DE3005710C2 - Process for the determination of deformation parameters of substances, in particular of building materials and subsoil - Google Patents

Process for the determination of deformation parameters of substances, in particular of building materials and subsoil

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DE3005710C2
DE3005710C2 DE19803005710 DE3005710A DE3005710C2 DE 3005710 C2 DE3005710 C2 DE 3005710C2 DE 19803005710 DE19803005710 DE 19803005710 DE 3005710 A DE3005710 A DE 3005710A DE 3005710 C2 DE3005710 C2 DE 3005710C2
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punch
deformation
stamp
diameter
load
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Vladislav M. Leningrad Bogomolov
Ilja A. Gimpelson
Viktor N. Uchta Morosov
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LENINGRADSKIJ FILIAL GOSUDARSTVENNOGO PROEKTNO-IZYSKATEL'SKOGO I NAUCNO-ISSLEDOVATEL'SKOGO INSTITUTA AEROPROEKT LENINGRAD SU
SEVERNYJ FILIAL VSESOJUZNOGO NAUCNO-ISSLEDOVATELS'KOGO INSTITUTA PO STROITEL'STVU MAGISTRAL'NYCH TRUBOPROVODOV UCHTA SU
Original Assignee
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D1/00Investigation of foundation soil in situ
    • E02D1/02Investigation of foundation soil in situ before construction work
    • E02D1/022Investigation of foundation soil in situ before construction work by investigating mechanical properties of the soil

Description

dadurch gekennzeichnet, daßcharacterized in that
— der Stempel mit vorgegebenem Durchmesser einer anwachsenden Krafteinwirkung ausgesetzt wird, bis die Bewegungsstrecke des Stempels einen Wert von 0.03 bis 10 Stempeldurch/nesscr erreicht.- The punch with a given diameter is exposed to an increasing force until the movement distance of the stamp reaches a value of 0.03 to 10 stamp diameter / nesscr.
— danach allmählich die Belastung des Stempels verringert wird und- then gradually the load on the punch is reduced and
— die elastischen Bewegungen des Stempels gemessen werden.- the elastic movements of the punch are measured.
2. Verfahren zur Bestimmung der Deformationskennwerte nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß in Baumaterialien der Stempel einer Krafteinwirkung ausgesetzt wird, bis die Bewegungsstrecke des Stempels 0,03 b,h 0.3 Stempeldurchmesser beträgt2. A method for determining the deformation parameters according to claim 1, characterized in that In building materials, the punch is subjected to a force until the distance of movement of the punch 0.03 b, h 0.3 punch diameter
3. Verfahren .zur Bestimmung der Deformationskennwerte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einer homogenen Schicht eines Erdbodens der Stempel so weit belastet wird, bis seine Bewegungsstrecke 0,05 bis 1,0 Stempeldurchmesser beträgt.3. Method for determining the deformation characteristics according to claim 1, characterized in that In a homogeneous layer of the ground, the stamp is loaded until its range of motion Is 0.05 to 1.0 punch diameter.
4. Verfahren zur Bestimmung der Deformationskennwerte nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß in einer inhomogenen Schicht eines Erdbodens der Stempel so weit belastet wird, daß seine Bcwegungssirekke 0,2 bis 1,0 Durchmesser des Stempels beträgt,4. A method for determining the deformation parameters according to claim 1, characterized in that In an inhomogeneous layer of the ground, the stamp is so heavily loaded that its movement sirekke 0.2 to 1.0 diameter of the punch is,
— danach der Stempel mit einer Geschwindigkeit von 0,001 bis 0,1 m/s bei ununterbrochener Registrierung des Widerstands der Schicht auf einem 1 bis 10 Stempcldurchmesser langen Abschnitt bewegt wird.- then the stamp at a speed of 0.001 to 0.1 m / s with uninterrupted registration of the resistance of the layer is moved on a 1 to 10 punch diameter long section.
— anschließend die Belastung des Stempels aufgehoben und die elastischen Bewegungen des Stempels gemessen werden.- then the load on the punch is lifted and the elastic movements of the punch be measured.
5. Verfahren zur Bestimmung der Deformationskennwerte nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Stempels nach folgender Formel festgelegt wird:5. A method for determining the deformation parameters according to claim 3 or 4, characterized in that that the diameter of the punch is determined according to the following formula:
wobeiwhereby
d — der Durchmesser des Stempels.
k — eine Konstante,
•»o d\ — der mittlere Durchmesser der Bodenteilchen ist, wobei t/i < 0.02 mist.
d - the diameter of the punch.
k - a constant,
• »o d \ - is the mean diameter of the soil particles, where t / i <0.02 mist.
b. Verfahren zur Bestimmung der Deformationskennwerte nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, dall in sandigen, gut entwässernden Böden der Stempel mit einer Geschwindigkeit von 0.01 bis 5 m/s über eine Strecke von 0.2 bis 10 Stempcldurchmesser bewegt wird. b. Method for determining the deformation parameters according to claim 1, characterized in that in sandy, well-draining soils the punch is moved at a speed of 0.01 to 5 m / s over a distance of 0.2 to 10 punch diameter.
7. Verfahren zur Bestimmung der Deformationskennwerte nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet. d;iß — in Probekörpern und Konstruktionselement mit geringen Querabmessungen der Stempel einer Kraft-7. A method for determining the deformation parameters according to claim I. characterized. d; eat - in test specimens and construction elements with small transverse dimensions, the stamp of a force
einwirkung ausgesetzt wird, bis seine Bewegungsstrecke 0.03 bis 1,0 Stempeldurchmesser beträgt.
— die Ausbreitung der aktiven Deformationszone durch einen Wert begrenzt wird, der folgender Bedingung entspricht:
is exposed until its movement distance is 0.03 to 1.0 punch diameter.
- the expansion of the active deformation zone is limited by a value that corresponds to the following condition:
0.15 L < D< \.0L 0.15 L <D <\ .0L
wobeiwhereby
L — die geringste Abmessung des Probekörpers bzw. Dicke des Konstruktionselements, und L - the smallest dimension of the specimen or thickness of the construction element, and
D — die größte Abmessung der aktiven Deformationszone ist. D - is the largest dimension of the active deformation zone.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung von Deformationskennwerten von Stoffen, inslxsomlewi re von Baumaterialien und Baugrund gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs I.The invention relates to a method for determining deformation parameters of substances, inslxsomlewi re of building materials and subsoil according to the preamble of claim I.
Die vorliegende Krrimliing kann bei liiiugriiiultinlorsiicluingen für die liirichlimj! verschiedener li;iuproji:klc.The present Krrimliing can be used at liiiugriiiultinlorsiicluingen for the liirichlimj! different li; iuproji: klc.
wie Wohnhäuser, liulusirieanhigen. Brücken,Tunnel. Untergrundbahnen, l-'lugpläize und Straßen, bei der I Inter siichung der Higcnschiificn von Stein und steinähnlichem Material, bei der Kontrolle der Eigenschaften von Stoffen in fertigen Elementen. Konstruktionen und Probekörpern und bei der Kontrolle der Dichte von Auf-like apartment buildings, liulusirieanan. Bridges, tunnels. Subways, l'lugpläize and roads, at the I Inter securing the characteristics of stone and stone-like material, in controlling the properties of Fabrics in finished items. Constructions and test specimens and when checking the density of constructions
ti5 schütiungcn und Staudämmen verwendet werden.ti5 barriers and dams are used.
Bekannt ist ein Verfahren zur Bestimmung der Deformationskennwsrte durch einachsige Belastung des Probekörpers und Messung der Deformation des Körpers. Der sorgfältig hergestellte Probekörper wird an seinen Stirnflächen belastet. Während der Untersuchung wird die Deformation des Probekörpers gemessen undA method for determining the deformation characteristics by uniaxial loading of the is known Test specimen and measurement of the deformation of the body. The carefully manufactured test specimen is sent to loaded on its end faces. During the investigation, the deformation of the specimen is measured and
die ihr entsprechende Belastung festgelegt. An Hand der Meßergebnisse bestimmt man die Deformationskennwerte — den Deformationsmodul und den Elastizitätsmodul.the corresponding load is determined. The deformation parameters are determined on the basis of the measurement results - the modulus of deformation and the modulus of elasticity.
Das bekannte Verfahren ermöglicht nicht die Bestimmung der Deformationseigenschaften des Materials in einer Konstruktion oder Anlage. In einigen Fällen, z.B. bei der Untersuchung von Betonen, führt dieses Verfahren zu Abweichungen infolge ungenügender Obereinstimmung der Eigenschaften des Betons in Probekörpern und in realen Konstruktionen. Die Bedingungen beim Einbringen, Verdichten und Erhärten des Betons in Probekörpern und in Konstruktionen sind immer unterschiedlich.The known method does not allow the deformation properties of the material in a construction or plant. In some cases, e.g. when examining concrete, this leads Procedure for deviations due to insufficient congruence of the properties of the concrete in test specimens and in real constructions. The conditions for placing, compacting and hardening the concrete in test specimens and in constructions are always different.
Das Kompressionsverfahren — ein Verfahren zur Laboruntersuchung der Deformationseigenschaften von Baugrund — ist dem oben beschriebenen Verfahren ähnlich. Die der Schürfung oder dem Bohrloch entnommene Bodenprobe wivd in das Kompressionsgerät eingelegt und einer Krafteinwirkung unterzogen. Nach dem ursprünglichen Nivea der Bodenprobe im Gerät und der Veränderung der Höhe der Probe zieht man Rückschlüsse über die Deformierbarkeit des zu untersuchenden Baugrunds.The compression method - a method of laboratory investigation of the deformation properties of Subsoil - is similar to the procedure described above. The one taken from the prospect or borehole Soil sample was placed in the compression device and subjected to a force. According to the original The level of the soil sample in the device and the change in the height of the sample are used to draw conclusions on the deformability of the subsoil to be examined.
Beim Transport, bei der Aufbewahrung und beim Einlegen in das Gerät können sich die Eigenschaften der Bodenprobe ändern, wodurch der praktische Wert des bekannten Verfahrens sinkt. Außerdem kann nicht jeder Baugrund in Form von fcrdproben unter Erhaltung der natürlichen Eigenschaften entnommen werden, und einige Bodenarten können, überhaupt nicht heraufgeholt werden.The properties of the Change the soil sample, which reduces the practical value of the known method. Besides, not everyone can Building ground can be taken in the form of ground samples while preserving the natural characteristics, and some types of soil cannot be brought up, at all.
Aus diesen Gründen wird in der Praxis der Baugrunduntersuchungen ein feldmäßiges Verfahren zur Untersuchung des Baugrunds am Ablagerungsort, das pressiometrische Verfahren, angewendet. In das Bohrloch wird ein in horizontaler Richtung leicht deforrnierbarer Ballon hinabgelassen. Ausgehend von den bekannten Werten des Druckes im Ballon und der Volumenvergrößerung des Ballons bestimmt man die Deformierbarkeil des Bodens in horizontaler Richtung. Das Verfahren ist bei isotropen Böden anwendbar, in denen die f'ohrlochwändc nicht befesiigl zu werden brauchen, in der Praxis begegnet man jedoch am häufigsten anisoirupin Böden, deren Eigenschaften in vertikaler und horizoi^aler Richtung unterschiedlich sind. Bei anisotropen Böden liefert das pressiometrische Verfahren in einigen Fällen erhebliche Abweichungen.For these reasons, in practice, the subsoil investigation is a field-based method of investigation of the subsoil at the disposal site, the pressiometric method is used. In the borehole is a balloon that is easily deformable in the horizontal direction is lowered. Based on the known values the pressure in the balloon and the increase in volume of the balloon determine the deformable wedge of the Bottom in the horizontal direction. The method can be used in isotropic soils in which the f'ohrlochwändc do not need to be attached, in practice, however, the most common anisoirupine soils are found, whose properties are different in the vertical and horizontal directions. Provides in anisotropic soils the pressiometric method in some cases significant deviations.
Ferner ist ein Verfahren der gattungsgemäßen Art bekannt, bei dem der Boden am natürlichen Ablagerungsort in einer Schürfung oder einem Bohrloch unter Benutzung von Stempeln untersucht wird (s. J. G. Trofimenkow, L N. Worobkow »Feldmäßige Untersuchungsmethoden der Baueigenschaften von Böden«. Verlag Stroiisdal, Moskau, 1974. S. 57. russ.).Furthermore, a method of the generic type is known in which the soil is at the natural deposition site is examined in a prospect or a borehole using punches (see J. G. Trofimenkow, L N. Vorobkow "Field-based methods of investigation of the structural properties of soils". Publishing house Stroiisdal, Moscow, 1974. p. 57. russian).
Dieses Verfahren beinhaltet die Vorbereitung der Untersuchungsstelle durch Anlegen einer Schürfung oder eines Bohrlochs, die Reinigung der Kontaktfläche, das Aufstellen eines Stempels, dessen Belastung mit einer zunehmenden Last, die Messung der Bewegung des Stempels und die Errechnung des Deformationsmoduls für den geradlinigen Abschnitt der Abhängigkeit des Absinkens des Stempels von der Belastung.This procedure includes the preparation of the investigation site by creating a prospect or of a borehole, cleaning the contact surface, setting up a punch, loading it with a increasing load, measuring the movement of the punch and calculating the deformation modulus for the straight line section of the dependence of the sinking of the punch on the load.
Der Durchmesser des in der modernen Praxis der Baugrunduntersuchung verwendeten Meßstempels liegt zwischen 300 mm (in Bohrlöchern) und 800 mm (in Schürfungen).The diameter of the measuring stamp used in the modern practice of soil investigation is between 300 mm (in boreholes) and 800 mm (in trenches).
Erheblichen Einfluß auf die Untersuchungsergebnisse üben die Anfangsbedingungen der Untersuchung aus, und zwar der anfängliche undichte Kontakt zwischen dem Boden und der Sohle des Stempels und außerdem die Zerstörung der Struktur und die Auflockerung des Bodens in einem gewissen Volumen infolge des Vortriebs des Bohrlochs.The initial conditions of the investigation exert a considerable influence on the test results, namely the initial leaky contact between the bottom and the sole of the stamp and also the Destruction of the structure and loosening of the soil in a certain volume as a result of the propulsion of the Borehole.
Das Verfahren ist arbeitsaufwendig, erfordert viel Zeil für eine Untersuchung und wird daher vorrangig bu Haugrunduntersuchungen für sehr große Bauwerke verwendet.The procedure is labor-intensive, requires a lot of time for an examination, and is therefore given priority Basic investigations used for very large structures.
Das Problem der Ermittlung von Informationen über die Deformierbarkeit des Materials und des Baugrunds in erforderlichem Umfang ist äußerst aktuell, da bei Vorliegen der soeben erwähnten informationen z. B. die Baukosten ohne Verringerung der Zuverlässigkeit der Nutzungseigenschaften verringert werden können.The problem of obtaining information about the deformability of the material and the subsoil to the extent necessary is extremely up-to-date, since if the information just mentioned is available, e.g. B. the Construction costs can be reduced without reducing the reliability of the usage properties.
Die Betrachtung des Zusammenwirkens der Hochbaukonstruktionen, der Fundamente und der Boddigründung ermöglicht die Erstellung einer optimalen ingenieurtechnischen Lösung. Wenn genügend Information vorhanden ist. kann der Einfluß einer ungleichmäßigen Setzung der Bodengründung auf ein Minimum reduziert werden, wodurch die Anforderungen an die umschließenden Konstruktionen gesenkt, die Wärme- und Schalldämmung des Bauwerks gewährleistet und das Niveau des Spannungszustands in statisch unbestimmten tragenden Konstruktionen gesenkt werden kann.The consideration of the interaction of the building structures, the foundations and the Bodden foundation enables the creation of an optimal engineering solution. If enough information is available. the influence of uneven settlement of the ground foundation can be reduced to a minimum which reduces the requirements for the enclosing structures, the heat and sound insulation of the structure guaranteed and the level of stress in statically indeterminate load-bearing Constructions can be lowered.
Fine zuverlässige Information über die Deformationseigenschaften von Bodengründungen von Bauwerken ermöglicht in der überwiegenden Mehrzahl der Fälle eine Erhöhung der Nutzlast der Bodengründung.Fine reliable information about the deformation properties of soil foundations of buildings enables the payload of the foundation to be increased in the vast majority of cases.
l!s isi somit Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Bestimmung von Deformaiionskennwerten von Stoffen, insbesondere von Baumaterialien und Baugrund vorzuschlagen, mit dem die Produktivität der Stempeluntersui-hting. und die Genauigkeit und der Umfang der Information übe." die Deformationskennwerte des Materials, die in der Praxis der Baugrunduntersuchung Verwendung finden, erhöht werden können.The object of the invention is therefore a method for determining deformation parameters of substances, in particular to propose building materials and subsoil, with which the productivity of the stamp investigation. and the accuracy and the scope of the information about "the deformation characteristics of the material, which are used in the practice of subsoil investigation can be increased.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in einem Verfahren zur Bestimmung voü Deformationskennwenen von Stoffen, insbesondere von Baumaterialien und Baugrund, bei dem auf den zu untersuchenden Stoff ein Stempel gesel/l wird, auf den mit einer Kraft eingewirkt und, die eine Bewegung des Stempels infolge der Deformation des zu untersuchenden Stoffes verursacht, die Bewegung des Stempels gemessen und auf der Grundlage der Messung der Deforniaiionsmodul des Stoffes errechnet wird, erfindungsgemäß der Stempel mit vorgegebenem t>o Durchmgsscr einer anwachsenden Krafteinwirkung ausgesetzt wird, bis die Bewegungsstrecke des Stempels einen Wert von 0.OJ bis 10 .Stempeldurchmesser erreicht, danach allmählich die Belastung des Stempels verringert wird und die elastischen Bewegungen des Stempels gemessen werden.The object is achieved in that in a method for determining deformation characteristics of Substances, in particular of building materials and building ground, with a stamp on the substance to be examined gesel / l is acted on with a force and that a movement of the punch as a result of the deformation of the substance under investigation caused the movement of the stamp and measured on the basis of the Measurement of the deformation modulus of the substance is calculated, according to the invention the stamp with a predetermined t> o Durchmgsscr is exposed to an increasing force until the distance of movement of the punch reaches a value of 0.OJ to 10. punch diameter, then gradually reduces the load on the punch and the elastic movements of the punch are measured.
Bei Untersuchungen von Baumaterialien mit Hilfe eines Stempels ist es zweckmäßig, ihn einer Krafteinwirkung auszusetzen, bis die Bewegungsstrecke des Stempels 0.03 bis OJ Stempeldumhmesser beträgt.When examining building materials with the help of a stamp, it is useful to apply a force to it suspend until the travel distance of the punch is 0.03 to OJ punch diameter.
Bei der Untersuchung einer homogenen Schicht eines Erdbodens wird der Stempel so weit belastet, daß seine Hewegungsstrcckc 0.05 bis 1,0 Stempeldurchmesser beträgt.When examining a homogeneous layer of soil, the stamp is so heavily loaded that its Hewegungsstrcckc 0.05 to 1.0 punch diameter.
Bei der Untersuchung einer in vertikaler Richtung inhomogenen Schicht eines Erdbodens ist es am vorteilhaf-When examining a layer of the ground that is inhomogeneous in the vertical direction, it is best to
testen, den Stempel so weit zu belasten, daß seine Bewegungsstrecke 0,2 bis 1.0 Stempeldurchmcsscr bciriijii. danach den Stempel mit einer Geschwindigkeit von 0,001 bis 1,0 m/s bei ununterbrochener Registrierung des Widerstands der Schicht auf einem 1 bis 10 Stempeldurchmesser langen Abschnitt zu bewegen, anschließend die Belastung des Stempels aufzuheben und die elastischen Bewegungen des Stempels zu messen.test to load the punch so much that its range of motion 0.2 to 1.0 punch diameter bciriijii. then the stamp at a speed of 0.001 to 1.0 m / s with uninterrupted registration of the Resistance to move the layer on a 1 to 10 punch diameter section, then the Remove the load on the punch and measure the elastic movements of the punch.
Bei Untersuchungen von homogenen und inhomogenen Schichten eines Erdbodens mit Hilfe eines Stempels muß der Durchmesser des Stempels nach folgender Formel ausgewählt werden:When examining homogeneous and inhomogeneous layers of a soil with the help of a stamp the diameter of the punch must be selected according to the following formula:
d — Durchmesser des Stempels:
k — eine Konstante:
d - diameter of the punch:
k - a constant:
d\ — der mittlere Durchmesser der Bodenteilchen ist, wobei d\ < 0.02 m ist. d \ - is the mean diameter of the soil particles, where d \ <0.02 m.
Bei der Bestimmung der Dcformalionskennwcrte von sandigen, gut entwässernden Böden wird der Stempel mit einer Geschwindigkeit von 0.01 bis 5 m/s über eine Strecke von 0.2 bis 10 Stciupcldui chinesser bewegt.When determining the dcformalion parameters of sandy, well-draining soils, the stamp moved at a speed of 0.01 to 5 m / s over a distance of 0.2 to 10 Stciupcldui chinesser.
Bei der Untersuchung von Probekörpern eines Materials und von Knnstrukiinnselcmentcn mit iicrin^ct! Querabmessungen wird der Stempel über eine Strecke von 0,03 bis 1.0 Stcmpcldurchmesser bewegt, wobei die i»L· t iw** ΠοΓλπτ>ι» ImncvAD*« ilnr/'h *»in**r» \A/*»rI Κοπγλπ7Ι mi tr rl Λ tr f*"»li»*^r»*-|i»r Tif*rlir\i-tt ι η if »*ntvrvri*'hl ■ When examining test specimens of a material and of structural elements with iicrin ^ ct! In transverse dimensions, the punch is moved over a distance of 0.03 to 1.0 pcs Κοπγλπ7Ι mi tr rl Λ tr f * "» li »* ^ r» * - | i »r Tif * rlir \ i-tt ι η if» * ntvrvri * 'hl ■
0.15/. < D < 1.0/.0.15 /. < D < 1.0 /.
L — die geringste Abmessung des Probekörpers, bzw. Dicke des Konstruktionsclements und
D — die größte Abmessung der aktiven Deformationszone ist.
L - the smallest dimension of the specimen, or thickness of the construction element and
D - is the largest dimension of the active deformation zone.
Die Anwendung der vorliegenden Erfindung ermöglicht es. den Einfluß ungleichmäßiger Setzungen von Bodengründungen mit erheblichen Werten auf den Spannungszustand von Tief- und Hochbaukonstruktionen auszuschließen. Eine Senkung des Niveaus des durch ungleichmäßige Setzungen hervorgerufenen Spannungv und Deformationszustandes ermöglicht den Einsatz leichterer Konstruktionen. Die Gewinnung von Informationen über die Dcformationseigenschaften von Baugrund und Konstruktionsmaterialien in ausreichendem Umfang eröffnet die Möglichkeit einer rationelleren Projektierung von Fundamenten mit geringeren Kosten bei gleichzeitiger Erhöhung der Zuverlässigkeit der Nutzung der umschließenden und Tragkunstruktionen. Die Dauer und Kosten der Baugrunduntersuchungen sind im Verhältnis zu dem herkömmlichen fcldmäßigcn Bestimmungsverfahren zur Bestimmung des Deformationsmoduls des Baugrunds wesentlich geringer.
Der Prozeß der Bestimmung der Deformationskennwerte des Materials sowohl von Probekörpern als auch in Konstruktionen wird vereinfacht.
Use of the present invention makes it possible. to exclude the influence of uneven settlement of ground foundations with considerable values on the state of stress of civil engineering and building structures. Lowering the level of stress and deformation caused by uneven settlement enables the use of lighter constructions. Obtaining sufficient information about the deformation properties of subsoil and construction materials opens up the possibility of more rational planning of foundations at lower costs while increasing the reliability of the use of the surrounding and structural structures. The duration and costs of the subsoil examinations are significantly lower in relation to the conventional physical determination method for determining the deformation modulus of the subsoil.
The process of determining the deformation characteristics of the material, both in specimens and in constructions, is simplified.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Beispielen sowie der Zeichnung näher erläutert. Es /cigtThe invention is explained in more detail below with reference to examples and the drawing. It / cigt
Fig. 1 die Abhängigkeit der Bewegung eines Stempels von der Größe der Belastung entsprechend der Erfindung;Fig. 1 shows the dependence of the movement of a punch on the size of the load according to the Invention;
Fig· 2 die Abhängigkeit der Bewegung eines Stempels von der Größe der Belastung im Untersuchungsregime und die Abhängigkeit der Veränderung des Widerstands des Mediums von der Tiefe entsprechend der Erfindung. FIG. 2 shows the dependence of the movement of a stamp on the size of the load in the examination regime and the dependence of the change in the resistance of the medium on the depth according to the invention.
Die Durchführung des Verfahrens beginnt mit der Vorbereitung der Untersuchungsstelle. Bei der Untersuchung von Konstruktionselemente^ Probekörpern eines Materials oder eines Baugrunds besteht die Vorbercitung der Untersuchungsstelle in der Festlegung der Untersuchungsstelle und in einer sorgfältigen Reinigung des Abschnitts der Fläche des Kontakts mit dem Stempel.The implementation of the procedure begins with the preparation of the investigation site. During the examination of construction elements ^ test specimens of a material or a subsoil is the preparation the examination body in determining the examination site and in a careful cleaning of the Section of the area of contact with the stamp.
Bei der Untersuchung eines Materials, z. B. von Beton oder Baugrund, wird ein Bohrloch angelegt mit anschließender Vorbereitung der Bohrlochsohle für die Untersuchung.When examining a material, e.g. B. of concrete or subsoil, a borehole is created with subsequent preparation of the bottom of the borehole for the investigation.
Der Versuchsprozeß besteht im Belasten des zu untersuchenden Materials eines Mediums, z. B. eines Bodenabschnitts, von Elementen, Konstruktionen, Probekörpern, und in der Darstellung der Abhängigkeit der Bewegung S(Fig. 1) des Stempeis von der Größe Pder Belastung. Bei der Verarbeitung der Meßwerte wird tür Abschnitt A der Abhängigkeit der Bewegung S des Stempels von der Belastung P benutzt, der von den Koordinaten Smm und 5mJ, begrenzt ist, wobei S„,;„ die minimale Größe der Bewegung des Stempels, die für die Bestimmung der Deformationskennwerte benutzt wird, und Sma, die maximale Größe der Bewegung des Stcmpels, die während des Versuchsprozesses erreicht wird, bedeutet.The test process consists in loading the material to be examined in a medium, e.g. B. a floor section, of elements, constructions, test specimens, and in the representation of the dependence of the movement S (Fig. 1) of the stem on the size P of the load. When processing the measured values, section A uses the dependence of the movement S of the punch on the load P , which is limited by the coordinates S mm and 5 mJ , where S ",;" is the minimum magnitude of the movement of the punch which is used to determine the deformation characteristics, and Sma, the maximum amount of movement of the stem that is achieved during the test process.
Jeder beliebige Punkt dieser Abhängigkeit kann für die Bestimmung des Deformationskennwerte, d. h. des Deformationsmoduls auf dem Ast 1 der Belastung des Stempels und des Elastizitätsmoduls auf dem Ast 2 der Entlastung des Stempels, verwendet werden.Any point of this dependency can be used to determine the deformation characteristic, i. H. of Deformation modulus on branch 1 of the load on the punch and the modulus of elasticity on branch 2 of the Relief of the stamp, can be used.
Die Genauigkeit der Bestimmung der Deformationskennwerte steigt mit der Erhöhung des Niveaus des Spannungszustands des Mediums, der durch den belasteten Stempel erzeugt wird.The accuracy of the determination of the deformation parameters increases with the increase in the level of the State of tension of the medium, which is generated by the loaded punch.
Die Größe der Bewegung Sdes Stempels, die bei der Verarbeitung der Versuchsergebnisse beachtet werden kann, wird durch die Qualität der Vorbereitung der Oberfläche, die Art des Materials bzw. Baugrunds und dessen Zustand vorherbestimmt und kann in weiten Grenzen schwanken, und zwarThe magnitude of the movement S of the ram, which is taken into account when processing the test results can, is determined by the quality of the preparation of the surface, the type of material or subsoil and its State predetermined and can fluctuate within wide limits, namely
0.03 d < S < 0,3 d 0.03 d <S <0.3 d
— bei der Untersuchung von Baumaterialien in der Konstruktion eines Probekörpers;- when examining building materials in the construction of a test specimen;
0,05 d < S < 1,0 t/0.05 d <S < 1.0 t /
— bei der Untersuchung homogener Schichten von Erdboden:- when examining homogeneous layers of soil:
0.2 c/< S < 1.0 d 0.2 c / < S < 1.0 d
bei der Untersuchung inhomogener Schichten von Erdboden, - when examining inhomogeneous layers of soil,
worinwherein
</ — Durchmesser des Meßstempels ist.</ - the diameter of the measuring ram.
Die oben angegebenen Werte sind auf G^rind experimenteller Untersuchungen ermittelt worden.The values given above have been determined on the basis of experimental investigations.
Ebenfalls auf der Grundlage von Experimenten ist der Durchmesser des Stempels bei der Prüfung von homogenen und inhomogenen Erdschichten festgelegt worden, der nach folgender Formel bestimmt wird:Also on the basis of experiments is the diameter of the punch when testing homogeneous and inhomogeneous layers of earth, which is determined according to the following formula:
worinwherein
(/ — der Durchmesser des Stempels:(/ - the diameter of the punch:
./. — drr miniem Durchmesser der Erdteilchen:./. - drr miniem diameter of the earth particles:
k — eine Konstante ist. k - is a constant.
Zur Festlegung der Gesetzmäßigkeit der Veränderung des Deformationsmoduls einer nach der Tiefe inhomogenen Schicht eines Erdbodens schließt man die Untersuchung der Decke der Schicht mit einer Bewegung des Stempels mit einer Geschwindigkeit von 0.001 bis 0.1 m/s bei ununterbrochener Registrierung des Widerstands der Schicht auf dem Abschnitt 3 (F i g. 2) der Bewegung, dessen Länge I bis lOStempcldurchmcsser beträgt, ab.To determine the regularity of the change in the deformation modulus of an inhomogeneous depth Layer of a soil concludes the study of the ceiling of the layer with a movement of the Stamp with a speed of 0.001 to 0.1 m / s with uninterrupted registration of the resistance the layer on the section 3 (Fig. 2) of the movement, the length of which is 1 to 10 temp. diameter.
Die Begrenzung der Bewegung S des Stempels auf eine Strecke mit einer Länge von 1 bis 10 Stempeldurchmessern erklärt sich daraus, daß bei diesen Werten der Wegstrecke S des in das Medium versenkten Stempels die Erhaltung der Form der Wände des durch den sich bewegenden Stempel gebildeten Lochs gewährleistet wird.The limitation of the movement S of the punch to a length of 1 to 10 punch diameters is explained by the fact that with these values the distance S of the punch sunk into the medium ensures that the shape of the walls of the hole formed by the moving punch is maintained will.
Bei der Untersuchung sandiger, gut filternder Böden kann die Durchführungsgeschwindigkeit der Versuche wesentlich erhöht werden. Den Stempel bewegt man dann mit einer Geschwindigkeit von 0,5 bis 5,0 m/s auf einer Strecke mit einer Länge von 0,2 bis 10 Stempeldurchmessern.When examining sandy, well-filtering soils, the speed at which the tests can be increased significantly. The stamp is then moved at a speed of 0.5 to 5.0 m / s a line with a length of 0.2 to 10 punch diameters.
Die oben angegebenen Grenzwerte sind auf der Grundlage experimenteller Untersuchungen ermittelt worden. The limit values given above have been determined on the basis of experimental investigations.
Bei der Untersuchung des Materials eines Mediums mit begrenzten Abmessungen (Konstruktion, Probekörper) wird der Stempel um 0.03 bis 1.0 Stempeldurchmesser bewegt, wobei die Ausbreitung der akti\ cn Deforma- sr> lions/one Dbegrenzt ist.When examining the material of a medium with limited dimensions (construction, test specimen), the punch is moved by 0.03 to 1.0 punch diameter, whereby the spread of the active deformations r > lions / one D is limited.
0.15 L < D < 1.0 L 0.15 L <D < 1.0 L
wobeiwhereby
D — die größte Abmessung der aktiven Deformationszone: D - the largest dimension of the active deformation zone:
/. — die Dicke des Konstruktionselements, bzw. die geringste Abmessung des Probekörpers:/. - the thickness of the construction element or the smallest dimension of the test specimen:
0.15 /. — die untere Grenze der Ausbreitung der aktiven Deformationszone:0.15 /. - the lower limit of the expansion of the active deformation zone:
1.0 L — die obere Grenze der Ausbreitung der aktiven Defonnationszone ist.1.0 L - is the upper limit of the expansion of the active defonnation zone.
Die Einhaltung der oberen Grenze gewährleistet die Ganzheit (Unversehrtheit) der Konstruktion bzw. des Probekörpers.Compliance with the upper limit ensures the integrity (integrity) of the construction or the Specimen.
Als aktive Deformationszone bezeichnet man die Zone, jenseits deren Grenzen die Ausbreitung der Deformation vernachlässigt werden kann.The active deformation zone is the zone beyond which the deformation spreads can be neglected.
Im folgenden wird die Erfindung durch konkrete Durchführungsbcispiele erläutert, die die Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens an Hand von Ergebnissen der Untersuchung von Baumaterialien und Baugrund bestätigen.In the following the invention is illustrated by specific implementation examples that enable the implementation of the Method according to the invention on the basis of the results of the investigation of building materials and subsoil confirm.
Zu den Baumaterialien gehören natürliche und künstliche Materialien, die in umschließenden (nichtragenden) und Tragkonstruktionen verschiedener Bauwerke eingesetzt werden, und zwar Beton. Keramik. Ziegelstein, Kalkslein. Marmor.Gips.Building materials include natural and man-made materials that are used in enclosing (non-structural) and supporting structures of various structures are used, namely concrete. Ceramics. Brick, Lime. Marble plaster
Beispiel 1example 1
Untersucht wurde Beton in einer Konstruktion.Tabelle 1 zeigt die Versuchsergebnisse mit einem Stempel von 8 mm Durchmesser.Concrete in a construction was examined. Table 1 shows the test results with a stamp from 8 mm diameter.
Tabelle 1Table 1
Belastung des 16 32 48 64 80 96 112 80 48 16 0Load of the 16 32 48 64 80 96 112 80 48 16 0
Stempels in M N/m2 Stamp in MN / m 2
Wegstrecke des 0.052 0.080 0.138 0.204 0.286 0388 053 052 0.49 0.46 0.41Distance of the 0.052 0.080 0.138 0.204 0.286 0388 053 052 0.49 0.46 0.41
Stempels in mmStamp in mm
Die Veiwertung der Versuchsergebnisse ermöglicht die Bestimmung des Deformationsmoduls von Beton nach dem Ast 1 (Fig. 1) der Belastung des Stempels (16—112 MN/m2) (Tat !) und des Elastizitätsmoduls von Beton nachdem Ast 2(F ig. l)der Entlastung des Stempels (112—0 MN/m2).The evaluation of the test results enables the deformation modulus of concrete according to branch 1 (Fig. 1), the load on the punch (16-112 MN / m 2 ) (Tat!) And the modulus of elasticity of concrete according to branch 2 (Fig. 1) to be determined ) the relief of the punch (112-0 MN / m 2 ).
Während des Versuchsprozesses wurde rechnerisch die Ausbreitung der Deformaiions/one für die Gewührleistung der Ganzheit (Unversehrtheit) der Konstrukion kontrolliert.During the test process, the spread of the deformaiions / one for the guaranteed performance was calculated the integrity (integrity) of the construction is controlled.
Beispiel 2Example 2
Untersucht wurde Ziegelstein mit einem Stempel von 3,6 mm Durchmesser. Tabelle 2 enthält die Versuchungsergebnisse. Bricks with a 3.6 mm diameter punch were examined. Table 2 contains the trial results.
Tabelle 2Table 2
Belastung des Stempels 120 240 360 480 360 240 120 0Load on the punch 120 240 360 480 360 240 120 0
in MN/m2 in MN / m 2
Wegstrecke des Stempels 0.08 0,15 0,41 0.73 0.72 0.69 0.66 O.blDistance of the punch 0.08 0.15 0.41 0.73 0.72 0.69 0.66 O.bl
Die Verwertung der Versuchsergebnisse ermöglicht die Ermittlung des Deformationsmoduls nach dem Ast 1 (Fig. I) der Belastung des Stempels (0—480 MN/m2) und des Elastizitätsmoduls nach dem Ast 2 (Fig. 1) der Entlastung des Stempels (480—0 MN/m2).The utilization of the test results enables the deformation modulus to be determined according to branch 1 (Fig. I) of the load on the punch (0-480 MN / m 2 ) and the modulus of elasticity according to branch 2 (Fig. 1) to the relief of the punch (480- 0 MN / m 2 ).
Beispiel 3Example 3
Untersucht wurde Gips mit einem Stempel von 3,6 mm Durchmesser. Tabelle 3 enthält die Versuchsergebnisse. Plaster of paris with a 3.6 mm diameter punch was examined. Table 3 contains the test results.
Tabelle 3Table 3
Belastung des Stempels 80 160 240 160 80 0Load on the punch 80 160 240 160 80 0
in MN/m2 in MN / m 2
Wegstrecke des Stempels 0.07 0.32 0,86 0.84 0.80 0.74Distance of the punch 0.07 0.32 0.86 0.84 0.80 0.74
Die Verwertung der Versuchsergebnisse ermöglicht die Ermittlung des Deformationsmoduls nach dem Ast I (Fig. 1) der BciuSiurig des Stempels (0 — 240 MN/m-) und des Elastizitätsmoduls von Gips nach dem Am 2 (Fig. l)der Entlastung des Stempels (240-0 MN/m;).The utilization of the test results enables the deformation modulus to be determined according to branch I (Fig. 1) the BciuSiurig of the stamp (0 - 240 MN / m-) and the modulus of elasticity of plaster of paris after Am 2 (Fig. 1) of the relief of the stamp ( 240-0 MN / m ; ).
Beispiel 4Example 4
Untersucht wurde poröser Sandstein mit einem Stempel von 3.6 mm Durchmesser. Tabelle 4 enthält die Versuchsergebnissc.Porous sandstone with a punch 3.6 mm in diameter was examined. Table 4 contains the Test results c.
Tabelle 4Table 4
Belastung des Stempels 90 180 270 360 270 180 90 0Load on the punch 90 180 270 360 270 180 90 0
in MN/m2 in MN / m 2
Wegstrecke des Stempels 0.21 0,38 0,55 0,68 0,66 0,63 0,59 034Distance of the punch 0.21 0.38 0.55 0.68 0.66 0.63 0.59 034
Die Verwertung der Versuchsergebnisse ermöglicht die Ermittlung des Deformationsmoduls nach dem Ast 1 (Fig. 1) der Belastung des Stempels (0—360 MN/m2) und des Elastizitätsmoduls nach dem Ast 2 (Fig. 1) der Entlastung des Stempels (360—0 MN/m2).The utilization of the test results enables the deformation modulus to be determined according to branch 1 (Fig. 1) of the load on the punch (0-360 MN / m 2 ) and the modulus of elasticity according to branch 2 (Fig. 1) of the relief of the punch (360- 0 MN / m 2 ).
Beispiel 5Example 5
M) Untersucht wurde Marmor mit einem Stempel von 3,6 mm Durchmesser. Tabelle 5 enthält die Versuchsergebnissc. M) Marble with a 3.6 mm diameter punch was examined. Table 5 contains the test resultsc.
150150 30 0530 05 710710 bOObOO 450450 300300 150 0150 0
Tabelle 5Table 5
Belastung des Stempels
in MN/in-
Load on the punch
in MN / in-
300300 450450
Wegstrecke des Stempels
in mm
Distance of the stamp
in mm
Die Verwertung der Versuchsergebnisse ermöglicht die Ermittlung des Deformationsmoduls nach dem Ast 1 (Fig. I) der Belastung des Stempels (10—600 MN/m2) und des Elastizitätsmoduls nach dem Ast 2 (Fig. 1) der io Entlastung des Stempels (600-0 MN/m2).Utilizing the test results enables the deformation modulus to be determined according to branch 1 (Fig. 1) of the load on the stamp (10-600 MN / m 2 ) and the modulus of elasticity according to branch 2 (Fig. 1) of the io relief of the stamp (600 -0 MN / m 2 ).
Beispiel 6Example 6
Untersucht wurde Kalkstein mit einem Stempel von 3,6 mi.i Durchmesser. Tabelle b zeigt die Versuchsergcb- is nisse.Limestone with a punch of 3.6 mi.i diameter was examined. Table b shows the test results nits.
Tabelle bTable b
Betastung des Stempels IW) 400 bOO 800 b00 400 200 0 20Touching the stamp IW) 400 bOO 800 b00 400 200 0 20
in MN/m2 in MN / m 2
Wegstrecke des Stempels 0,08 0,13 0,18 0,29 0,29 0.27 0.26 0,24Distance of the punch 0.08 0.13 0.18 0.29 0.29 0.27 0.26 0.24
Die Verwertung der Versuchsergebnisse ermöglicht die Ermittlung des Deformationsmoduls nach dem Ast I (Ii g. I) der Belastung des Stempels (0—800 MN/m3) und des Elastizitätsmoduls nach dem Ast 2 (Fi g. 1) der Entlastung des Stempels (800—0 MN/m2).The utilization of the test results enables the deformation modulus to be determined according to branch I (Fig. I) of the load on the punch (0-800 MN / m 3 ) and the modulus of elasticity according to branch 2 (Fig. 1) of the relief of the punch ( 800-0 MN / m 2 ).
B e i s ρ i e 1 7 joB e i s ρ i e 1 7 jo
Untersucht wurde Plexiglas mit einem Stempel von 3,6 mm Durchmesser. Tabelle 7 enthält die Versuchsergebnisse. Plexiglass with a 3.6 mm diameter punch was examined. Table 7 contains the test results.
Tabelle 7 JSTable 7 JS
Belastung des Stempels 100 200 300 200 100 0Load on the punch 100 200 300 200 100 0
Wegstrecke des Stempels 0,11 0,25 0.58 0.56 0.51 0,43 40Distance of the punch 0.11 0.25 0.58 0.56 0.51 0.43 40
Die Verwertung der Versuchsergebnisse ermöglicht die Ermittlung des Deformationsmoduls nach dem Ast 1 (Fig. 1) der Belastung des Stempels (0—300 MN/m2) und des Elastizitätsmoduls nach dem Ast 2 (Fig. 1) cVr Entlastung des Stempels (300—0 MN/m2). 45The utilization of the test results enables the deformation modulus to be determined according to branch 1 (Fig. 1) the load on the punch (0-300 MN / m 2 ) and the modulus of elasticity according to branch 2 (Fig. 1) cVr relief of the punch (300- 0 MN / m 2 ). 45
BeispielsExample
Untersucht wurde glasfaserverstärkter Plast mit einem Stempel von 5 mm Durchmesser. Tabelle 8 enthält die Versuchsergebnisse. wGlass fiber reinforced plastic with a punch of 5 mm diameter was examined. Table 8 contains the Test results. w
Tabelle 8Table 8
Belastung des Stempels 30 50 70 90 100 90 70 50 30 10 0Load on the punch 30 50 70 90 100 90 70 50 30 10 0
in MN/m2 55in MN / m 2 55
Wegstrecke des Stempels 0,05 0,158 0.388 1.105 2.15 2,15 2,14 2.12 2,08 2,02 1.93 in mmDistance of the punch 0.05 0.158 0.388 1.105 2.15 2.15 2.14 2.12 2.08 2.02 1.93 in mm
Die Verwertung der Versuchsergebnisse ermöglicht die Ermittlung des Deformationsmoduls nach dem Ast 1 60 (Fig. 1) der Belastung des Stempels (0—110 MN/m2) und des Elastizitätsmoduls nach dem Ast 2 (Fig. 1) der Entlastung des Stempels (110—0 MN/m3).The utilization of the test results enables the deformation modulus to be determined according to branch 1 60 (Fig. 1) of the load on the punch (0-110 MN / m 2 ) and the modulus of elasticity according to branch 2 (Fig. 1) of the relief of the punch (110 -0 MN / m 3 ).
Im folgenden werden die Ergebnisse der Untersuchung sandiger Böden, von lehmigem Feinsand, Lehmboden und Ton dargestellt.The following are the results of the study of sandy soils, loamy fine sand, loamy soil and sound shown.
Untersucht werden können sandige und lehmige Böden beliebiger Dichte und Konsistenz. 65Sandy and loamy soils of any density and consistency can be examined. 65
Beispiel 9Example 9
Untersucht wurde eine homogene Sandschicht in 2 m Tiefe. Für die Untersuchung wurde ein Stempel mil 0,057 m Durchmesser benutzt. Die Konstante K beträgt 0,7 m. Tabelle 9 enthält die Versuchsergebnisse.
5
A homogeneous sand layer at a depth of 2 m was examined. A punch 0.057 m in diameter was used for the investigation. The constant K is 0.7 m. Table 9 contains the test results.
5
Tabelle 9 ] Table 9 ]
Belastung des Stempels 02 0,4 0.6 0,8 1,0 \2 1.4 1.0 0.6 0 ; jLoad on punch 02 0.4 0.6 0.8 1.0 \ 2 1.4 1.0 0.6 0; j
in MN/m2
to
in MN / m 2
to
Wegstrecke des Stempels 33 5,1 62 855 143 263 45.0 45.0 44.0 42,6Distance of the stamp 33 5.1 62 855 143 263 45.0 45.0 44.0 42.6
Die Verwertung der Versuchsergebnisse ermöglicht die Ermittlung des Dcformationsmoduls nach dem Ast I (Fig. 1) der Belastung des Stempels (0—1.4 MN/m2) und des Elastizitätsmoduls mich dem Ast 2 (Fig. 1) der Entlastung des Stempels (1,4—0 MN/m2).The utilization of the test results enables the deformation modulus to be determined according to branch I (Fig. 1) of the load on the stamp (0-1.4 MN / m 2 ) and the modulus of elasticity with branch 2 (Fig. 1) of the relief of the stamp (1, 4-0 MN / m 2 ).
Beispiel 10Example 10
Untersucht wurde ein in vertikaler Richtung inhomogener Lehmboden mit einem Stempel von 0,057 m Durchmesser. Die Tabellen 10.!! und 12 zeigen die Ergebnisse der Untersuchungen.A loam soil that was inhomogeneous in the vertical direction and had a punch of 0.057 m was examined Diameter. The tables 10. !! and Fig. 12 show the results of the investigations.
Tabelle 10Table 10
Belastung des Stempels 02 0,4 0,6 0,8 1,0 \2 OS 0,4 0Load on the punch 02 0.4 0.6 0.8 1.0 \ 2 OS 0.4 0
in MN/m2 in MN / m 2
Wegstrecke des Stempels 9.5 15,0 18,1 2 U. 263 40,6 40,7 402 373Distance of the stamp 9.5 15.0 18.1 2 U. 263 40.6 40.7 402 373
Die nächste Versuchsetappe bestand in der Bewegung des Stempels mit einer Geschwindigkeit von 0.02 m/s mit der Registrierung des Widerstands des Lehmbodens während des Bewcgungsprozesscs. Tabelle 11 enthüll die Ergebnisse der zweiten Etappc.The next stage of the experiment consisted of moving the punch at a speed of 0.02 m / s with the registration of the resistance of the clay soil during the movement process. Table 11 reveals the results of the second stagec.
Tabelle 11Table 11
Länge der Wegstrecke 120 210 310 420 530 610Length of the route 120 210 310 420 530 610
des Stempels in mmof the stamp in mm
Widerstand des Lehmbodens, 137 1,5 1.62 1,48 1.25 1.22Resistance of the clay soil, 137 1.5 1.62 1.48 1.25 1.22
Die dritte Etappe bestand in der Entlastung des Stempels und dem Messen der elastischen Bewegungen. Tabelle 12 zeigt die Ergebnisse.The third stage consisted of relieving the pressure on the stamp and measuring the elastic movements. Table 12 shows the results.
Tabelle 12Table 12
Belastung des Stempels 1,22 1,0 0,8 0.6 0.4 0.2 0Load on the punch 1.22 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0
in MPain MPa
Wegstrecke des Stempels 610 612 612 611.8 6113 610,7 610Distance of the stamp 610 612 612 611.8 6113 610.7 610
Die Verwertung der Versuchsergebnisse ermöglicht die Ermittlung des Deformationsmoduls nacii dem Ast I (Fig. l)der Belastung (0—1,2 MN/m2) (Tabelle 10), nach Angaben der Tabelle 11 — die Ermittlung der Gesetzmäßigkeit der Veränderung des Deformationsmoduls in den Grenzen der untersuchten Tiefe der betrachteten Bodenschicht und nach dem Ast 2 (F ig. l)der Entlastung (1,2-0 MN/m2) der Tabelle 10 und (1,22-0 MN/m2) derTabelle 12 die Ermittlung des Elastizitätsmoduls.The utilization of the test results enables the determination of the deformation modulus after branch I (Fig. 1) of the load (0-1.2 MN / m 2 ) (Table 10), according to the information in Table 11 - the determination of the regularity of the change in the deformation modulus within the limits of the examined depth of the considered soil layer and according to branch 2 (Fig. 1) of the relief (1.2-0 MN / m 2 ) of table 10 and (1.22-0 MN / m 2 ) of table 12 the determination of the modulus of elasticity.
B e i s ρ i e I 11B e i s ρ i e I 11
Mit Hilfe eines Stempels mit 20 mm Durchmesser wurde Schieferton in Form eines aus 900 m Tiefe gewonnenen l'robekörpers untersucht.Tabelle IJ enthält die Versuehscrgebnisse.With the help of a punch with a diameter of 20 mm, slate in the form of a clay was extracted from a depth of 900 m The test results are given in Table IJ.
Tabelle 13Table 13
Belastung des Stempels 40 80 120 160 120 80 40 0Load on the punch 40 80 120 160 120 80 40 0
in M N/m2 in MN / m 2
Wegstrecke des Stempels 0,4 03 ZO 3.6 3.6 3,55 3.48 335Distance of the stamp 0.4 03 ZO 3.6 3.6 3.55 3.48 335
Die Verwertung der Versuchsergebnisse ermöglicht die Ermittlung des Deformationsmoduls nach dem Ast t (Fig. 1) der Belastung des Stempels (0—160 MN/m2) und des Elastizitätsmoduls nach dem Ast 2 (Fig. I) der Entlastung(160-0 MN/m3).The utilization of the test results enables the deformation modulus to be determined according to branch t (Fig. 1) of the load on the punch (0-160 MN / m 2 ) and the modulus of elasticity according to branch 2 (Fig. I) of the relief (160-0 MN / m 3 ).
Beispiel 12Example 12
Kiner schnellen Untersuchung wurde eine Sandsehichl in 5 m Tiefe mit einem Stempel von 80 mm Durchmcs- r> scr durch Schlagbclastung unterzogen. Tabelle 14 zeigt die Abhängigkeit der Bewegung des Stempels von der angelegten Belastung.A sandfish at a depth of 5 m with a punch of 80 mm in diameter was examined quickly scr subjected to impact stress. Table 14 shows the dependence of the movement of the punch on the applied load.
Tabellel4Table 4
Belastung des Stempels 2 4 5 5.8 0Load on the punch 2 4 5 5.8 0
in MN/m2 in MN / m 2
Wegstrecke des Stempels 2 3,2 6 57 53Distance of the punch 2 3.2 6 57 53
in mmin mm
Bei bekannten Werten der Schlagenergie, der Masse der schlagenden Teile, der Masse des Stempeis und des Gestänges und des Restwertes der Bewegung des Stempels kann die Größe des Deformationsmoduls von Sand bestimmt werden.With known values of the impact energy, the mass of the impacting parts, the mass of the punch and the Linkage and the residual value of the movement of the punch can be the size of the deformation modulus of sand to be determined.
Die unterschiedlichen Größen des unteren Grenzwertes der Bewegung des Stempels, und zwar 0,03 Stempeldurchmesser für Baumaterialien* 0,05 Durchmesser für homogenen Boden und 0.2 Durchmesser für inhomogenen Boden, erkläi cn sich folgendermaßen.The different sizes of the lower limit of the movement of the punch, namely 0.03 punch diameter for building materials * 0.05 diameter for homogeneous soil and 0.2 diameter for inhomogeneous Boden, can be explained as follows.
Die Vorbereitung einer qualitativer hochwertigen Kontaktflächc für die Auflage des Stempels ist bei Baumaiciiajicn leichter als bei Böden. Außerdem beeinflußt die Technologie der Herstellung eines Hohlraumes im Baugrund die Versuchsergebnisse bei Untersuchung von Böden z. B. in Bohrlöchern. j5Baumaiciiajicn is responsible for the preparation of a qualitative high-quality contact surface for the application of the stamp lighter than with floors. In addition, the technology of manufacturing a cavity in the Soil the test results when examining soils z. B. in boreholes. j5
Für inhomogene Schichten ergibt der untere Grenzwert der Bewegung des Stempels von 0.2 Slcmpcldurchmcsscr mittlere Kennwerte infolge der Ausbreitung einer ausgedehnten Deformuiionszone.For inhomogeneous layers, the lower limit value for the movement of the punch is 0.2 Slcmpcldurchmcsscr average characteristic values due to the spread of an extensive deformation zone.
Der obere Grenzwert der Bewegung des Stempels von 03 Stempeldurchmesscr bei Baumaterialien erklärt sich dadurch, daß die Gefahr des Überganges der Zusammenwirkung des Stempels und des zu untersuchten Materials vom Schema der Deformationsverfestigung zum Schema der plastischen Zerstörung unter Entstehung gemeinsamer Gleitflächen bestehtThe upper limit of the punch movement of 03 punch diameter for building materials explained by the fact that the danger of the transition of the interaction of the stamp and that to be examined Materials from the scheme of deformation hardening to the scheme of plastic destruction under formation common sliding surfaces
Der obere Grenzwert für homogene Böden — 1.0 Stempeldurchmesser — ist deshalb so gewählt, weil die Erzielung einer weiteren Information praktisch keinen Wert besitzt.The upper limit value for homogeneous soils - 1.0 punch diameter - is chosen because the Obtaining further information has practically no value.
Der obere Grenzwert für inhomogene Böden ist deshalb so gewählt, weil bei einer weiteren Bewegung die analytische Auslegung der Versuchsergebnisse in Frage gestellt ist.The upper limit value for inhomogeneous soils is chosen because if there is a further movement, the analytical interpretation of the test results is in question.
Der Bereich der Geschwindigkeitsveränderung des Stempels in Sandböden von 0,01 bis 5 m/s beeinflußt nicht die Uiitersuehungscrgcbnisse des Baugrunds.The range of the speed change of the punch in sandy soils from 0.01 to 5 m / s does not affect the survey results of the subsoil.
Der Hereich der Geschwindigkeitsveränderung des Stempels in plastischen Böden von 0,001 bis 0,1 m/s erklärt sich durch die Möglichkeit der Realisierung des Verfahrens mit vorhandenen technischen Mitteln.The range of the speed change of the punch in plastic soils from 0.001 to 0.1 m / s explained through the possibility of realizing the process with existing technical means.
Die Untersuchung des Baugrunds am Ort seiner natürlichen Ablagerung durch eine Vcrsuchsbt/astung ist /. /.. die zuverlässigste Methode der Bestimmung des Deformationsmoduls des Baugrunds.The investigation of the subsoil at the site of its natural deposit by means of an exploratory survey is /. / .. the most reliable method of determining the deformation modulus of the subsoil.
Die für die Baugrunduntersuchung in der modernen Baupraxis empfohlenen Stempel mit 300 bzw. 800 mm Durchmesser, die Eichwcrtc der Dcformicrbarkeit liefern, hemmen die Anwendung der feldmäßigen Methode auf Grund geringer Produktivität, hoher Kosten und Umständlichkeit der Untersuchung. Daher wird der Vcrsuchsstcnipel nur für den Unterbau besonders wichtiger Anlagen verwendet. In den übrigen Fällen bekommt man die für die Berechnungen fehlende Information aus den Ergebnissen von Kompressions-, stabilometrischen, pressiomctrischcn, penetrometrischen. Sondicrungs- und anderen Bodenuntersuchungen. Natürlich is! dabei die Genauigkeit des gesuchten Kennwertes wesentlich geringer, was letzten Endes zu einer Erhöhung der Kosten des Bauwerkes führt.The stamps with 300 or 800 mm recommended for the subsoil investigation in modern building practice Diameters which provide a measure of formability inhibit the use of the field method due to low productivity, high costs and inconvenience of the examination. Hence the Trial samples only used for the substructure of particularly important systems. In the remaining cases it gets the missing information for the calculations from the results of compression, stabilometric, pressometric, penetrometric. Probe and other soil surveys. Of course it is! thereby the The accuracy of the characteristic value sought is significantly lower, which ultimately leads to an increase in costs of the structure leads.
Die Untersuchungsergebnisse zeugen davon, daß die Rolle der Deformationseigenschaften des Baugrunds für eo die Prognose des Zusammenwirkens des Bauwerks und des Unterbaus größer ist. als ihnen in der Praxis der Projektierung zugebilligt wird. So hai sich z. B. herausgestellt, daß in sandigen und einigen anderen Böden eine Prognose der Abhängigkeit der Bewegung verschiedener Fundamenttypen von einer in einem weiten Bereich schwankenden Belastung möglich ist, wenn die Abhängigkeit der Veränderung des Deformationsmoduls des Bodenmediums von der Tiefe bekannt ist.The test results show that the role of the deformation properties of the subsoil for eo the prognosis of the interaction between the structure and the substructure is greater. than them in practice of Project planning is approved. So hai z. B. found that in sandy and some other soils a Forecast of the dependence of the movement of different types of foundation on one in a wide range fluctuating load is possible if the dependence of the change in the deformation modulus of the Soil medium is known from the depth.
Das crfindungsgcmäßc Stoffuntersuchungsverfahren ermöglicht unter fcldmäßigen Bedingungen die Untersuchung von Sand-, lehmigen Feinsand- und lehmigen Böden beliebiger Lichte und Konsistenz mit Stempeln geringen Durchmessers und dem Ziel, die Dcformierbarkeit des Bodenmcdiums festzustellen.The substance investigation method according to the invention enables the investigation under the appropriate conditions of sandy, loamy fine sand and loamy soils of any lightness and consistency with stamps small diameter and the aim of determining the deformability of the soil medium.
Die wesentliche Verringerung des Durchmessers des Meßstempels im Vergleich mit dem Durchmesser des in der Praxis der Baugrunduntersuchung verwendeten Stempels ermöglicht den Obergang zu Bohrlöchern geringen Durchmessers, die mit einem Satz leichter Mantelrohre und von Bohranlagen geringer Leistung angelegt werden können.The significant reduction in the diameter of the measuring ram compared to the diameter of the in The punch used in the practice of subsoil investigation enables the transition to small-diameter boreholes, which are created with a set of lightweight casing pipes and low-power drilling rigs can be.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine Erhöhung der Genauigkeit der Bestimmung des Deformaüonsmoduls infolge der Verringerung des Einflusses der Zerstörung der Bodenstruktur beim Vortrieb des Bohrlochs und der Anfangsbedingungen der Untersuchung. Das herkömmliche Verfahren beschränkt sich auf die Verwendung des Einsenkens der Stempel, das einige Millimeter beträgt Ein undichter Kontakt der Stempelsohle mit der Bohrlochsohle und eine Störung der Struktur kann zu wesentlichen Meßfehlern bei der Besiini-The method according to the invention enables an increase in the accuracy of the determination of the deformation module as a result of the reduction in the influence of the destruction of the soil structure during the advance of the Borehole and the initial conditions of the survey. The conventional method is limited to the use of sinking the punches, which is a few millimeters. mung des Moduls führen. Der Einfluß der angeführten Faktoren wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren durch die Verwendung des nichtlinearen Abschnittes der Kurve der Abhängigkeit der Bewegung 5(Fig. 1) eines Stempels mit kleinem Durchmesser von der Größe P der Belastung und durch die Zuverlässigkeit der Setzung, die einige Dutzende Millimeter betragen kann, auf ein Minimum reduziert. Für die Verwertung der Versuchsergebnisse wird der Abschnitt der Kurve benutzt, der die DeformatJonsverfestigung des Bodensmanagement of the module. The influence of the factors mentioned is in the method according to the invention through the use of the non-linear section of the curve of the dependence of the movement 5 (Fig. 1) of a punch with a small diameter on the size P of the load and through the reliability of the settlement, which is a few tens of millimeters can be reduced to a minimum. The section of the curve showing the deformation of the soil is used to evaluate the test results demonstriertdemonstrated
Die Verringerung des Durchmessers des Versuchsstempels und die Verwendung der Ergebnisse spezieller Untersuchungen ermöglichen eine Erhöhung der Produktivität von 2 bis 5 Untersuchungen pro Momit bis auf 50 bis 100. Die dabei gewonnene Information bietet im letzten Fall die Möglichkeit, eine optimale Variante der Übertragung der Last des Bauwerks auf den Unterbau zu erarbeiten.Reducing the diameter of the test ram and using the results more special Examinations allow an increase in productivity from 2 to 5 examinations per moment up to 50 to 100. In the latter case, the information obtained offers the possibility of an optimal variant of the Transferring the load of the structure to the substructure.
Die Verringerung des Durchmessers des Versuchsstempels führt zu einer wesentlichen Vereinfachung der VersuchsdtJi-ehführung infolge einer Verringerung der Belastung, einer Verkürzung der Durchführungszeit der Versuche und einer Vergrößerung des Stempels. Das Verfahren kann eine breite Verwendung nicht nur unter Bedingungen einer Massenbebauung, sondern auch in schwer zugänglichen Orten, in wenig erschlossenen Gebieten und bei Wegelosigkeit finden.The reduction in the diameter of the test ram leads to a significant simplification of the Trial implementation as a result of a reduction in the load, a reduction in the implementation time of the Attempts and an enlargement of the stamp. The procedure can be widely used not just under Conditions of a mass development, but also in hard-to-reach places, in little developed Areas and find no road.
Die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht eine Verringerung der Kosten der Stempeluntersuchungen und der Errichtung von Fundamenten und Hochbaukonstruktionen durch Verwendung von Angaben über die Besonderheiten der Struktur und der Eigenschaften des Untergrunds.The use of the method according to the invention enables a reduction in the costs of stamp investigations and the erection of foundations and building structures by using Information on the peculiarities of the structure and the properties of the subsoil.
Die Anwendung des Verfahrens zur Bestimmung von Deformationskennwerten von Stein- und steinartigen Materialien ermöglicht eine Verringerung der Leistung der Pressenausrüstung um 10 und mehr mal, eineThe application of the procedure for the determination of deformation parameters of stone and stone-like Materials allows a reduction in the performance of the press equipment by 10 and more times, one Vereinfachung des Versuchsprozesses und die Durchführung der Untersuchung im Zustand fertiger Konstruktionen und Bauwerke.Simplification of the test process and the implementation of the investigation in the state of finished constructions and structures.
Eine sorgfältige Untersuchung der Eigenschaften des Unterbaus eines Bauwerkes und der Hochbaukonstruktionen schafft die Möglichkeit Jer Auswahl einer optimalen ingenieurtechnischen Lösung bei Gewährleistung des notwendigen Niveaus der Sicherheit bei Nutzung der Anlage.A careful examination of the properties of the substructure of a building and the building structure creates the possibility of selecting an optimal engineering solution with warranty the necessary level of security when using the facility.
Hierzu 1 Blair ZeichnungenIn addition 1 Blair drawings

Claims (1)

Patentansprüche:Patent claims:
1. Verfahren zur Bestimmung von Deformationskennwerten von Stoffen, insbesondere von Baumaterialien und Baugrund, durch1. Procedure for the determination of deformation parameters of substances, in particular of building materials and building ground, through
— Aufsetzen eines Stempels auf den zu untersuchenden Stoff, auf den mit einer Kraft eingewirkt wird, die eine Bewegung des Stempels infolge der Deformation des zu untersuchenden Stoffes verursacht,- Placing a stamp on the substance to be examined, which is acted on with a force that causes a movement of the stamp as a result of the deformation of the substance to be examined,
— Messen der Bewegung des Stempels und Berechnen des Deformationsmoduls des Stoffes auf der Grundlage der Meßergebnisse,- Measure the movement of the punch and calculate the deformation modulus of the fabric on the Basis of the measurement results,
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