DE1919832A1 - Geraet zur Bestimmung der Tragfaehigkeit des Bodens - Google Patents

Description

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Pat.-Anw. Herrmann-TreHepohl Dlpl.-PhyS. Eduard Betzier Fernsprecher: 39 8011

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Stichting Waterbouwkundig Laboratorium, Stieltjesweg 2, Delft, λ

Niederlande

G-erät ztir Bestimmung der Tragfähigkeit des Bodens

In dem deutschen Patent 858 775 ist ein Gerät zur Bestimmung der Tragfähigkeit des Bodens in verschiedenen Tiefen beschrieben. Dieses G-erät besteht aus einem Druckrohr, das in den Boden eingepreßt werden kann und ein konusc#rmiges Ende aufweist, welches bezüglich des Rohres verschiebbar ist. Die für das Herauspressen des Konus relativ zum Preßrohr erforderliche Kraft kenn gemessen werden. Nach einem gegebenen größten Auswärtshub des f Konus wird das Preßrohr weiter in den Erdboden hineingetrieben, wobei der Konus vollständig wieder zurückgleitet und das ganze weitergedrückt wird, worauf die vorher beschriebene Arbeitsweise wiederholt wird. Auf diese Weise läßt sich die Tragfähigkeit in verschiedenen Tiefen stufenweise bestimmen.

Um eine Verunreinigung zu verhindern, ist der Konus der oben beschriebenen Vorrichtung am oberen Ende durch ein rohrförmiges Gehäuse verlängert, welches eine Stoßstange und einen Teil des Preßrohres so umgibt, daß keine Erdreichteilchen in das Innere eindringen können. Der äußere Durchmesser dieses Gehäuses ist etwas kleiner als der größte Durchmesser des Konus. Darüber hinaus

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verjüngt sich d~.s G-ehäuse nach oben, um Raun flr das vom Konus verdr-üngte Erdreich zn schaffen und die sich ergebende Reibung c-.uf der Se it anwendung zu verringern.

Obwohl eine solche Vorrichtung ziemlich gute Ι·; eiswerte liefert-, hat sie einige Liachteile, beispielsweise die iatsf-che, daß die i-iessung stufenweise erfolgt, weil bei einer kontinuierlichen Messung die Reibung dsr inneren Stange bezüglich des Rohres einen unkontrollierbaren Re i bung sf ac tor einfährt, so daß die Aufzeichnung der 1-1ep.3ungsergebni.sse mit Hilfe einer Aufzeichnungsvorrichtung oder dergleichen sehr schwierig wird. I'erner ist die .,uerfec -i^ireit der Antriebs- und ..'Llhrungs einrichtungen für den Konus nicht sehr groi, so da^rj die Reibung weiter vergrößert wird und schließlich trotz der an,.epa.^ten Konstruktion die Reibung auf der rohrförmigen Verlängerung nicht vollständig verne.chlflssigt wex-den kann.

'.JiS ist ferner bekannt, kontinuierliche Hessungen mit Hilfe eines glatten Pre^rohres durchzufahren, an dessen Jinde ein Me:Bkonus vorgesehen ist, welcher mit den Pre3ro!>r mittels einer verforr:ib?.ren Kreftme3st£.nge mit Zugmeiigeräten gekoppelt ist. "Jährend der /iinführun-^ dieses Rohres in das Erdreich wird eine Kraft auf das .erdreich durch die Reibung zv/ischen den Preßrohr und dem umgebenden Erdreich, ausgeübt, die dem statischen Bodendruck zuaddiert wird und so die vom Konus gelieferte Messung beeinflußt. Dieser Einfluß hängt selbstverständlich, von der Einführungsgeschwindigkeit ab. Da dieser sogenannte Reibungslagerdruck durch Reibung verursacht wird, wird dieser Druck wiederum durch das Erdreich vergrößert, das während der Einführung des Preßrohres verdrängt wird, weil dieses Erdreich die Reibung verstärkt.

Obwohl der Reibungsauf lager druck mit Hilf e der mit einer Reibungshülse gemessenen Reibungswerte errechnet werden kann, stellt dies eine sehr zeitraubende Rechenarbeit mit relativ unsicherem Rechenergebnis dar.

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Aufgabe der Erfindung ist die Schaffimg einer Vorrichtung der oben beschriebenen Art, die eine kontinuierliche Messung ermöglicht, ausreichende Querfestigkeit aufweist und so ausgelegt ist, daß die Reibung die ile.oergebnisse nicht beeinträchtigt.

Diese Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch eine Vorrichtung mit einem getrennten Konus mit einer Verbindungsstange, deren oberes Ende innerhalb des Preßrohres gelagert ist, während das untere 'Hilde abdichtend durch die Innenwandung des ireßrolires geführt ist, wobei der Zwischenteil mit Zugmeßgeräten versehen ist, mit deren /IiIfe der an den Konus v/irkende Druck bestimmt werden kann. Das Preßrohr hat dabei einen Außendurchmesser am unteren Ende, der kleiner als der Außendurchmesser des oberen •indes des Konus ist. Insbesondere kann der Teil der Au-enwandung des l'reßrolires in der liähe des unteren Endes wenigstens einmal durch eine gerade oder abgeschrägte Schulter verengt sein. Auf diese iVeise verbleibt ausreichend Raum zur Aufnahme des vom Konus verdrängten Erdreiches, während der Reibungslagerdruck von dem Heßbereich des Konus ferngehalten wird.

Diese Konstruktion und die vorteilhafteste Anordnung sowie Abmessungen der Stufen der Verengung des Rohrgehäuses wurden erst nach sehr langen Versuchen festgestellt. Die Erfindung führt zu einer Vorrichtung, die vollständig zufriedenstellend arbeitet und d.eren Meßergebnisse denjenigen einer Idealmessung entsprechen.

Die Erfindung soll im folgenden unter Berücksichtigung der Zeichnungen näher erläutert werden. Die Zeichnungen zeigen in:

Ti'ig. 1 einen Teil einer Vorrichtung gemäß der Erfindung, teilweise im Schnitt und teilweise in Seitenansicht;

]?ig. 2 eine schematische Darstellung einer bekannten Meßanordnung mit ausfahrbarem Konus und eine graphische Wiedergabe des Erddruckes in der Nachbarschaft des Konus;

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Fig. 3 eine entsprechende Wiedergabe einer anderen bekannten Vorrichtung mit glattem Preßrohr und eine Wiedergabe des entsprechenden Bodendrucks; und in

Fig. 4 eine entsprechende Darstellung der Vorrichtung nach der Erfindung mit dem entsprechenden Bodendruck.

In Fig. 1 ist der untere Teil eines Preßrohres 1 gemäß der Erfindung wiedergegeben, welches in das Erdreich eingedrückt wird. Dieses Preßrohr ist am unteren Ende, wie bei 2 angedeutet, verengt. Außerdem nimmt nach unten der Außendurchmesser wieder über eine oder mehrere gerade oder abgeschrägte Schultern 3 zu. Der Durchmesser des unteren Teiles 4 ist kleiner als der größte Durchmesser eines Heßkonus 5, der* am unteren Ende des Preßrohres angeordnet ist.

Das Preßrohr 1 besitzt eine durchgehende Axialbohrung 6, welche in eine weitere Bohrung 8 über eine Schulter 7 übergeht, wobei sich diese Bohrung bis zum unteren Ende des Rohres erstreckt. In die weitere Bohrung erstreckt sich eine Verbindungsstange 9» die mit dem Konus 5 verbunden ist, und ist mit einem vergrößerten Kopf 10 versehen, der einen diditen Sitz in der Bohrung 8 aufweist und gegen die Schulter 7 anschlägt. Dieser Kopf ist in die Bohrung 8 eingeschraubt und mit einer Ringrille versehen, in welcher ein Dichtring 11 angeordnet ist. Am unteren Ende der Verbindungsstange 9 sind ein oder mehrere Dichtringe 12 vorgesehen, die den Eintritt von Bodenteilchen in die Bohrung 8 verhindern.

An der Außenwandung der Stange 9 sind zwischen dem Kopf 10 und dem Dichtring 12 Spannungsmesser vorgesehen, mit deren Hilfe die auf die Stange 9 ausgeübten Kräfte festgestellt werden können·. Diese Spannungsmesser sind in der Zeichnung nicht wiedergegeben. Durch die Bohrung 13 sind Verbindungsleitungen in Richtung der Bohrung 6 geführt und mit dem über Tage angeordneten Meß- und/oder Aufzeichnungsfjeräten verbunden.

Bevor die Wirkungsweise der oben beschriebenen Vorrichtung er-

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läutert werden soll, wird stierst die Yfirkungsweise der bekannten Vorrichtung nach den Fig. 2 und ? erörtert.

Fig. 2 zeigt eine bekannte Vorrichtaiv; .jit einem Konus, der &ui' einer innerer. Stange montiert int, welche unter Festhalten den Preßrohres 1 nach unten gedruckt wird. Dr.nn wird der λοηιιε 5 dem örtlichen Bodendruck p, ausgesetzt. Da das in diesen Lonur: übergehende Gehäuse sich nach oben verjüngt und der benachbarte Gehäuseteil enger ist, bleibt ausreichend Kaum zur Aufnahm des verdrängten Erdreiches, so daß die Reibung gering und der Reibungslagerdruck vernachlässigbar ist.

Pig. 3 zeigt eine Vorrichtung mit einem glatten Rohr 11, das kontinuierlich in das Erdreich eingepreßt wird, während der euf den Konus 5 ausgeübte Druck durch Zugmeßgeräte gemessen wird, die schematisch durch ein Kreuz angedeutet sind. Die Reibungskraft zwischen dem Rohr 1 und dem Boden wird durch senkrechte Pfeile angedeutet und addiert sich zum statischen Bodendruck P-, , was zur Folge hat, daß der Druck beträchtlich in der Nachbarschaft des Rohres zunimmt. Dies führt zweifellos zu unrichtigen Meßergebnissen.

Fig. 4 zeigt schematisch eine Vorrichtung gemä3 der Erfindung. Auch in diesem Falle ist der Reibungslagerdruck während des Eindrückens des Rohres 1 in den Boden wirksam, was zu einem Anstieg des Bodendruckes führt, welcher jedoch infolge der Verengung oberhalb des Heßkonus im wesentlichen beseitigt wird, so daß an dieser Stelle tatsächlich nur der statische Bodendruck vorherrscht.

Die wirksamste Form der Einschnürung wurde durch viele Experimente und Messungen festgestellt. Auf diese Weise erhält man Meßergebnisse, welche der idealen Korrelation entsprechen, die selbst wiederum mit Hilfe einer diskontinuierlich arbeitenden Vorrichtung bestimmt werden kann.

Auf diese Weise kann das Rohr 1 so ausgelegt werden, daß seine

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lli eglin;; sfeetif;iroit cusreicliend lot, ui.i iuerJcri.lften zu widerstehen und oi:i Verklemmen des Konuo ^:j im Eohr verhindert wird, Irgendwelche r-ncieren Möglichen Γ enri%'"belastungen jcöitnen dadurch r.us.fetlichen v/erden, d?.I nan die Zuguieß^eräte syinmetrisch um die .jtange 9 verbeilt, um derart eine Durchschnittskraft au bestimmen.

- Patentansprüche: -

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Claims (1)

7_ , IS 19832 Ια 01 572 3/il Stichtinr; Waterbouw Γ a t e η t a η s ρ r ü c Ii e

1. )Vorrichtung zur !Bestimmung der Tragfähigkeit des Bodens bestehend aus einen in den Bode:·! einzupressenden Treßrohr und mit einem konusformigeii Ende, welches bezüglich des Rohres
verschiebbar ist, gekennzeichnet durch einen getrennten Konus (5) mit einer Verbindungsstange (9), deren oberen Ende innerhalb des Ireßrohres (1) dichtend gelagert ist, während der Zwischenteil mit Zugmeßgeräten (X)
versehen ist, mit deren Hilfe der auf den Konus wirkende
iiruclc neiobar ist, wobei das ireibrohr (1) e*» am unteren Ende einen AuGendurchniesser aufweist, der kleiner eis der Außen-QurchmeDser des oberen Endes des Konus (5) ist,

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Seil der Außenwandung des !treu.rohres (1) an unteren Ende Mrenigstens einmal durch eine gerade oder abgeschrägte Schulter (3) verengt ist.

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Le e rs e i t e