DE7618146U1 - DEVICE FOR DETERMINING THE CAPACITY OF FINE SOILS - Google Patents
DEVICE FOR DETERMINING THE CAPACITY OF FINE SOILSInfo
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Description
VONKREISLER ,SCHÖNWALD MEYER EISHOLD FUES VON KREISLER KELLER SELTINGVONKREISLER, SCHÖNWALD MEYER EISHOLD FUES FROM KREISLER KELLER SELTING
PATENTANWÄLTE ,, ι -i · Dr.-Inq. von Kreisler "t" 1973PATENTANWÄLTE ,, ι -i · Dr.-Inq. by Kreisler "t" 1973
AnmeldermRegistration term aa
Dr.-Ing. K. Schönwald, KölnDr.-Ing. K. Schönwald, Cologne
CENTRE DE RECHERCHES ROUTIERES Dr-Ing. Th. Meyer, KölnCENTER DE RECHERCHES ROUTIERES Dr-Ing. Th. Meyer, Cologne
Dr.-Ing. K. W. Eishold, Bad SodenDr.-Ing. K. W. Eishold, Bad Soden
Avenue d' Auder ghem ,49, Dr. J. F. Fues, KölnAvenue d 'Auder ghem, 49, Dr. J. F. Fues, Cologne
Etterbeek, Belgien Dipl.-Chem. Alek von Kreisler, KölnEtterbeek, Belgium Dipl.-Chem. Alek von Kreisler, Cologne
Dipl.-Chem. Carola Keller, Köln Dipl.-Ing. G. Selting, KölnDipl.-Chem. Carola Keller, Cologne Dipl.-Ing. G. Selting, Cologne
Sg-Is 5 KÖLN l 4. Juni 197 6Sg-Is 5 COLOGNE l 4th June 197 6
DEICHMANNHAUS AM HAUPTDAIiNHOFDEICHMANNHAUS AT THE HAUPTDAIiNHOF
Vorrichtung zur Bestimmung der Tragfähigkeit feiner BödenDevice for determining the load-bearing capacity of fine soils
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtang zur Bestimmung der Trägfähigkeit feiner Böden.The invention relates to a device for determining the Carrying capacity of fine soils.
Die Tragfähigkeit eines Bodens wird gewöhnlich durch Messung des Widerstandes des Bodens gegen Eindrückungen unter genau festgelegten Bedingungen bestimmt. Die Tragfähigkeit wird normalerweise durch den Califonischen Tragfähigkeitsindex (C.B.R.) angegeben, der das Verhältnis zwischen dem von einem genormten zylindrischen Stempel, der mit bestimmter Geschwindigkeit vorgeschoben wird, erzeugten Druck und dem Druck, der erforderlich ist, um denselben Stempel unter gleichen Bedingungen in ein Standardmaterial einzudrücken, angibt. Dieses Verhältnis wird in % ausgedrückt*The load-bearing capacity of a soil is usually determined by measurement the resistance of the soil to indentations is determined under precisely defined conditions. The carrying capacity is usually represented by the California Load Index (C.B.R.), which is the ratio between the pressure generated by a standardized cylindrical punch that is advanced at a certain speed and the pressure required to make the same stamp on a standard material under the same conditions, indicates. This ratio is expressed in% *
Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt es, den Widerstand des Bcdens gegen Eindrücken durch Schläge auf einen feinen Boden zu bestimmen. Die Vorrichtung wird derart betrieben, daß sie eine direkte Beziehung zwischen den gemessenen Eindrückungen und dem Californischen Tragfähig-The inventive device allows the resistance to determine the protection against indentation by hitting a fine floor. The device becomes such operated to establish a direct relationship between the measured indentations and the Californian carrying capacity
.•'Hon '02 2t) 23 45 41 - 4 Tel« 8887307 dopa d Tcl^giomm Dompoio"!. • 'Hon '02 2t) 23 45 41 - 4 Tel «8887307 dopa d Tcl ^ giomm Dompoio"!
7&V-.6 07.10.767 & V-.6 07.10.76
keitsindex liefert, unabhängig von der Beschaffenheit des untersuchten Bodens (von Lehm bis zu feinen Sanden). Diese Beziehung hat Gültigkeit, so lange die Eindrücktiefe pro Schlag kleiner ist als 40 mm und die Gesamteindringtiefe kleiner als 1,20 m.provides the ability index, regardless of the nature of the soil examined (from loam to fine sands). This relationship is valid as long as the depth of the impression per stroke is less than 40 mm and the total penetration depth is less than 1.20 m.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine an dem Boden festlegbare Grundplatte ein Loch aufweist, durch das eine erste Stange, an derem unteren Ende sich ein Stempel befindet, hindurchragt, daß oberhalb der ersten Stange eine zweite Stange angeordnet ist, die in ihrem unteren Bereich einen Amboß und in ihrem oberen Bereich einen elastischen Anschlag trägt und als Führung für einen Fallhammer dient, der frei zwischen dem elastischen Anschlag und dem Amboß bewegbar ist und infolge seiner Masse auf den Amboß fällt, daß der Stempel einen zylindrischen Körper aufweist und am unteren Ende mit einem öffnungswinkel von ca. 60° zugespitzt verläuft, und daß die Masse des Fallhammers f die Fallhöhe und die yi.u5L.fc: QuciouauitLöIlSCiiö d<ö3 Ctcinpclc cL.lc folgende Gl^i-The device according to the invention is characterized in that a base plate that can be fixed to the floor has a hole through which a first rod, at the lower end of which there is a stamp, protrudes, that above the first rod, a second rod is arranged, which is in its lower end Area carries an anvil and in its upper area an elastic stop and serves as a guide for a drop hammer, which is freely movable between the elastic stop and the anvil and falls due to its mass on the anvil that the punch has a cylindrical body and at the bottom The end is pointed at an opening angle of approx. 60 °, and that the mass of the drop hammer f the height of fall and the yi.u5L.fc: QuciouauitLöIlSCiiö d <ö3 Ctcinpclc cL.lc the following Gl ^ i-
chung erfüllen: 95.<^^<fiO5 kg/cm.chung: 95. <^^ <fiO5 kg / cm.
Vorzugsweise ist die erste Stange an einer oder mehreren Verlängerungsstangen befestigt. Der Scheitelwinkel der Spitze des Stempels sowie die angegebene Gleichung stellen sicher, daß eine eindeutige Beziehung zwischen der mittleren Eindringtiefe und dem Californischen Tragfähi^Jceitsindex C.B.R. besteht, weitgehend unabhängig von der Beschaffenheit und dem Zustand des feinen Bodens.Preferably the first rod is attached to one or more extension rods. The vertex angle of the The tip of the punch and the equation given ensure that there is a clear relationship between the mean Penetration Depth and the Californian Load Index C.B.R. exists, largely independent of the nature and the condition of the fine soil.
Π ρ Λ r, s, · r.Π ρ Λ r, s, r.
ιό iw ^b 07.10.76 ιό i w ^ b 10/7/76
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die einzige Figur der Zeichnung näher erläutert.In the following an embodiment of the invention with reference to the single figure of the drawing explained in more detail.
In der Zeichnung ist eine Schlagvorrichtung nach der Erfindung dargestellt. An der Grundplatte 1 sind vier Füße 2 befestigt, die in den Boden eingedrückt werden, um das Gerät dicht am Boden zu befestigen. Die Grundplatte ist ferner mit Griffen 3 versehen. In der Grundplatte 1 befindet sich ein Loch 4, durch das eine Stange 5, an deren unterem Ende ein Stempel 6 befestigt ist, hindurchgeht. Die Stange 5 verläuft im wesentlichen rechtwinklig zur Fläche der Grundplatte 1. Die Stange 5 kann mehrere separate Verlängerungsrohre aufweisen, deren Enden aneinander- j geschraubt werden können, um die benötigte Länge zu erhal- jIn the drawing, an impact device according to the invention is shown. There are four feet on the base plate 1 2, which are pressed into the ground to secure the device tightly to the ground. The base plate is also provided with handles 3. In the base plate 1 there is a hole 4 through which a rod 5, at the a punch 6 is attached at the lower end, passes through it. The rod 5 is substantially at right angles to Surface of the base plate 1. The rod 5 can have several separate extension tubes, the ends of which are juxtaposed can be screwed to achieve the required length
ten. ften. f
An dem oberen Ende der Stange 5 ist eine Schlagstange 7, die praktisch koaxial zur Stange 5 verläuft, angeschraubt. j j ±m unteren Beiciuu Jii. SLangs. 7 befindet eich eir> lmhnR R- \ At the upper end of the rod 5 an impact rod 7, which runs practically coaxially to the rod 5, is screwed. j j ± m lower Beiciuu Jii. SLangs. 7 is located in a> lmhnR R- \
während an dem oberen Ende dieser Stange ein elastischer Anschlag 9 befestigt ist. Auf der Stange 7 ist ein Fallhammer 10 geführt, der frei entlang der Stange 7 zwischen dem elastischen Anschlag 9 und dem Amboß 8 verschiebbar ist und infolge der Schwerkraft frei auf den Hammer fallen kann.while an elastic stop 9 is attached to the upper end of this rod. There is a drop hammer on rod 7 10 guided, which is freely displaceable along the rod 7 between the elastic stop 9 and the anvil 8 and can fall freely on the hammer as a result of gravity.
Der Stempel 6 besteht im wesentlichen aus einem zylindrischen Körper 60 mit bestimmtem Durchmesser, einem Ansatz 61,mit dem der Ansatz an dem Ende der Stange 5 befestigt werden kann, und einem Konus 62, dessen Scheitelwinkel etwa 60° beträgt. Die durchgeführten Untersuchungen haben gezeigt,The punch 6 consists essentially of a cylindrical body 60 with a certain diameter, a projection 61, with which the approach can be attached to the end of the rod 5, and a cone 62, the apex angle of about 60 ° amounts to. The tests carried out have shown
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daß die Wahl dieses Winkelwertes es erlaubt, eine eindeutige und einzigartige Beziehung zwischen dem Eindringen des Stempels in den Boden und dem Californisehen Index aufzustellen, die für alle feinen Böden Gültigkeit besitzt.that the choice of this angular value allows a clear and unique relationship between penetration to put the stamp in the ground and the California index, which is valid for all fine soils.
Die Erfindung zeigt, daß die Masse M des Fallhammers 10, die Fallhöhe h des Fallhammers und der Maximalquerschnitt A des Stempels 6 durch die folgende Beziehung miteinander verbunden sind:The invention shows that the mass M of the drop hammer 10, the falling height h of the drop hammer and the maximum cross section A of the punch 6 by the following relationship with each other are connected:
95^ ^ <105 kg/cm.95 ^ ^ <105 kg / cm.
Das Gerät weist ferner eine Teleskoplatte 11 auf, die praktisch rechtwinklig zur Fläche der Grundplatte 1 montiert ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die Latte 11 aus einem Gleitstück 12, das eine Meßeinteilung 13 trägt und entlang einer Stütze 14 gleitet, an der es in beliebiger Höhe mittels einer Schraube 15 fixiert werden kann.The device also has a telescopic slat 11 which is mounted practically at right angles to the surface of the base plate 1. In the illustrated embodiment, there is the staff 11 from a slider 12, which is a measuring graduation 13 carries and slides along a support 14, on which it is at any height by means of a screw 15 can be fixed.
Die Anwendung des Gerätes ist sehr einfach. Nach dem Aufbau und der festen Anbringung des Gerätes stellt man die Teleskoplatte 11 derart ein, daß der Nullpunkt des Maß-Stabes 13 bei auf dem Amboß 8 ruhendem Fallhammer 10 auf die Höhe eines Markierungsstriches gebracht wird, der in den Fallhammer 10 eingraviert ist. Nun wird der Fallhammer bis zum oberen Anschlag angehoben und anschließend im freien Fall cuf den Amboß 8 herabfallengelassen. Dies geschieht mehrere Male hintereinander in regelmäßiger Folge (z.B. etwa 30 χ pro Minute) bis ein erster Markierungsstrich an der Stange 5 unter das Niveau der Grundplatte 1 abgesunken ist. Die Anzahl der bis zu diesem ZeitpunktUsing the device is very easy. After the device has been set up and fixed in place, the Telescopic slat 11 such that the zero point of the measuring rod 13 with the drop hammer 10 resting on the anvil 8 the height of a marking line engraved in the drop hammer 10 is brought. Now the drop hammer becomes raised to the upper stop and then dropped in free fall cuf the anvil 8. this happens several times in a row in a regular sequence (e.g. about 30 χ per minute) until a first marking line on the rod 5 is below the level of the base plate 1 has sunk. The number of up to that point
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durchgeführten Schläge wird notiert und die Eindringung des Stempels in den Boden kann an dem Maßstab 13 abgelesen werden.The blows carried out are noted and the penetration of the stamp into the ground can be read on the scale 13 will.
Dieses Vorgehen wird anschließend wiederholt, bis der letzte Markierungsstrich unter das Niveau der Grundplatte abgesunken ist.This process is then repeated until the the last marking line has sunk below the level of the base plate.
Wenn man auf diese Weise bis zu einer größeren Tiefe vorgedrungen ist, schraubt man, nachdem der Fallhammer 10 stillgesetzt worden ist, die Schlagstange 7 ab, wobei man dafür sorgt, daß die Stange 5, an der der in den Boden eingedrungene Stempel 6 befestigt ist, sich nicht dreht. Dann wird eine Verlängerungsstange am oberen Ende der Stange 5 angeschraubt und die Schlagstange 7 wird auf das obere Ende der Verlängerungsstange aufgeschraubt. Nun wird auch der Fallhammer 10 wieder montiert und die Teleskoplatte 11 in der oben beschriebenen Weise neu justiert, Nun beginnt die oben beschriebene Verfahrensweise von npiipiti nnrJ man fügt nacheinander so viele Verlänqerunqsstangen hinzu, wie nötig sind, um die erforderliche Eindringtiefe zu erhalten.When you have penetrated to a greater depth in this way, you screw after the drop hammer 10 has been stopped, the impact rod 7, taking care that the rod 5, at which the in the ground penetrated punch 6 is attached, does not rotate. Then an extension rod is attached to the top of the Rod 5 is screwed on and the striking rod 7 is screwed onto the upper end of the extension rod. so the drop hammer 10 is also reassembled and the telescopic slat 11 readjusted in the manner described above, Now begins the procedure of npiipiti nnrJ described above, one adds so many extension bars one after the other as necessary to obtain the required depth of penetration.
Aufgrund der einzelnen nacheinander erfolgten Ablesungen wird nun die mittlere Eindringtiefe pro Schlag bestimmt, die in eindeutiger Weise für jede Schicht einem Wert des C.B.R.-Index zugeordnet werden kann. Die mittlere Eindringtiefe kann für jede Schicht auf folgende Weise bestimmt werden. Die Unterschiede zwischen den aufeinanderfolgenden Ablesungen der Eindringtiefe werden im Verhältnis zur jeweiligen Anzahl von Schlägen aufgezeichnet. Der Quotient zwischen jeder Differenz und der entsprechendenBased on the individual readings taken one after the other, the mean penetration depth per impact is now determined, which can be clearly assigned to a value of the C.B.R.-index for each stratum. The mean depth of penetration can be determined for each layer in the following way. The differences between the consecutive Readings of the depth of penetration are recorded in relation to the number of hits. the Quotient between each difference and the corresponding one
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Schlagzahl gibt die mittlere Eindringtiefe pro Schlag an. Wie oben angegeben, gewährleisten der öffnungswinkel der Spitze des Stempels 6 und die erwähnte Beziehung zwischen der Masse M des Schlaghammers, der Fallhöhe h und der maximalen Querschnittfläche A des Stempels die eindeutige Beziehung zwischen der mittleren Eindringtiefe und dem CB.R.-Index, unabhängig von der Beschaffenheit und dem Zustand des feinen Bodens. Voraussetzung ist lediglich, daß die Eindringtiefe pro Schlag und die Gesamttiefe jeweils unter 40 mm bzw. 1,20 m liegen.The number of blows indicates the average depth of penetration per blow. As stated above, the opening angle ensure the Tip of the punch 6 and the aforementioned relationship between the mass M of the hammer, the height of fall h and the maximum cross-sectional area A of the punch the clear relationship between the mean penetration depth and the CB.R. index, regardless of the nature and the State of the fine soil. The only requirement is that the penetration depth per impact and the total depth are each less than 40 mm or 1.20 m.
Die Umwandlung der Eindringtiefe pro Schlag in den C.B.R.Index ist bei einem Stempel von 5 cm2 durch die folgende Gleichung gegeben:The conversion of the penetration depth per impact into the CBRIndex is given by the following equation for a punch of 5 cm 2:
log C.B.R. = - (1,31 - 0,09) log χ + (2,58 - 0,11).log CBR = - (1.31 - 0.09) log χ + (2.58 to 0.11).
Dabei ist χ die Eindringtiefe pro Schlag, ausgedrückt in Millimetern. Beispielsweise ergibt sich für eine Eindringtiefe χ = 16 mm auf diese Weise ein C.B.R.-Ind3c von 10 % und für eine Eindringtiefe χ = 12 mm ein C.B.R.-Index von 15 %. Die C.B.R.-Werte, die durch die Gleichung log C.B.R. = -1,31 log χ + 2,58 errechnet wurden, stellen die C.B.R.-Indizes dar, mit einem Genauigkeitsintervall, dessen Grenzen 1,4 C.B.R. und 0,7 C.B.R. auf dem W^ihrscheinlichkeitsniveau von 0,95 betragen.Here, χ is the depth of penetration per impact, expressed in millimeters. For example, there is a penetration depth χ = 16 mm in this way a C.B.R.-Ind3c of 10% and for a penetration depth χ = 12 mm a C.B.R.-index of 15%. The C.B.R. values expressed by the equation log C.B.R. = -1.31 log χ + 2.58 represent the C.B.R. indices, with a precision interval whose limits are 1.4 C.B.R. and 0.7 C.B.R. at the level of probability of 0.95.
Die Bestimmung der C.B.R.-Indizes für die verschiedenen Schichten eines Bodens kann unter Verwendung des erfindungsgemäßen Schlaggerätes direkt und unmittelbar vorgenommen werden.The determination of the C.B.R.-indices for the different Laying a soil can be carried out directly and immediately using the impact device according to the invention will.
761? H6 0 7.10 76761? H6 0 7.10 76
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