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 stanowi
podstawę do wyznaczenia modułów odkształcenia E

0

i E.

E

0

— moduł odkształcenia pierwotnego,

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 (3) – jest to płyta stalowa o kształcie kołowym lub wielobocznym,
najczęściej kwadratowym, o powierzchni co najmniej 0,5m

2

spełniająca wymagane

warunki sztywności.



Konstrukcja obciążająca (11, 12, 13) – stosowane są konstrukcje dźwigniowe,
obciążane balastem (np. obciążniki betonowe) oraz konstrukcje oporowe, w których
obciążenie wywierane jest podnośnikami hydraulicznymi.



Dynamometr (6) służy do pomiaru wywieranego nacisku, jego podziałka elementarna
to 1±0,02 kN.



Urządzenia do pomiaru osiadań – najczęściej są nimi czujniki zegarowe (15)
o podziałce elementarnej 0,01±0,002 mm zamontowane na nieruchomym układzie
odniesienia (16).

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 obciążania są następujące:



pierwszy stopień p

0

równy

σ

zρ

gdzie

σ

zρ

– naprężenie pierwotne w podłożu na głębokości poniżej poziomu

posadowienia fundamentu, czyli na głębokości prowadzonego badania,



co najmniej trzy następne stopnie pomiędzy wartościami

σ

zρ

i

σ

zq

gdzie

σ

zq

– naprężenie w podłożu od obciążenia zewnętrznego (budowla),



co najmniej trzy dalsze stopnie pomiędzy wartościami

σ

zq

i 2

σ

zq

,

—

W przypadku potrzeby przeprowadzenia powtórnego obciążania płytą:



obciążanie należy doprowadzić tylko do wartości

σ

zq

,



a następnie zmniejszyć do wartości

σ

zρ



i powtórnie zwiększyć do wartości

σ

zq



a następnie stopniowo zwiększać aż 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 (grunty spoiste) lub w czasie 0,5 godziny
(pozostałe grunty).

—

W trakcie wykonywania badania podłoże i urządzenia pomiarowe należy chronić od
szkodliwych wpływów mechanicznych i atmosferycznych.

—

Po zakończeniu badania obciążania płytą sztywną wykop badawczy należy pogłębić o
1 m i wykonać w nim następujące badania:


badania makroskopowe gruntu,



badanie ścinarką obrotową i penetrometrem tłoczkowym (grunty spoiste),



pobrać próbki 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 (płyta kołowa), ω = 0,84 (płyta kwadratowa),

B

—

średnica kołowej płyty sztywnej lub mniejszy bok płyty wielobocznej, [m],

k

—

współczynnik prostej aproksymującej; początkowy prostoliniowy odcinek
wykresu zależności przemieszczenie — odkształcenie w odniesieniu do stanu
odkształcenia jaki wystąpił przy obciążeniu p

0

równym σ

zρ

Obciążenie, p [kPa]

P

rz

e

m

ie

s

zc

ze

n

ie

, u

[

m

m

]

p

0

Aproksymację fragmentu krzywej przeprowadzamy metodą najmniejszych kwadratów przy
użyciu linii prostej o równaniu u = k (p – p

0

). Kąt nachylenia

α

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 prostoliniowego odcinka wykresu

α

k=tg

α

SPRAWOZDANIE

Obliczenia należy prowadzić stosując poniższą tabelę. Dokładność obliczeń do 2 miejsc po
przecinku, z wyjątkiem współczynnika k (5 miejsc po przecinku). W sprawozdaniu po
zestawieniu danych należy zamieścić tabelę, wykres oraz obliczone wartości k i E

0

Zestawienie wyników próbnego obciążenia płytą sztywną

Stopień

obciążenia

Obciążenie

p [kPa]

Osiadanie

u [mm]

u * p

p

2

1

2

3

4

5

0

0

-

-

1
2
3
4
5
6
7
8

Σ

(tylko dla

prostej)

Na podstawie sporządzonego wykresu należy wyznaczyć prostoliniowy odcinek
charakterystyki osiadania (bez stopnia obciążenia 0), a następnie za pomocą wzoru (2)
obliczyć dla tego odcinka wykresu wartość współczynnika kierunkowego

k

.

Za pomocą wzoru (1) wyznaczyć wartość modułu odkształcenia pierwotnego

E

0

.

Na wykresie należy zaznaczyć i opisać wartości

σ

zρ

[1]

,

σ

zq

[2] oraz

2

σ

zq

[3]

σ

zρ

= naprężenie pierwotne w podłożu na głębokości dna wykopu, obliczane jako:

σ

zρ

=

głębokość posadowienia * gęstość objętościowa gruntu z wykopu

σ

zq

= naprężenie od obciążenia zewnętrznego, pochodzącego od projektowanej budowli