Określenie wtórnego modułu odkształcenia za pomocą płyty statycznej VSS

Badanie polega na pomiarze odkształceń pionowych (osiadań) badanej warstwy podłoża pod wpływem nacisku statycznego wywieranego na stalową okrągłą płytę o średnicy D = 300 mm. Nacisk na płytę wywierany jest za pośrednictwem dźwignika hydraulicznego, który oparty jest o przeciwwagę (np. ramę samochodu). Badanie należy przeprowadzić w temperaturach otoczenia powyżej 0˚ C .

Przygotowanie aparatu do wykonania oznaczenia polega na wyrównaniu powierzchni badanej warstwy podłoża gruntowego lub podbudowy, dociskając płytę i okręcając ją kilkukrotnie. Następnie należy ułożyć statyw tak, aby punkty podparcia były w jak największej odległości od siebie oraz kół przeciwwagi. Kolejno należy zamontować przedłużacz rurowy z płytą górną oraz zamocować czujniki w uchwytach na stelaża.

Badanie podłoża płytą VSS. Pierwszą czynnością po ustawieniu przyrządu jest wprowadzenie wstępnego obciążenia 0,02 MPa. Następnie należy wyzerować czujniki do pozycji 0,00 mm a potem doprowadzić ciśnienie na badaną warstwę do wartości 0,05 MPa. Wskazania czujników przy tym samym ciśnieniu, regulowanym od czasu do czasu powolnym ruchem dźwigni pompy, odczytuje się co 2 min. Jeżeli różnica kolejnych dwóch odczytów w odstępie 2 min. na czujnikach jest mniejsza od 0,05 mm, to należy przejść na następny stopień obciążenia jednostkowego większy od poprzedniego o 0,05 MPa. Każdy odczyt należy zapisać w formularzu badawczym, w którym należy określić czas odczytu, wskazanie manometru oraz wskazania czujników.

Końcowe obciążenia doprowadza się w zależności od rodzaju gruntu do 0,25 MPa - dla podłoża gruntowego oraz nasypów lub 0,35 MPa - dla podłoża ulepszonego (stabilizowanego). Po osiągnięciu wymaganego obciążenia końcowego należy przeprowadzić odciążenie stopniowo co 0,1 MPa, aż do osiągnięcia zerowej wartości obciążenia. Wskazania czujników należy zapisywać co 2 min oraz odczekać 5 min przed ostatnim odczytem. W ten sposób oznacza się pierwotny moduł odkształcenia E₁. Po całkowitym odciążeniu płyty zadać wstępne ciśnienie 0,05 MPa i dalsze badania prowadzi się analogicznie jak powyżej. W ten sposób oznaczamy wtórny moduł odkształcenia E₂.

Wartość modułów odkształcenia E₁ i E₂ oblicza się ze wzoru

gdzie:

E - moduł odkształcenia [MPa],

Δp - różnica nacisków [MPa],

Δs - przyrost osiadań odpowiadający różnicy nacisków [mm].

W zależności od badanego rodzaju podłoża stosuje się następujący sposób przeliczenia różnic nacisków oraz przyrostu osiadań i tak dla:

• podłoża gruntowego

- przyrost obciążenia jednostkowego w zakresie od 0,05 MPa do 0,15 MPa,

Δs- przyrost odkształcenia odpowiadający zakresowi obciążeń (
) [mm]

• podłoża ulepszonego

- przyrost obciążenia jednostkowego w zakresie od 0,15 MPa do 0,25 MPa,

Δs- przyrost odkształcenia odpowiadający zakresowi obciążeń (
) [mm]

Rozporządzenie określa następujące minimalne wartości modułu odkształcenia wtórnego

• KR1 i KR2 E₂ = 100 MPa I_s = 1,00

• KR3 - KR6 E₂ = 120 MPa I_s = 1,03

Określenie wtórnego modułu odkształcenia za pomocą płyty dynamicznej

Ze względu na długotrwałość badań płytą statyczną VSS istnieje metoda alternatywna - płyta dynamiczna. Jedno badanie trwa ok. 3 min., a nie jak podczas badania płytą VSS kilkadziesiąt. Poza tym do badań płytą statyczną potrzebny jest ciężki sprzęt, który w tym samym czasie mógłby być wykorzystany do innych celów. Dodatkowo w najnowszych typach płyt dynamicznych otrzymujemy natychmiastowo potrzebne wydruki z badań.

Sposób przeprowadzenia badania polega na ułożeniu płyty w badanym miejscu, umieszczeniu prowadnicy w uchwycie płyty i ustawieniu urządzania w pionie. Jeżeli podłoże jest nierówne należy pod płytę zastosoać podsypkę piaskową. Następnie należy wykonać bijakiem trzy uderzenia wstępne w celu kalibracji sprzętu. Po tych czynnościach należy włączyć odczyt i wykonać trzy uderzenia badawcze. Po ostatnim opuszczeniu bijaka na wyświetlaczu pokazany jest wynik w MPa. Jest to odczyt wielkości zwanej dynamicznym modułem odkształcenia E_vd. Aby przeliczyć wynik na wtórny moduł odkształcenia E₂ konieczne jest skorzystanie ze współczynnika przeliczeniowego, który można wyznaczyć indywidualnie, jeżeli mamy możliwość przeprowadzenia kilku badań płytą VSS w tych samych miejscach co płytą dynamiczną. W przeciwnym przypadku należy skorzystać z badań przedstawionych w literaturze.

Przykładowe przeliczniki modułów odkształcenia

Dynamiczny moduł odkształcenia Evd	Współczynnik przeliczeniowy	Wtórny moduł odkształcenia E2
80	2,25	180
70	2,14	150
60	2,00	120
50	2,00	100
40	2,00	80
25	1,80	45
15	1,33	20

1

---