zacznie się osadzać w szybkim tempie. Wykreślana jest krzywa obciążenia osadu, na podstawie której można określić osiadanie i nośność gleby.
całkowita wartość obciążenia na płycie podzielona przez powierzchnię blachy stalowej daje wartość ostatecznej nośności gleby. Współczynnik bezpieczeństwa jest stosowany w celu zapewnienia bezpiecznej nośności gleby.
Aparatura wymagana do przeprowadzenia badania obciążenia płyty to;
- przeciwwaga, taka jak skrzynia lub platforma z ciężkim materiałem, takim jak beton, stal itp. Całkowita przeciwwaga powinna być co najmniej o 10% większa od przewidywanego maksymalnego obciążenia badawczego.
- podnośnik hydrauliczny do nakładania obciążenia
- Pierścień sprawdzający, dokładność 1 kg, do pomiaru obciążenia
- Płyta łożyskowa, średnica 350 mm, 450 mm i 600 mm
- cztery wskaźniki wybierania
- belki referencyjne.
procedura przeprowadzania badania obciążenia płyty zgodnie z BS 1377 część 9 jest następująca;
- stosuje się okrągłą płytę o maksymalnej średnicy 300-600 mm.
- wykop do poziomu testowego tak szybko, jak to możliwe, aby zminimalizować skutki odprężenia, szczególnie w przypadku spoistych wypełnień. Koparka mechaniczna może być używana pod warunkiem, że łyżka koparki nie ma zębów, a ostatnia głębokość wykopu 100 mm jest wykonywana ostrożnie ręcznie. Jeżeli badanie przeprowadza się w studzience testowej, szerokość studzienki powinna być co najmniej 4-5 razy większa od średnicy płytki.
- ostrożnie przycinaj i usuwaj wszystkie luźne materiały i wszelkie osadzone fragmenty, aby powierzchnia płyty była na ogół równa i jak najbardziej niezakłócona.
- Chroń Obszar testowy i urządzenie przed zmianami wilgoci, światłem słonecznym i skutkami niekorzystnych warunków pogodowych, gdy tylko poziom testowy zostanie odsłonięty i przez cały test.
- płytkę umieszcza się na cienkiej warstwie (o grubości 10-15 mm) czystego suchego piasku, aby uzyskać równą powierzchnię, na której można położyć płytę.
- Skonfiguruj systemy ładowania i ugięcia, tak aby obciążenie było przykładane do płyty bez mimośrodu, a system ugięcia znajdował się poza strefą wpływu załączników. Podczas tych operacji na płytę można przyłożyć niewielkie obciążenie siedzeń, aby umożliwić dokonywanie regulacji: obciążenie siedzeń musi wynosić mniej niż 5 kN/m2.
- obciążenie należy przyłożyć w pięciu krokach. Odczyt rozrachunku zostanie dokonany o godzinie 0.50-minutowe interwały przez pierwsze 2 minuty, a następnie 1-minutowe interwały, aż do zatrzymania wykrywalnego ruchu płytki, tj. do momentu, gdy średnia szybkość rozliczenia jest mniejsza niż 0,02 mm na interwał 5-minutowy.
- przy każdym przyroście ciśnienie musi być utrzymywane jak najbliżej stałej.
- po zakończeniu ostatniego przyrostu testu ciśnienie w pompie hydraulicznej powinno zostać zwolnione, a osiadanie płyty powinno się odzyskać. Jeżeli odzyskanie jest zasadniczo zakończone, zapisuje się pozostałą wartość rozliczenia.
zgodnie z Venkatramiah (2006) należy zachować szczególną ostrożność podczas interpretacji wyników z krzywych obciążenia płyty. Typowe krzywe uzyskane z krzywych obciążenia-rozliczenia w badaniach obciążenia płyt przedstawiono na rysunku poniżej;
krzywa I jest typowa dla gęstego piasku lub żwiru lub sztywnej gliny, w której występuje ogólna awaria ścinania. Punkt odpowiadający awarii otrzymuje się przez ekstrapolację do tyłu (jak pokazano na rysunku), ponieważ obserwuje się wyraźne odejście od relacji prostej, która dotyczy początkowych etapów obciążenia. (Pokrywa się to w przybliżeniu z punktem, do którego rozciąga się zakres proporcjonalności).
Krzywa II jest typowa dla luźnego piasku lub miękkiej gliny, w której występuje lokalna awaria ścinania. Obserwuje się ciągłe nachylenie krzywej i raczej trudno jest wskazać awarię; jednak punkt, w którym krzywa staje się nagle stroma, jest zlokalizowany i traktowany jako punkt odpowiadający awarii.
Krzywa III jest typowa dla wielu gleb c-φ, które wykazują cechy pośrednie między powyższymi dwoma. Tutaj również punkt awarii nie jest łatwy do zlokalizowania i stosuje się to samo kryterium, co w przypadku krzywej II.
tak więc, widać, że, z wyjątkiem kilku przypadków, arbitralne położenie punktu awarii staje się nieuniknione w interpretacji wyników testu obciążenia.
jednak ważne jest, aby wiedzieć, że test obciążenia płyty ma pewne wady, takie jak wpływ wielkości i nie bierze pod uwagę możliwości rozliczenia konsolidacji, zwłaszcza w glebach spoistych. Ponadto podaje się, że wyniki badań obciążenia odzwierciedlają właściwości gleby znajdującej się jedynie na głębokości około dwukrotnie większej od szerokości płyty.
w tym artykule pokażemy, jak wykonać obliczenia z testu obciążenia płyty.
przykład
przeprowadzono test obciążenia płyty na jednolitym złożu piasku na głębokości 1.5m poniżej naturalnego poziomu gruntu i uzyskano następujące dane;
| ciśnienie (kPa) | 0 | 50 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 |
| osada (mm) | 0 | 2 | 4.5 | 10 | 17 | 30 | 50 |
rozmiar płyty wynosił 600 mm × 600 mm, a pit 3,0 m × 3,0 m × 1,5 m.
(i) wykreślić krzywą rozliczenia ciśnienia i określić naprężenie awaryjne.
(ii) podstawa kwadratowa, 1,5 m × 1.5 m, ma być osadzona na głębokości 1,5 m w tej glebie.
przyjmując współczynnik bezpieczeństwa przed uszkodzeniem ścinania jako 3,0 i maksymalne dopuszczalne ugięcie jako 25 mm, określ dopuszczalne ciśnienie łożyska.
(iii) konstrukcja podstawy dla obciążenia 600 kN, jeśli lustro wody znajduje się na dużej głębokości.
rozwiązanie
(1) krzywa rozliczenia ciśnienia jest pokazana na rysunku poniżej. Punkt awarii otrzymuje się jako punkt odpowiadający przecięciu stycznych początkowych i końcowych. W tym przypadku ciśnienie uszkodzenia wynosi 335 kN / m2.
Maksymalna nośność z badania obciążenia płyty qult,bp = 335 kN/m2
stosując korektę dla piaszczystego złoża gleby i podłoża o szerokości 1,5 m;
qult,f = qult,bp x (szerokość fundamentu)/(Rozmiar płyty podstawy) = 335 x (1,5/0,6) = 837,5 kN/m2
stosując współczynnik bezpieczeństwa 3,0 wobec 3,5 kN/m2
QA = Qult,f/Fos = 837.5/3 = 279.16 kN / m2
alternatywnie;
wyrównaj wartość Qult,BP do 0.5 ybpny
gdzie;
BP = rozmiar płyty podstawy = 600 mm
γ = gęstość gleby (powiedzmy 18.5 kN/m3)
Ny = Współczynnik nośności (do ustalenia)
335 = 0.5 x 18,5 x 0,6 x Ny
po rozwiązaniu, Ny = 60,36
odbija się to na kącie tarcia wewnętrznego (Φ) wynoszącym około 36,5° za pomocą teorii Terzaghiego. Odpowiadająca wartość Nq wynosi 50,48.
dla podstawy kwadratowej o szerokości (B) i głębokości (Df) 1,5 m założonej na piasku;
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 rozliczenia;
Sp = S2
Sp = 252 = 16 mm
z krzywej rozliczenia obciążenia rozliczenie to odpowiada ciśnieniu 290 kN/m2
dla tego konkretnego studium przypadku rozliczenie będzie regulować projekt.
maksymalne dopuszczalne obciążenie słupa serwisowego na podłożu kwadratowym o wymiarach 1,5 m x 1,5 m wyniesie zatem (1,5 x 1,5 x 290) = 652,5 kN. Pokazuje to, że obciążenie kolumny 600 kN może być bezpiecznie podparte na podłożu o wymiarach 1,5 m x 1,5 m.