LABORK~3, WYTRZYMA˙O˙˙ GRUNTU NA ˙CINANIE


WYTRZYMAŁOŚĆ GRUNTU NA ŚCINANIE

. Prawo tarcia wewnętrznego (prawo Coulomba)

Opór tarcia w odniesieniu do jednostki powierzchni ścinania gruntów sypkich w stanie równowagi granicznej wyraża się wzorem Coulomba:

f = n tg,

Dla gruntów spoistych, mających opór tarcia i spójność, wzór będzie miał postać:

f = n tg + c,

gdzie :

f - naprężenia ścinające, Pa,

tg - współczynnik tarcia wewnętrznego,

- kąt tarcia wewnętrznego, ,

n - naprężenia normalne do powierzchni ścięcia, Pa,

c - spójność, Pa.

Na podstawie powyższych wzorów można stwierdzić, że wytrzymałość gruntu na ścinanie jest funkcją współczynnika tarcia wewnętrznego, spójności oraz naprężenia normalnego do płaszczyzny ścinania. Znajomość wytrzymałość gruntu na ścinanie jest niezbędna podczas wyznaczania wartości normowych obciążeń jednostkowych podłoża na podstawie naprężeń granicznych, przy projektowaniu nachylenia skarp wykopów lub nasypów, do obliczenia parcia gruntu na mury oporowe.

.1.0 Wyznaczenie parametrów wytrzymałościowych.

.1. Aparat bezpośredniego ścinania (ABS).

Wytrzymałość próbek na ścinanie określa się przez przykładanie siły ścinającej w kierunku

prostopadłym do dwu przeciwległych boków próbek o przekroju kwadratowym.

Wytrzymałość na ścinanie jest to wytrzymałość chwilowa, osiągana przy stałej prędkości odkształceń.Jako wartość f przyjmuje się maksymalną wartość naprężeń ścinających w zakresie w zakresie odkształceń względnych.

Wartość c, tg należy obliczyć przyjmując metodę najmniejszych kwadratów przy najmniejszej liczbie próbek N=5 wg. wzoru:

0x01 graphic
,

w którym:

f - wytrzymałość gruntu na ścinanie, kPa,

c - spójność gruntu oznaczona metodą bezpośredniego ścinania w aparacie skrzynkowym, kPa.

- kąt tarcia wewnętrznego oznaczona metodą bezpośredniego ścinania w aparacie skrzynkowym,

n - obciążenie, kPa.

2.0 Przyrządy.

Do oznaczenia wytrzymałość na ścinanie może być stosowany dowolny aparat skrzynkowy.

Urządzenie składa się ze skrzynki, zbudowanej z dwóch ześrubowanych części i ramki.

Badana próbka jest umieszczona do połowy swojej wysokości w skrzynce na filtrze dolnym i dolnej płytce oporowej. Górna połowa próbki wchodzi w ramkę, a na niej spoczywa górna płytka oporowa oraz płytka przenosząca obciążenia normalne. Do łączenia ramki ze skrzynką, w trakcie konsolidowania, próbek służą śruby. Przed rozpoczęciem ścinania powinny być one wykręcone i wyjęte na zewnątrz. Druga para śrub służy do podnoszenia ramki w stosunku do skrzynki przed rozpoczęciem ścinania. Obie płytki oporowe powinny być tak umieszczone, aby płytka górna skierowana była przeciwprostokątnymi powierzchniami żeberek w kierunku działania siły ścinającej, zaś położenie żeberek płytki dolnej było odwrotne.

W przypadku grawitacyjnego przykładania obciążenia normalnego należy zapewnić poziome prowadzenie skrzynki, przesuwanej przez układ napędowy aparatu.

3.0 Obliczanie wartości naprężeń głównych ( s1 ) działających w kierunku osi próbki.

Rozróżnia się dwa przypadki:

a) gdy ciśnienie nie oddziaływuje na dynamometr mierzący siłę Qi:

s1i = 0x01 graphic

b) gdy ciśnienie s3 przenosi się na dynamometr mierzący siłę za pośrednictwem trzpienia:

0x01 graphic

4.0 Obliczanie spójności ( cu ) i kąta tarcia wewnętrznego ( fu ).

Jeśli program badania nie przewiduje innego rozwiązania to jako kryterium osiągnięcia przez

próbki wytrzymałości na ścinanie należy spełnić warunki:

s1 - s3 = max s1' - s3' = max.

Wynikiem badań określonego gruntu musi być co najmniej pięć par wartości s1,s3 lub

s1', s3' spełniających powyższy warunek.

5.0 Kryteria zniszczenia

Często trudno jest uchwycić moment ścięcia próbki, czyli ustalenia maksymalnej siły

występującej w chwili ścięcia próbki. Trudność ta występuje szczególnie wówczas, gdy

badaniom są poddawane grunty spoiste w stanie plastycznym i miękkoplastycznym, gdyż próbki w czasie badań znacznie się odkształcają .

0x01 graphic
0x01 graphic
0x01 graphic

Rys. a) kształt próbki przed badaniem, b) "kruche" ścięcie występujące w formie jednej płaszczyzny c) "plastyczne" ścięcie próbki, d) "płynięcie" ścinanej próbki.

Na skutek wymuszonych odkształceń pionowych występują odkształcenia poziome

wyrażające się rozszerzeniem, a tym samym zwiększeniem przekroju próbki.

Aby można było właściwie interpretować wyniki badań, wymagane jest wprowadzenie

jednoznacznej definicji momentu zniszczenia próbki, czyli ustalenia kryterium zniszczenia.

Kryterium zniszczenia dzieli się na trzy grupy:

naprężeniowe,

odkształceniowe,

naprężeniowo - odkształceniowe.

W praktyce najczęściej jest stosowane kryterium naprężeniowe, przyjmując, że ścięcie

próbki następuje wówczas, gdy naprężenie ścinające t osiągnie wartość maksymalną.


ATS

średnica=

38 mm

wys.=

76 mm

czujnik odkształ..

czujnik dynam.

Ciśnieni

w porac

odczyt

Dl

e

1-e

odczyt

P/Ao

σ1-σ3

σ3

σ1

odczyt

σ'3

σ' 1

(σ'1+σ'3)/2

(σ1+σ3)/2

(σ1-σ3)/2

σ'1/σ'3

mm

mm

Mpa

Mpa

0,000

76,000

1

0

0,000

0

0

4,000

4,000

3,05

0,950

0,950

0,95

4

0

1

1,010

74,990

0,98671

0,01329

0,238

0,18887

0,00251

4,003

3,38

0,620

0,623

0,62125

4,00125

0,00125

1,00405

2,525

73,475

0,96678

0,03322

0,399

0,31663

0,01052

4,011

3,38

0,620

0,631

0,62526

4,00526

0,00526

1,01697

4,035

71,965

0,94691

0,05309

0,531

0,42139

0,02237

4,022

3,26

0,740

0,762

0,75119

4,01119

0,01119

1,03023

5,630

70,370

0,92592

0,07408

0,631

0,50074

0,03709

4,037

3,05

0,950

0,987

0,96855

4,01855

0,01855

1,03905

7,760

68,240

0,89789

0,10211

0,651

0,51661

0,05275

4,053

3,04

0,960

1,013

0,98637

4,02637

0,02637

1,05495

8,870

67,130

0,88329

0,11671

0,640

0,50789

0,05928

4,059

3,02

0,980

1,039

1,00964

4,02964

0,02964

1,06049

0,000

76,000

1

0

0,000

0

0

6,000

6,000

1,70

4,300

4,300

4,3

6

0

1

0,822

75,178

0,98918

0,01082

0,525

0,41662

0,00451

6,005

2,18

3,820

3,825

3,82225

6,00225

0,00225

1,00118

1,972

74,028

0,97405

0,02595

1,040

0,82531

0,02141

6,021

3,09

2,910

2,931

2,92071

6,01071

0,01071

1,00736

3,360

72,640

0,95579

0,04421

1,331

1,05624

0,0467

6,047

3,44

2,560

2,607

2,58335

6,02335

0,02335

1,01824

4,815

71,185

0,93664

0,06336

1,538

1,22051

0,07733

6,077

3,37

2,630

2,707

2,66866

6,03866

0,03866

1,0294

6,301

69,699

0,91709

0,08291

1,742

1,3824

0,11461

6,115

3,23

2,770

2,885

2,82731

6,05731

0,05731

1,04138

7,810

68,190

0,89724

0,10276

1,928

1,53

0,15723

6,157

3,11

2,890

3,047

2,96861

6,07861

0,07861

1,0544

9,345

66,655

0,87704

0,12296

2,060

1,63475

0,20101

6,201

2,90

3,100

3,301

3,20051

6,10051

0,10051

1,06484

10,920

65,080

0,85632

0,14368

2,171

1,72284

0,24755

6,248

2,74

3,260

3,508

3,38377

6,12377

0,12377

1,07593

12,640

63,360

0,83368

0,16632

2,172

1,72363

0,28667

6,287

2,64

3,360

3,647

3,50333

6,14333

0,14333

1,08532

Rys. 3


ABS

A=

3600 mm2

P.

σ

odczyt

Q

τ wyzn

τteor

N

kPa

mm

N

kPa

kPa

4,537

1,260

0,05

2,50

0,695

0,765

13,560

3,767

0,095

4,75

1,322

1,454

obc

odcz

przes

Q

tau

τ

MPa

mm

mm

kN

kPa

kPa

0,1

0,383

0,383

1,877

0,521

0,573

0,2

0,76

0,760

3,724

1,034

1,138

0,3

1,15

1,150

5,665

1,574

1,731

0,4

1,53

1,530

7,603

2,112

2,323

6.0 Wnioski .

ABS

Wartości właściwe odpowiadają tym samym wartością uzyskanym w warunkach powolnego ścinania próbek po zakończonej konsoliacji. Parametry te dają maksymalne opory ścinania.

W pomiarze pierwszym wystąpiła pozorna spójność spowodowana błędami pomiaru i obserwacji jak i aparatury pomiarowej.

Druga seria pomiarów przeprowadzona w sposób bardziej dokładny dała wynik , dla piasku drobnego , bardzo dokładny ponieważ c = 0.

W pierwszym pomiarze wyznaczaliśmy kąt wewnętrznego tarcia za pomącą jedynie dwóch pomiarów natomiast w drugiej serii uzyskany wynik opierał się na czterech pomiarach które wyznaczyły na wykresie linię prostą.

ATS

Obliczenia oparto na dokładnych badaniach laboratoryjnych

Przyjęto naprężeniowe kryterium ziszczenia próbki.

Pomimo że badania przeprowadzono w dokładnych warunkach laboratoryjnych otrzymane wyniki wartości c i φ mogą być nie adekwatne dla badanego gruntu z powodu wyznaczenia ich na podstawie zbyt małej ilości ścięć próbki. Powinno się wykonać większą ilość pomiarów(przynajmniej 5).

Zbyt mała skala rysunku uniemożliwia dokładne odczytanie wartości c i φ.



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Wytrzymałość gruntu na ścinanieGP
10 Oznaczenie wytrzymalosci gruntu na scianie w aparacie b…
Wytrzymałość gruntu na ścinanie, Budownictwo studia, materiały budowalane
Wytrzymałość gruntu na ścinanie (3)
Wytrzymałość gruntu na ścinanie
sciaga na laborki z wytrzymki
ściskanie(lab), Studia, pomoc studialna, Sprawozdania Laborki, Wytrzymałość spr.nr2
Laborka wytrzymałość 6
sprawozdanie3, Transport UTP, semestr 1, ffiza, laborki różne, Laborki, Laborki, Fizyka - materiały
Próba wytrzymałości materiału na rozrywanie
lab4, Transport UTP, semestr 1, ffiza, laborki różne, Laborki, Laborki, Fizyka - materiały na labora
wytrzymka12, Studia, pomoc studialna, Sprawozdania Laborki, Wytrzymałość spr.nr2
wytrzymka 5, Studia, pomoc studialna, Sprawozdania Laborki, Wytrzymałość spr.nr5
próba scisła, WIEDZA, ATH, Laborki Wytrzymka
Wytrzymałość statyczna na zginanie i kąt ugięcia

więcej podobnych podstron