E1 Az első terhelési lépésből számított statikus teherbírási modulus (N/mm2) E2 A második terhelési lépésből számított statikus teherbírási modulus (N/mm2) Evd Német típusú berendezéssel mért dinamikus teherbírási modulus (N/mm2) Ed B&C berendezéssel mért dinamikus teherbírási modulus (N/mm2). EPRIMA PRIMA könnyű ejtősúly berendezéssel mért modulus (N/mm2) EKEROS KEROS típusú ejtősúly berendezéssel mért modulus (N/mm2) ETRL TRL Foundation Tester berendezéssel mért modulus (N/mm2) ELOADMAN Modulus LOADMAN berendezéssel mérve (N/mm2).
BEVEZETÉS
D ISSZERTÁCIÓ CÉLJAI ÉS FELÉPÍTÉSE
- Disszertáció céljai
- Disszertáció felépítése
A harmadik fejezet tartalmazza a dinamikus ejtősúly teherbírás mérés elméleti hátterét, a berendezések fejlesztési történetét, valamint a világpiacon jelenleg legelterjedtebb berendezések rövid ismertetését és azok összehasonlítását. A hatodik fejezet a B&C berendezéssel végzett teherbírás mérésekkel kapcsolatos eddigi kutatási eredményeket, valamint a terepi és laboratóriumi összehasonlító méréseim feldolgozását és értékelését tartalmazza. Ebben a fejezetben röviden bemutatom a dinamikus tömörségmérés elméletét, a módszer lényegét, majd elvégzem a hazai összehasonlító mérések elemzését, majd bemutatom a laboratóriumi kísérletek során kapott eredményeimet.
KÖZLEKEDÉSI FÖLDMŰVEK MINŐSÉGELLENŐRZÉSE
B EVEZETÉS
F ÖLDMŰ MINŐSÍTÉSI PARAMÉTEREK
- Alakhelyesség, geometria
- Tömörség
- A tömörség meghatározása
- Előírt tömörségi értékek
- Leggyakrabban alkalmazott tömörségmérési eljárások
- Teherbírás
- Előírt teherbírási határértékek
- Statikus tárcsás teherbírásmérés
- CBR vizsgálat
- Dinamikus ejtősúlyos teherbírásmérések
Az rdmax laboratóriumi meghatározásánál a Proctor-görbét kapjuk, amely a száraz ömlesztett tömeg értékét adja meg a víztartalom függvényében. A felülről általában konvex görbéről leolvasható a maximális száraz tömeg (rdmax) és a hozzá tartozó optimális víztartalom (wopt). Figyelembe kell azonban venni, hogy a legújabb európai szabványok már nem csak a Proctor-tesztet tartalmazzák, hanem más módszerek (vibrokalapács, vibroprés stb.) is alkalmazhatók a maximális száraz tömeg meghatározására.
DINAMIKUS EJTŐSÚLYOS TEHERBÍRÁSMÉRŐ BERENDEZÉSEK
- B EVEZETÉS
- A DINAMIKUS TEHERBÍRÁSMÉRÉS ELMÉLETE
- A KÖNNYŰ EJTŐSÚLYOS BERENDEZÉSEK RÖVID FEJLŐDÉSTÖRTÉNETE
- Első fejlesztések
- Modern ejtősúlyos berendezések
- J ELENLEG ELÉRHETŐ KÖNNYŰ EJTŐSÚLYOS BERENDEZÉSEK ÖSSZEHASONLÍTÁSA
- Bevezetés
- A berendezések összehasonlítása
- Egyéb dinamikus teherbírásmérő eszközök
- A berendezések alkotóelemeinek és paramétereinek hatása a számított modulusra
Dániában a kutatás inkább a nehéz ejtősúlyú eszközök felé haladt, míg Svédországban a maihoz hasonló könnyű ejtősúlyú készüléket fejlesztettek ki (Orrje, 1996), de a továbbfejlesztése megakadt. Az 1970-es évek elején Weingart az NDK-ban kifejlesztett egy kisméretű dinamikus eszközt a sportpályák felszíni teherbírásának mérésére (Brandl et al, 2003). A hosszú fejlesztési út ezen a pontján számos korszerű, könnyű cseppsúly-kapacitás-mérő eszköz áll a minőség-ellenőrző vállalkozók és befektetők rendelkezésére.
LABORATÓRIUMI VIZSGÁLATOK ÁLTALÁNOS ISMERTETÉSE
- L ABORATÓRIUMI ELRENDEZÉS
- V IZSGÁLT TALAJTÍPUS , A TALAJVÁLASZTÁS INDOKLÁSA
- A VIZSGÁLT TALAJ BEÉPÍTÉSE ÉS TÖMÖRÍTÉSE
- E LVÉGZETT MÉRÉSEK
Az új szabvány MSZ EN elnevezése szerint a vizsgált talaj finom homok, kevés agyaggal, agyaggal, a korábbi magyar szabvány szerint iszapos homoklisztbe sorolható. A vizsgálatok során két különböző laboráns végezte a kísérleteket, így az ábrán a három mérés átlagával alkotott legpontosabb szemcseeloszlási görbét mutattam be. A kád közepén lévő statikus tárcsa méréséről 3 db teherbírás mérést végeztem a német típusú tömegesésnél és a B&C tömörség és teherbírás mérést 120°-os szögben.
DINAMIKUS TEHERBÍRÁSMÉRÉS NÉMET TÍPUSÚ BERENDEZÉSSEL
- B EVEZETÉS
- A BERENDEZÉS FELÉPÍTÉSE
- A DINAMIKUS TEHERBÍRÁSI MODULUS SZÁMÍTÁSA
- N EMZETKÖZI KUTATÁSI EREDMÉNYEK
- Nehéz és könnyű ejtősúlyos mérések összehasonlítása
- Statikus és dinamikus mérések összehasonlítása
- Tömörségtől függő határértékek a német szabályozásban
- Statikus és dinamikus modulus összefüggése Ausztriában
- HAZAI KUTATÁSI EREDMÉNYEK
- H AZAI ÉS NEMZETKÖZI SZABVÁNYOSÍTÁS
- H AZAI E 2 – E VD ÖSSZEHASONLÍTÓ MÉRÉSI EREDMÉNYEK FELDOLGOZÁSA
- Helyszíni mérési adatok összegyűjtése
- Regresszió vizsgálata
- Helyszíni mérések adatai
- Helyszíni mérések eredményei
- L ABORATÓRIUMI VIZSGÁLATOK EREDMÉNYEI
- E 1 , E 2 és E vd közötti összefüggés
- T EHERBÍRÁSI KRITÉRIUMÉRTÉKEK E 2 STATIKUS ÉS E VD DINAMIKUS MODULUSOK
- Ö SSZEFOGLALÁS
Ebben a fejezetben röviden bemutatom a német típusú berendezésekkel végzett kísérletek során kapott eredményeket. Elsődleges célom a meglévő általános "KTI képlet" új mérésekkel történő pontosítása, illetve a talajtípusok megkülönböztetésével külön-külön a két modul közötti kapcsolat megállapítása volt. Kiemelendő, hogy a táblázatban szereplő értékek a minimális értékek, így az adatok feldolgozásából igazolható, hogy ennél nagyobb dinamikus mérési eredmény esetén a földmű teherbírása 95%-ban elegendőnek tekinthető. ábra: ábra Evd kritériumértékek meghatározásához. táblázat: Az E2 és Evd modul teherbírásának kritériumértékei kétféle talaj és alapozás esetén.
DINAMIKUS TEHERBÍRÁSMÉRÉS B&C BERENDEZÉSSEL
- B EVEZETÉS
- A BERENDEZÉS FELÉPÍTÉSE
- A MÉRÉSI MÓDSZER , A MODULUSOK SZÁMÍTÁSA
- NEMZETKÖZI KUTATÁSI EREDMÉNYEK
- HAZAI KUTATÁSI EREDMÉNYEK
- H AZAI ÉS NEMZETKÖZI SZABVÁNYOSÍTÁS
- H ELYSZÍNI VIZSGÁLATI EREDMÉNYEK ADATAI
- H ELYSZÍNI VIZSGÁLATI EREDMÉNYEK
- Összefüggés E 1 és E d között
- Összefüggés E 2 és E d között
- Összefüggés E 1 és E d között különböző talajfajták illetve alaprétegek esetén
- Összefüggés E 2 és E d között az egyes talajfajták illetve rétegek esetén
- L ABORATÓRIUMI VIZSGÁLATI EREDMÉNYEK
- E 1 , E 2 és E d közötti összefüggés
- E 1 , E 2 és E dvég közötti összefüggés
- T EHERBÍRÁSI KRITÉRIUMÉRTÉKEK E 2 STATIKUS ÉS E D DINAMIKUS MODULUSOK
- Ö SSZEFOGLALÁS
A mérés gyakorlati kivitelezése is teljesen azonos: a berendezés a három esemény utáni három mérés során felvett középső tárcsasüllyedés átlagértékéből számítja ki az Ed dinamikus teherviselő modulust. A B&C berendezés használatára az Útszabály 1. sz. Jelenleg érvényben lévő ÚT "Dinamikus tömörség és teherleadás mérés kistárcsás könnyű ejtősúly készülékkel" címmel. Látható, hogy az E2 – Ed kapcsolatnál lényegesen kisebb a pontok szórása, de itt is elmondható, hogy a 100-120 N/mm2-nél nagyobb statikus modulok esetén érezhetően megnő a dinamikus modulok szórása.
DINAMIKUS TEHERBÍRÁSI MODULUSOK KÖZVETLEN ÁTSZÁMÍTÁSA . 57
- K ÜLFÖLDI KUTATÁSI EREDMÉNYEK
- H AZAI KUTATÁSI EREDMÉNYEK
- H ELYSZÍNI VIZSGÁLATI EREDMÉNYEK
- E FWD – E vd ÉS E d közötti összefüggés
- E vd – E d közötti összefüggés
- LABORATÓRIUMI VIZSGÁLATI EREDMÉNYEK
- E vd – E d közötti összefüggés
- E d – E dvég közötti összefüggés
- E vd – E dvég közötti összefüggés
- Ö SSZEFOGLALÁS
Ézsiás összehasonlító méréseket is végzett a B&C berendezés Ed és Edvég modulusa közötti kapcsolat megállapítására (Ézsiás, 2005). A viszonylag nagy szórású eredmények miatt nem is adott összefüggést zárt képlet formájában, csak a két modulus átlagát és szórását próbálta összehasonlítani. A tesztsorozat célja a homokos kavics geoműanyagon végzett dinamikus mérések összehasonlítása, összesen 30 ponton és több rétegben.
Az első 30 mérési pontban (az első rétegen) FWD mérések is történtek, a többi rétegen csak a kétféle könnyű esési súlymérés történt. Ezért vitatható, hogy a nehéz és könnyű ejtősúlyú modulok között nem lehet közvetlen konverziós kapcsolatot létrehozni. Átmeneti talajokon végzett helyszíni mérések feldolgozásakor az E2-vel számolt arányokból Ed = 1,63·Evd összefüggést találtam.
Mivel az E2-Evd és E2-Ed korrelációk szórása körülbelül 0,80 volt, a két mérésből származó arány (7,2) kiszámítása jelentősen rontja a szórást. Első lépésben a szakirodalmi kutatások alapján röviden bemutattam a leggyakrabban használt könnyűszerkezetes eszközökkel mérhető dinamikus modulok közötti konverzióra előkészített laboratóriumi és terepi vizsgálatok eredményeit. Az összehasonlítás során elsősorban a dinamikus modulusok átszámítását magyaráztam, de - ahol lehetséges - megadtam a statikus modulussal és a CBR értékkel talált összefüggéseket (kivéve a német típusú és B&C készülékeket).
A fejezet második felében a Magyarországon használt eszközökkel mérhető dinamikus modulok korrelációjára végzett laboratóriumi vizsgálataim eredményeit mutattam be.
DINAMIKUS TÖMÖRSÉGMÉRÉS B&C BERENDEZÉSSEL
- B EVEZETÉS
- A DINAMIKUS TÖMÖRSÉGMÉRÉS RÖVID ELMÉLETI ÖSSZEFOGLALÁSA
- E DDIGI NEMZETKÖZI KUTATÁSI EREDMÉNYEK
- E DDIGI HAZAI KUTATÁSI EREDMÉNYEK
- H AZAI HELYSZÍNI ÖSSZEHASONLÍTÓ MÉRÉSEK EREDMÉNYEI
- Mérési adatok feldolgozása
- L ABORATÓRIUMI VIZSGÁLATI EREDMÉNYEK
- f lineáris együttható tényleges értéke
- Eredmények vastagságkorrekció nélkül
- Korrigált eredmények
- Ö SSZEFOGLALÁS
A dinamikus tömörítési fok (Trd) a relatív tömörségi fok (TrE) és a nedvességkorrekciós tényező (Trw) szorzataként számítható. Az adatok elemzése során elsődleges célom volt a tömörségi fok két típusa (izotópos és dinamikus) kapcsolatának vizsgálata. Ami a gyakorlat számára nyilvánvalóan érdekes, az a dinamikus tömörségi fok (Trd) és a Trr izotópos tömörségi fok közötti kapcsolat.
Elméletileg a két tömörítési szint megegyezik, de a grafikonon jól látható, hogy a vizsgált tömörítési tartomány pontjai (amely gyakorlatilag lefedi az építőiparban felmerülő összes tömörítési igényt) nem férnek el egyértelműen az egyenlőséget jelentő egyenesre. A BME laboratóriumában a hagyományos mintavételből, lyukasztóhengeres mintavételből számítható Trr tömörítési sebesség és a B&C berendezéssel kapott dinamikus tömörítési sebesség Trd közötti összefüggést vizsgáltam. fejezetben az ott leírt iszapos finom homok talajrétegekre készül. Itt kell megjegyezni, hogy a dinamikus tömörségmérés során egy ponton csak egy cseppsorozatot hajtottam végre.
Látható, hogy a korrigált laboratóriumi mérési eredmények esetében a két módszerrel kapott sűrűségek átlaga jelentősen eltér. A helyszíni és laboratóriumi mérési eredmények alapján tehát kimutatható, hogy nagyon nehéz a két módszerrel kapott eredményeket egyértelműen összevetni, és észrevehető összefüggést bizonyítani. Ezért javasolható, hogy a kétféle tömörségmérési módszert külön-külön is figyelembe véve a szükséges és elérhető tömörségi fok határértékeket egyenként kell megfogalmazni.
A mérés során kapott dinamikus tömörségi fok (Trd) elméletileg megegyezik a hagyományos tömörségi fokkal (Trr), de ennek komplex helyszíni és laboratóriumi vizsgálatokon alapuló elemzése még nem készült.
DINAMIKUS BERENDEZÉSEK HATÁSMÉLYSÉGE
- B EVEZETÉS
- K ÜLFÖLDI KUTATÁSI EREDMÉNYEK
- Német típusú berendezések
- Prima 100 berendezés
- GeoGauge berendezés
- H AZAI KUTATÁSI EREDMÉNYEK
- L ABORATÓRIUMI VIZSGÁLATOK ISMERTETÉSE
- L ABORATÓRIUMI VIZSGÁLATI EREDMÉNYEK
- Statikus tárcsás mérés
- Német típusú berendezés
- B&C berendezés
- Alsó réteg merevségének hatása a tömörítés hatékonyságára
- Ö SSZEFOGLALÁS
Ha figyelembe vesszük, hogy a mérés 30 cm-es koronggal történt, az eredmények jó egyezést mutatnak Kudla et al. mérési eredményeivel. német típusú készülékkel (ZORN) (Kudla et al, 1991). A GeoGauge készülék esetében a gyártó a készülék használati útmutatójában 21-32 cm-es mérési határt ad meg (Humboldt Co., 1999). Az alsó réteg csak akkor hatékony, ha a rendszer teljes vastagsága kisebb, mint 27,5 cm (Sawangsuriya et al, 2002).
Subert - Boussinesq elmélete alapján - a statikus mérésnél 27 cm-es, a német típusú ejtősúlyos eszközöknél 12 cm-es, a B&C készüléknél 20 cm-es mérési határt mutatott (Subert, 2003). Ebből következően azt a mélységet tekintette hatásmélységnek, ahol két szomszédos cm-es mélység közötti alakváltozás még kimutatható ilyen precíziós mérőeszközzel. Mivel ilyen típusú kísérlet még nem történt, ezért a német típus és a B&C berendezés hatásmélységét laboratóriumban teszteltem.
A merev aljzaton végzett mérések azt mutatták, hogy az alsó merev támaszték hatása minimálisra csökkent egy kisebb összvastagságú rétegnél, míg ez valamivel később jelent meg egy nem merev alsó rétegnél. A rétegvastagság növekedésével az alsó merev vagy kevésbé merev réteg hatása is csökkent, és végül gyakorlatilag minimális vagy elhanyagolhatóvá vált. Érdekesség, hogy a kisebb merevségű alsó réteg esetében a mérések a B&C berendezésnél is mintegy 60 cm effektív mélységet mutattak.
10-15 cm-es rétegvastagságig nem tömöríthető megfelelően, így nagyobb tömörítési szint nem érhető el.
ÖSSZEFOGLALÁS
A gyakorlati mérések eredményei alapján igyekeztem a Magyarországon elterjedt német típusú és B&C berendezések eredményeit érthetőbbé, elfogadhatóbbá tenni az építő- és mérnöki szakma számára. Egyrészt igyekeztem feldolgozni, rendszerezni a nemzetközi szakirodalomban fellelhető összehasonlító adatokat, ellenőrizni az ottani legfontosabb tapasztalatok hazai környezetben való alkalmazhatóságát, másrészt a hazai terepi és laboratóriumi kísérletek alapján elmozdítani a berendezéseket a jelenleg tapasztalható relatív „holtpontról”. Legfontosabb eredményemnek azt tartom, hogy számos független összehasonlító mérés, terepi és laboratóriumi vizsgálat összegzése alapján tisztáztam a szakmában "KTI képletként" ismert statikus-dinamikus teherhordó modulok kapcsolatát, és elkészítettem egy kritériumtáblázatot, amelybe külföldi példák alapján beírtam a statikai modulus értékéhez szükséges dinamikus modulus értékeit.
A helyszíni mérések és a laboratóriumi mérések eredményei alapján rámutattam, hogy a dinamikus tömörségmérés és az izotópos tömörségmérés elméleti egyezése nem minden tömörítésnél létezik, kisebb tömörítéseknél a dinamikus mérés kissé túlbecsüli a tömörség tényleges mértékét. Fontos eredménynek tartom, hogy rámutattam arra, hogy a módszerek statisztikailag nem azonosak, ezért célszerű lenne mindkettőre küszöbértékeket és minősítési eljárásokat kidolgozni. Rámutattam, hogy a sűrűségmérésen és alakváltozásmérésen alapuló kétféle módszer sem statisztikai módszerekkel vizsgálva, sem párhuzamos mérések eredményeinek feldolgozása alapján nem tekinthető azonosnak.
Laboratóriumi vizsgálataim alapján kimutattam, hogy dinamikus berendezéssel a tárcsa átmérőjének 1,5-szeresének megfelelő rétegvastagság megbízhatóan minősíthető, míg statikus méréssel ez a határ a tárcsa átmérőjének 2-szerese. Fontos kiemelni, hogy kutatásaim eredményei - különösen a statikus-dinamikus modulok közötti közvetlen konverzió tisztázása és a kritériumtáblázat kidolgozása - olyan egyszerű táblázatokat, képleteket adnak az építési gyakorlat számára, amelyek segítségével jobban ki tudják használni az általánosan elérhető dinamikus eszközök adottságait. Dolgozatom megírásával nyilvánvalóan a dinamikus eszközök alkalmazási körének bővítéséhez, a kapott eredmények szélesebb körű elfogadásához kívántam valamelyest hozzájárulni, és ahhoz, hogy minden tekintetben felvegyék a versenyt a hagyományos módszerekkel.
Úgy gondolom, hogy ezek a dinamikus módszerek a közeljövőben egyre népszerűbbek lesznek, és remélem, hogy szakdolgozatommal sikerült hozzájárulnom ezen eszközök szélesebb körű használatához, illetve a gyakorlatban való megvalósításuk során felmerülő kérdésekre az eddigieknél pontosabban és jobb eredménnyel válaszolhattam.
TÉZISEK
Megmutattam, hogy a B&C típusú kistárcsás ejtősúlyú berendezéssel mért dinamikus modulus (Ed) és a terhelhetőségi modulusok (E1;E2) a statikus tárcsamérésből származnak. Az átalakítási képletek általában minden típusú talajra és alapozásra érvényesek, de csak akkor használhatók, ha E2 ≤ 120 N/mm2 vagy Ed ≤ 140 N/mm2). Megmutattam, hogy a mért Ed és E2 modulusok közötti korrelációt az egyes talajtípusok vagy alaprétegek esetében a 11.3. A táblázatban kétféle talajt és alapozást különböztettem meg. táblázat: Az E2 és Ed modul terhelhetőségi kritériumértékei kétféle talajhoz és alapozáshoz.
Megmutattam, hogy a nehéz ejtősúly berendezéssel mért EFWD modulus nem konvertálható egyértelműen másik modulusra. Megmutattam, hogy nem adható egyértelmű konverziós összefüggés az izotópos és a B&C dinamikus sűrűségmérés eredményei között. Nagyszámú helyszíni mérési adat feldolgozása után kimutattam, hogy az izotópos sűrűségmérés és a dinamikus sűrűségmérés eredményének várható értéke megközelítőleg megegyezik.
Megmutattam, hogy 95%-os megbízhatósági szinten a két mérési módszer konfidenciatartományai kis mértékben fedik egymást. Megmutattam, hogy ha a mért dinamikus tömörségi fok értékét a mért rétegvastagsággal korrigáljuk, akkor az eltérés már nem azonosítható egyértelműen. Laboratóriumi kísérletek alapján kimutattam, hogy a statikus korong effektív mérési mélysége finom homokos agyagos talaj esetén legalább 58-60 cm, azaz a korong átmérőjének legalább kétszerese.
Iszapos, finomhomokos talaj esetén kimutattam, hogy dinamikus könnyűszerkezetes (német típusú és B&C) berendezéseknél a hatásmélység nem a tárcsaátmérő kétszerese, hanem csak 1,3-1,7 D, azaz a tárcsaátmérő körülbelül 1,5-szerese.
IRODALOMJEGYZÉK
ÁBRA : E LVÉGZETT MÉRÉSEK A KÁDBAN A RÉTEGEK TETEJÉN
ÁBRA : N ÉMET TÍPUSÚ DINAMIKUS TEHERBÍRÁSMÉRŐ BERENDEZÉS (HMP TÍPUSÚ )
ÁBRA : A B&C BERENDEZÉS
ÁBRA : Á BRA E D KRITÉRIUMÉRTÉKEK MEGHATÁROZÁSÁHOZ
ÁBRA : M ÉRT ADATOK ELOSZLÁSA ( ÁTLAGGAL ÉS MEGBÍZHATÓSÁGI - INTERVALLUMMAL )
ÁBRA : E LTÉRÉS AZ EGYENLŐSÉGTŐL ( LABORATÓRIUM MÉRÉSEK – ISZAPOS FINOMHOMOK )
ÁBRA : M ÉRT ADATOK ELOSZLÁSA ( ÁTLAGGAL ÉS MEGBÍZHATÓSÁGI - INTERVALLUMMAL – LABORATÓRIUMI
ÁBRA : P RIMA 100 BERENDEZÉS MÉRÉSI HATÁRÁNAK VIZSGÁLATA (N AZZAL , 2003)
ÁBRA : N ÉMET TÍPUSÚ ÉS B&C BERENDEZÉS MÉRÉSI HATÁRÁNAK SZÁMÍTOTT MODELLJE (S UBERT , 2006)
ÁBRA : S TATIKUS TÁRCSÁS MÉRÉS MÉRÉSI HATÁRÁNAK VIZSGÁLATA LABORATÓRIUMBAN ( ISZAPOS
ÁBRA : N ÉMET TÍPUSÚ BERENDEZÉS MÉRÉSI HATÁRÁNAK VIZSGÁLATA LABORATÓRIUMBAN ( ISZAPOS
ÁBRA : B&C BERENDEZÉS MÉRÉSI HATÁRÁNAK VIZSGÁLATA LABORATÓRIUMBAN ( ISZAPOS FINOMHOMOK ). 87
KÉP : L ABORATÓRIUMI ELRENDEZÉS 1
KÉP : L ABORATÓRIUMI ELRENDEZÉS 2
KÉP : A TALAJ TÖMÖRÍTÉSE A KÁDBAN LABVIBRÁTORRAL
