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Prüfung der Böden vor Ort

Einführung

Die Prüfung an Ort und Stelle kann zur Bestimmung der Dichte oder Scherfestigkeit von Böden, insbesondere von Sand, Kies, gesättigten Tonen und Schlickern, verwendet werden. Der Hauptvorteil von Tests auf diese Weise ist, dass sie ohne übermäßige Bodenstörung durchgeführt werden können.

Neben den Bodeneigenschaftsinformationen können bei der Initu-Bodentestung der Grundwasserdruck gemessen und Feuchtigkeitsgehaltsdaten erfasst werden, was sicherheitskritische Faktoren sein kann.

Es gibt vier Haupttests:

  • Standard-Penetrationstest.
  • Flügel-Test.
  • Plattenlagertest.
  • Kalifornisches Lagerverhältnis (CBR).

Standard-Penetrationstest

Bei diesem Test wird der Widerstand des Bodens gegen das Eindringen unter statischer oder dynamischer Belastung gemessen. Es wird häufig zum Prüfen von Sand und Kies verwendet und kann die relative Dichte von Böden bestimmen.

Ein 35 mm (Innendurchmesser) Split-Barrel-Probenehmer (ein zentrales Rohr, das sich beim Abschrauben in zwei Hälften teilt) wird am Boden eines Bohrlochs in den Boden getrieben. Es wird zuerst 150 mm in den Boden getrieben oder 25 Schläge mit einem Standardgewicht gegeben. Das sind normalerweise 65 kg, die 760 mm fallen. Die Probe wird um weitere 300 mm getrieben, und die Anzahl der Schläge, die erforderlich sind, um weitere 75 mm Durchdringung zu erreichen, wird aufgezeichnet.

Die folgende Tabelle enthält einige Beispieldaten (nur zur Veranschaulichung).

Sand:

NEIN. DER SCHLÄGERELATIVE DICHTE
0 - 4Sehr locker
4 - 10Lose
10 - 35Mittel
35 - 55Dicht
Über 55Sehr dicht

Lays:

NEIN. DER SCHLÄGEKONSISTENZKOMPRESSIVE STÄRKE IN kN / m2
0 - 2Sehr weich0 - 25
2 - 5Weich25 - 50
5 - 10Mittel50 - 100
10 - 16Steif100 - 200
16 - 30Sehr steif200 - 400
Über 30SchwerÜber 400

Daten angepasst aus "Einführung in den Tiefbau" (Holmes, R.)

Flügel-Test

Dieser Test wird verwendet, um die Scherfestigkeit von weichen, kohäsiven Böden abzuschätzen. Es wird häufig in gesättigten Tonen verwendet und führt zu unzuverlässigen Ergebnissen, wenn der Ton Schluff oder Sand enthält.

Die Vorrichtung besteht aus einem vierflügeligen Edelstahlflügel, der am Ende einer Stahlstange befestigt ist. Dieses wird in den weichen Ton eingeführt und mit konstanter Geschwindigkeit von Hand gedreht. Das Drehmoment (wie viel Kraft ist erforderlich, um die Drehung zu ermöglichen) wird gemessen und daraus die Scherfestigkeit berechnet. Der Vorteil dieses Tests ist, dass er zeit- und kosteneffizient ist und den Boden nicht stört.

Plattenlagertest

Dieser Test dient zur Bestimmung der Tragfähigkeit des Bodens und des wahrscheinlichen Verhaltens von Böden unter einer gegebenen Belastung.

Zunächst wird eine Grube bis zur Tiefe der vorgeschlagenen Fundamente oder sonstigen Struktur ausgegraben und eine Stahlplatte im Bereich von 300 - 1.000 mm abgesenkt. Die Platte wird dann inkrementell eingelegt, entweder durch Anwenden von Kentledge (Betonblöcken oder Stahlknüppeln) oder mit Hilfe eines Hydraulikzylinders, bis sich die Platte schnell zu setzen beginnt. Die Setzungen, die jedem Lastinkrement entsprechen, werden aufgezeichnet.

Der Wert der Tragfähigkeit des Bodens wird berechnet, indem der Gesamtlastwert der Platte durch die Fläche der Stahlplatte dividiert wird. Es wird auch ein Sicherheitsfaktor angewendet, der normalerweise als ein Drittel der Last gilt, die zum Ausfall führt.

Während dies ein häufig verwendeter Test ist, ist Vorsicht geboten, da der Druck, der während des Tests ausgeübt wird, oft viel geringer ist als vom Fundament selbst, was zu einer Ansiedlung führen kann.

Kalifornischer Lagerverhältnistest (CBR)

Als Folge von Versagen der Fahrbahn in den späten 1920er-Jahren entwarf die kalifornische Straßenabteilung den CBR-Test zur Bestimmung der Materialstärke, die für den Straßen- und Gehwegbau erforderlich ist. Auf diese Weise können Partikelgrößen von maximal 20 mm geprüft werden; der Tellerlagertest ist für größere Korngrößen besser geeignet.

Der Test wird durchgeführt, indem der erforderliche Druck zum Eindringen in eine Bodenprobe aufgezeichnet wird. Dies geschieht durch Eintreiben eines kleinen zylindrischen Kolbens mit bekannter Querschnittsfläche mit gegebener Geschwindigkeit in den Boden. Die Tests werden in Abständen von 20 bis 30 m entlang der Mittellinie der vorgeschlagenen Konstruktion durchgeführt, und in der Regel auf einem Boden, der mindestens 1 m unter der Erdoberfläche liegt. Der gemessene Druck wird durch den Druck geteilt, der erforderlich ist, um eine gleichmäßige Durchdringung einer Standard-Bruchsteinprobe zu erreichen.

Der CBR-Wert ist in Abhängigkeit von der Härte der getesteten Oberfläche höher. Typische Werte sind wie folgt:

  • Ton (2%).
  • Sand (10%).
  • Hochwertige Unterbasis (80-100%).

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