DE2723087C3 - Gerät zur Bestimmung der Scherfestigkeit von körnigen und kohäsiven Materialien z.B. Böden - Google Patents
Gerät zur Bestimmung der Scherfestigkeit von körnigen und kohäsiven Materialien z.B. BödenInfo
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- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
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Description
Die Erfindung betrifft ein Gerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, w&bei für die Unteransprüche
2 bis 4 Patentschutz nur in Verbindung mit Patentanspruch 1 begehrt wird.
Direkte Schergeräte (Grundbau-Taschenbuch, Band 1, 2. Auflage 1966, Verlag Wilhelm Ernst u. Sohn)
erlauben die Bestimmung der Scherfestigkeit von Materialien (vorzugsweise Böden) bei der Entstehung
von Scherfugen.
Scherfugen entstehen häufig in der Natur und werden im Grundbau bei sehr vielen gebräuchlichen rechnerischen
Standsicherheitsnachweisen angesetzt, z. B. bei Grundbüchern, Böschungsrutschungen, Zugankern,
Baugrubenwänden (siehe z. B. Wernick, E.: Zusammenhänge zwischen der Mantelreibung von zylindrischen
Ankern und Ergebnissen von direkten Scherversuchen, Die Bautechnik, 1977, H. 8, S. 263-267). Die Materialkennwerte
für derartige Scherfugen werden durch bekannte direkte Rahmenschergeräte ermittelt, bei
denen eine Bodenprobe in einer erzwungenen Scherfuge abgeschert wird.
Bei den bekannten direkten Rahmenschergeräten tritt während des Scherversuchs ein Kippen der
Kopfplatte ein. Dieses Kippen wird durch ein genügend großes »Spiel« zwischen oberem Rahmen und Kopfplatte
ermöglicht und zugelassen. Aus vielen Querschnittszeichnungen konventioneller direkter Schergeräte
geht dieses »Spiel« nicht hervor, es ist jedoch immer vorhanden, da sich sonst die Kopfplatte im
oberen Rahmen verklemmen und die tatsächlich in der »Scherfuge« wirkende Auflast verfälscht würde; weiterhin
würde sich ohne ein »Spiel« die Kopfplatte zusammen mit dem gesamten oberen Rahmen schiefstellen.
Diese bekannten Geräte erzeugen infolge der Kippmöglichkeit der Kopfplatte keine Scherfuge
gleichbleibender Dicke in der Scherebene, so daß Volumenänderungen der Probe in der Scherfuge
(angezeigt durch Höhenänderung der Kopfplatte) nicht auf eine konstante Scherfugendicke bezogen werden
können.
Durch die zusätzliche kinematische Freiheit infolge der nicht verhinderten Drehung der Kopfplatte wird im
Probeninneren ein Dehnungszustand erzeugt, der in der Natur vorkommenden Scherfugen nicht entspricht
ίο Durch die zusätzliche kinematische Freiheit wird
deshalb ein niedrigerer Scherwiderstand (z. B. Reibungswinkel) gemessen als bei parallelgeführten Scherversuchen,
wodurch die tatsächliche Materialfestigkeit nicht voll ausgenutzt wird. (WERNICK, E.: Vergleich
und Bewertung von Reibungswinkeln aus Routinelaboruntersuchungen mit Meßwerten aus Pfahlzugversuchen.
5. Donau-Europäische Konferenz für Bodenmechanik und Grundbau, 1977, Bratislava, CSSR, Vol. 1, S.
437-448.)
Die Attraktivität des erfindungsgemäßen und in den Patentansprüchen beschriebenen Gerätes liegt daher
auch darin, daß mit diesem Gerät aufgrund der veränderten Kinematik ein höherer Scherwiderstand
nachgewiesen und ausgenutzt werden kann, als mit bisher gebräuchlichen Schergeräten, insbesondere mit
dem konventionellen direkten Schergerät:
— für den maximalen Reibungswinkel Φρ' eines
Mittelsandes ergaben sich 38,0°, während das parallelgeführte Schergerät einen Winkel von 44,2°
nachweist (Zeile 4). Dies bedeutet eine Steigerung in der Ausnutzung der Scherfestigkeit von
tan 44,2 - tan 38.0
tan 38.0
tan 38.0
- 24%!
für den residuellen Reibungswinkel <TY (nach
größerem Verschiebungsweg) ergab sich für den geprüften Mittelsand eine Steigerung von
lan 34,1 - tan 31.0
tan 31,0
tan 31,0
= 13%.
Die bessere Ausnutzung der Scherfestigkeit von Böden ist von großem volkswirtschaftlichem Interesse:
Sie ist sowohl für Behörden (Ersparnisse bei öffentlichen Investitionen) wie auch insbesondere für Tiefbaufirmen
(niedrigere Angebotspreise) interessant, da es sich bei Erdbauwerken im weitesten Sinne immer um
so große Investitionen handelt und sich der Standsicherheitsbeiwert
meist proportional zu tan Φ' errechnet.
Beschreibung des parallelgeführten Rahmenschergerätes anhand der Zeichnung:
Eine Materialprobe (z. B. Bodenprobe, gestört oder ungestört) wird in den Rahmen des Gerätes (bestehend aus oberem und unterem Rahmen) eingebaut und durch Erzeugung einer Relativverschiebung zwischen oberem und unterem Rahmen abgeschert. Dabei wird die dazu erforderliche Scherkraft über ein Dynamometer gemessen. Die Scherfestigkeit des zu prüfenden Materials wird i. a. unter verschiedenen Auflasten (P) bestimmt, mit denen die Probe über die Kopfplatte belastet wird.
Eine Materialprobe (z. B. Bodenprobe, gestört oder ungestört) wird in den Rahmen des Gerätes (bestehend aus oberem und unterem Rahmen) eingebaut und durch Erzeugung einer Relativverschiebung zwischen oberem und unterem Rahmen abgeschert. Dabei wird die dazu erforderliche Scherkraft über ein Dynamometer gemessen. Die Scherfestigkeit des zu prüfenden Materials wird i. a. unter verschiedenen Auflasten (P) bestimmt, mit denen die Probe über die Kopfplatte belastet wird.
Die Kopfplatte wird im oberen Rahmen durch Walzen-, Kugellager oder ähnlichem so geführt, daß sie
— relativ zum oberen Rahmen — nur eine eindimensionale Bewegung (in senkrechter Richtung) ausführen
kann (infolge Dilatanz oder Kontraktanz der Probe während des Schervorgangs). Der obere Rahmen ist —
ebenfalls durch Walzen- oder Kugellager — gegen ein Widerlager so geführt, daß nur eine Bewegung in
Scherrichtung möglich ist, andere Bewegungen (Schiefstellung) aber ausgeschlossen sind.
Der Probenquerschnitt (in der Scherebenc) kann eine beliebige Form haben (z. B. rechteckig oder quadratisch für gestörte, kreisrund für ungestörte Proben).
Der Probenquerschnitt (in der Scherebenc) kann eine beliebige Form haben (z. B. rechteckig oder quadratisch für gestörte, kreisrund für ungestörte Proben).
Die Parallelführungen können aus Flachkäfigen mit Walzen (siehe Zeichnung oben), aus Walzlagern,
Gleitlagern, Zyünderrollenlagem o. ä. bestehen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Gerät nach Art eines »direkten Schergerätes« zum Bestimmen der Scherfestigkeit von Böden bzw.
kohäsiven und körnigen Materialien mit einem aus zwei Hälften bestehenden Behälter zum Aufnehmen
der Probe, mit einer Scherkraftmeßeinrichtung und einer Einrichtung zur Belastung der Probe mittels
Kopfplatte, wobei die Belastungsrichtung im wesentlichen senkrecht zur Scherebene verläuft,
gekennzeichnet durch derartige Führungen, daß a) die Kopfplatte nur in Belastungsrichtung
beweglich gelagert ist und b) die beiden Hälften des Behälters nur eine Relativbewegung zueinander in
Scherrichtung ausführen.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopfplatte und die beiden Hälften des
ProOenbehälters durch Flachkäfige geführt sind.
3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopfplatte und die Führungen des
Probenbehälters als Bolzen ausgebildet sind, die in einem Hohlzylinder mittels Kugellagern (Kugelhülsen)
geführt werden.
4. Gerät nach Anspruch 1—3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Führungen wechselweise
Flachkäfige, Kugellager bzw. Kugelhülsen, Gleitlager o. ä. verwendet werden.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19772723087 DE2723087C3 (de) | 1977-05-21 | 1977-05-21 | Gerät zur Bestimmung der Scherfestigkeit von körnigen und kohäsiven Materialien z.B. Böden |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19772723087 DE2723087C3 (de) | 1977-05-21 | 1977-05-21 | Gerät zur Bestimmung der Scherfestigkeit von körnigen und kohäsiven Materialien z.B. Böden |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2723087A1 DE2723087A1 (de) | 1978-11-23 |
DE2723087B2 DE2723087B2 (de) | 1979-10-04 |
DE2723087C3 true DE2723087C3 (de) | 1980-06-26 |
Family
ID=6009593
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19772723087 Expired DE2723087C3 (de) | 1977-05-21 | 1977-05-21 | Gerät zur Bestimmung der Scherfestigkeit von körnigen und kohäsiven Materialien z.B. Böden |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2723087C3 (de) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3321237C2 (de) * | 1983-06-11 | 1987-01-29 | Rheinische Braunkohlenwerke AG, 5000 Köln | Vorrichtung zur Untersuchung von Bodenproben auf Scherfestigkeit |
DE3905409A1 (de) * | 1989-02-22 | 1990-08-23 | Peter Wagner | Anordnung zur laborunabhaengigen bestimmung der normalspannungsabhaengigen scherspannung und des dazugehoerigen scherweges an ungestoerten und gestoerten bodenproben |
JP2636181B2 (ja) * | 1994-09-08 | 1997-07-30 | 工業技術院長 | 押出成形用材料の調製方法 |
WO1996025653A1 (en) * | 1995-02-17 | 1996-08-22 | Trautwein Stephen J | Methods and apparatus for measuring double-interface shear in geosynthetics and geomaterials |
DE19806903C2 (de) * | 1998-02-19 | 2000-09-14 | Lausitzer Und Mitteldeutsche B | Gerät für montone und zyklische Scherung zur Untersuchung von Bodenproben |
CN104697865B (zh) * | 2015-03-27 | 2016-10-26 | 山西省交通科学研究院 | 沥青混凝土面层材料抗剪性能研究设备 |
-
1977
- 1977-05-21 DE DE19772723087 patent/DE2723087C3/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2723087B2 (de) | 1979-10-04 |
DE2723087A1 (de) | 1978-11-23 |
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