DE29807910U1 - Measuring arrangement with load plate - Google Patents
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Description
GM-Anmeldung „Meßverfahren hna MeBarjoränDT^4TTkJ*aäf|3latte"GM application "Measuring method hna MeBarjoränDT^4TTkJ*aäf|3latte"
Meßanordnung mit LastplatteMeasuring arrangement with load plate
Die Erfindung betrifft eine Meßanordnung mit Lastplatte, welche zur Prüfung der Tragfähigkeit und der Verdichtungsqualität von Böden und ungebundenen Tragschichten im Erd- und Verkehrswegebau eingesetzt werden können. Es ist jedoch auch möglich, sie zur Untersuchung anderer verformbarer Materialien einzusetzen.The invention relates to a measuring arrangement with a load plate, which can be used to test the load-bearing capacity and compaction quality of soils and unbound base layers in earthworks and road construction. However, it is also possible to use it to examine other deformable materials.
Bei derartigen Untersuchungen werden zur Zeit unterschiedliche Verfahren eingesetzt. Bei einigen Verfahren ist die Eindringtiefe einer definierten Fläche bei definierter Krafteinleitung das Maß für die Tragfähigkeit und Verdichtung des Untergrundes. Diese Verfahrensweise fußt auf der DIN 18 134. Hierbei wird die vorerwähnte Eindringtiefe, im weiteren als Weg bezeichnet, gemessen und geht über Berechnungen in die Bestimmung signifikanter Kenngrößen zur Beschreibung der Tragfähigkeit und der Verdichtungsqualität ein. Derzeit gehen alle Verfahren, die eine runde Prüffläche untersuchen, von einer Meßanordnung aus, bei der ein Meßpunkt im Zentrum einer sogenannten Lastplatte Werte für die Eindringtiefe liefert.Different methods are currently used for such tests. In some methods, the penetration depth of a defined area with a defined force application is the measure of the load-bearing capacity and compaction of the subsoil. This method is based on DIN 18 134. The aforementioned penetration depth, referred to below as the path, is measured and is used via calculations to determine significant parameters for describing the load-bearing capacity and compaction quality. Currently, all methods that examine a round test surface are based on a measuring arrangement in which a measuring point in the center of a so-called load plate provides values for the penetration depth.
Bei der Messung wird eine exakte Krafteinleitung und ein gleichmäßiges Eindringen der Lastplatte in den zu prüfenden Untergrund vorausgesetzt. Ist die Eindringtiefe der Lastplatte in den Untergrund nicht gleichmäßig, liegen Störungen in den zu untersuchenden Schichten oder ein Fehler bei der Krafteinleitung vor. Beide Faktoren beeinträchtigen die Genauigkeit und Aussagefähigkeit und damit die Verwendbarkeit der Meßergebnisse.The measurement assumes that the force is applied precisely and that the load plate penetrates evenly into the subsoil to be tested. If the depth of penetration of the load plate into the subsoil is not even, there are faults in the layers to be tested or there is an error in the force application. Both factors affect the accuracy and informative value and thus the usability of the measurement results.
Es ergibt sich also die Aufgabe, eine Meßanordnung zu schaffen, deren Aussagewerte eine größere Genauigkeit und Auswertbarkeit besitzen als die herkömmlicher Meßanordnungen und Meßverfahren unter Verwendung von Lastplatten mit einem SensorThe task therefore arises of creating a measuring arrangement whose information values have greater accuracy and evaluability than those of conventional measuring arrangements and measuring methods using load plates with a sensor
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Mitteln der Patentansprüche gelöst.This object is achieved according to the invention by means of the patent claims.
Dabei besteht das Wesen der Erfindung darin, daß durch die Schaffung einerThe essence of the invention is that by creating a
GM-Anmeldung „Meßanordnung mit LaStpfettÄ'*'·. . ·..:.".GM registration “Measuring arrangement with load-bearing beam”.
Meßanordnung mit mindestens drei Sensoren die Möglichkeit existiert, die tatsächliche flächenhafte Eindringbewegung der Lastplatte in den bzw. im Prüfuntergrund zu erfassen und damit ein deutlich genaueres und aussagefähiges Meßergebnis zur Charakterisierung der Untergrundbeschaffenheit zu liefern.A measuring arrangement with at least three sensors makes it possible to record the actual surface penetration movement of the load plate into or in the test substrate and thus to provide a significantly more precise and meaningful measurement result for characterizing the substrate condition.
Die Erfindungen sollen nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Dabei zeigen die zugehörigen Zeichnungen inThe inventions will be explained in more detail below using an example embodiment. The accompanying drawings show
Fig. 1: eine übliche Meßanordnung mit einer Lastplatte vor der Messung, Fig. 2: eine übliche Meßanordnung mit einer Lastplatte nach der MessungFig. 1: a typical measuring arrangement with a load plate before the measurement, Fig. 2: a typical measuring arrangement with a load plate after the measurement
undand
Fig. 3: eine erfindungsgemäße Meßanordnung mit einer Lastplatte und drei Sensoren.Fig. 3: a measuring arrangement according to the invention with a load plate and three sensors.
Gemäß Fig. 1 liegt eine Lastplatte L waagerecht auf dem hinsichtlich seiner Tragfähigkeits- und Verdichtungsparameter zu prüfenden Baugrund B. Über dem Mittelpunkt der Lastplatte L erfolgt die zur Prüfung vorgeschriebene Krafteinleitung K.According to Fig. 1, a load plate L lies horizontally on the subsoil B, which is to be tested with regard to its load-bearing capacity and compaction parameters. The force K required for the test is introduced above the center of the load plate L.
Fig. 2 beschreibt die Lage der Lastplatte L nach der Krafteinleitung K. Die Lastplatte L hat sich in der Lage derart geändert, daß sie nicht mehr waagerecht liegt. Weiterhin ist die Lastplatte L während Krafteinleitungsvorganges in den Baugrund B eingedrungen. Zur Verdeutlichung der Konsequenzen dieses Sachverhaltes wird die Bewegung der Lastplatte L während des Meßvorgangs an drei Punkten P1, P2 und P3 beschrieben. Alle Punkte P 1 bis P3 liegen auf einer Graden, die durch den Mittelpunkt M der Lastplatte L führt. Punkt P1 und Punkt P3 haben den gleichen Abstand zum Mittelpunkt M der Lastplatte L. Punkt P2 ist mit dem Mittelpunkt M der Lastplatte L identisch. Dieser Punkt M ist lagegleich dem Punkt P2 und wird bei der derzeit üblichen Verfahrensweise auch als Meßpunkt verwendet. Der Mittelwert des Weges s, den Punkt P1 und Punkt P3 zurücklegen, entspricht dem Weg s, der auch durch Punkt 2 zurückgelegt wird. Das für die Messung relevante Meßergebnis , das durch die Bewegung des Punktes P2 charakterisiert ist, spiegelt jedoch, wie dieses Beispiel zeigt, die Bewegung derFig. 2 describes the position of the load plate L after the force K has been applied. The position of the load plate L has changed so that it is no longer horizontal. Furthermore, the load plate L has penetrated into the subsoil B during the force application process. To illustrate the consequences of this, the movement of the load plate L during the measurement process is described at three points P1, P2 and P3. All points P 1 to P3 lie on a straight line that passes through the center M of the load plate L. Point P1 and point P3 are the same distance from the center M of the load plate L. Point P2 is identical to the center M of the load plate L. This point M is in the same position as point P2 and is also used as a measuring point in the current standard procedure. The mean value of the distance s that point P1 and point P3 travel corresponds to the distance s that is also traveled by point 2. However, the measurement result relevant for the measurement, which is characterized by the movement of the point P2, reflects, as this example shows, the movement of the
GM-Anmeldung „Meßanordnung mit LaStpfettf'*". . ·..: .··.GM application “Measuring arrangement with load-bearing capacity'*”. . ·..: .··.
Fläche unterhalb der Lastplatte L nicht korrekt wider. Setzt man eine ordnungsgemäße Krafteinleitung K voraus, kann mit dieser Meßanordnung die Homogenität des Baugrundes B unterhalb der Prüffläche, die der Fläche der Lastplatte L entsprechend angenommen wird, nicht beurteilt werden. 5Area below the load plate L is not reflected correctly. If one assumes that the force K is correctly introduced, this measuring arrangement cannot be used to assess the homogeneity of the subsoil B below the test area, which is assumed to correspond to the area of the load plate L. 5
Dieser Mangel wird durch eine Meßanordnung beseitigt, die drei Meßpunkte P4 bis P6 verwendet, die nicht auf einer Geraden liegen, die durch den Mittelpunkt M der Lastplatte L verläuft. Eine für die Messung und Auswertung besonders vorteilhafte Anordnung ist im Fig. 3 dargestellt. Die drei an den Punkten P4 bis P6 einer Lastplatte L eingesetzten Sensoren S1 bis S3 haben einen möglichst großen und gleichen Abstand zum Mittelpunkt M der Lastplatte L und sind jeweils um 120° versetzt auf dieser angeordnet.This deficiency is eliminated by a measuring arrangement that uses three measuring points P4 to P6 that are not located on a straight line that runs through the center M of the load plate L. A particularly advantageous arrangement for measurement and evaluation is shown in Fig. 3. The three sensors S1 to S3 used at points P4 to P6 of a load plate L are as far apart as possible from the center M of the load plate L and are each arranged offset by 120°.
Mit dieser erfindungsgemäßen Meßanordnung kann die Bewegung der Fläche unterhalb der Lastplatte L in für die Messung relevanten Winkellagen erfaßt und berechnet werden. Damit ist eine den wirklichen Verhältnissen des Baugrundes B unterhalb der Lastplatte L entsprechende Meßwertgewinnung möglich. Geht man entsprechend des erfindungsgemäßen Verfahrens von einer Einzelmessung zu einer Mehrfachmessung in einer Meßreihe über, können durch abgrenzende Bewertungungen und Vergleiche zwischen den Einzelmessungen zusätzliche Informationen zur Beurteilung des Baugrundes liefern.With this measuring arrangement according to the invention, the movement of the area beneath the load plate L can be recorded and calculated in angular positions relevant for the measurement. This makes it possible to obtain measured values that correspond to the actual conditions of the subsoil B beneath the load plate L. If, in accordance with the method according to the invention, one moves from a single measurement to a multiple measurement in a series of measurements, additional information for assessing the subsoil can be provided by means of delimiting evaluations and comparisons between the individual measurements.
Fehler, die durch eine nicht lotrechte Krafteinleitung L verursacht werden, sind zufällige Fehler. Diese werden durch eine Mehrfachmessung als solche erkannt. Im nachfolgenden Beispiel besteht die Meßreihe aus drei Einzelmessungen M1 bis M3. Mit der oben beschriebenen erfindungsgemäßen Meßanordung werden an den drei Meßpunkten P4, P5 und P6 mittels der Sensoren S1 bis S3 die Wege si bis s3 gemessen. Die Ergebnisse dieser Messungen sind nachfolgend zusammengestellt in Tab. 1:Errors caused by a non-vertical force introduction L are random errors. These are recognized as such by a multiple measurement. In the following example, the series of measurements consists of three individual measurements M1 to M3. With the measuring arrangement according to the invention described above, the distances si to s3 are measured at the three measuring points P4, P5 and P6 using the sensors S1 to S3. The results of these measurements are summarized below in Table 1:
GM-Anmeldung „Meßanordnung mit LaStpfottf*". . '..!."jGM registration "Measuring arrangement with load-bearing pawl*". . '..!."j
Die Auswertung dieser Meßergebnisse zeigt folgendes: Die Messungen M1 und M2 liefern weitgehend ähnliche Ergebnisse, während der Mittelwert der dritten Messung M3 von den vorangegangenen Werten signifikant abweicht, wobei sich die Streuung der Wegwerte si bis s3 wesentlich vergrößert zeigt. Die Ursache kann hier in einer nicht lotrechten Krafteinleitung K gesucht werden.The evaluation of these measurement results shows the following: The measurements M1 and M2 produce largely similar results, while the mean value of the third measurement M3 differs significantly from the previous values, whereby the scatter of the path values si to s3 is significantly increased. The cause can be found in a non-vertical force introduction K.
Liegen Störungen in den Schichten des Baugrundes B vor, wird dies zu systematischen, nicht waagerechten Bewegungen der Lastplatte L führen. Die Störung des Baugrundes B durch einen größeren nicht gezeigten Stein seitlich unterhalb der Lastplatte L führt zu Meßergebnissen, die nachfolgend zusammengestellt sind in Tab. 2:If there are disturbances in the layers of the subsoil B, this will lead to systematic, non-horizontal movements of the load plate L. The disturbance of the subsoil B by a larger stone (not shown) laterally below the load plate L leads to measurement results that are summarized below in Table 2:
Der Stein befindet sich unterhalb des Meßpunktes P5. Er stellt eine hohe bodenmechanische Verdichtung dar und verhindert das gleichmäßige Eindringen der Lastplatte L in den Baugrund B. Da die Meßergebnisvariationen systematischen Charakter haben, kann der zufällige Einfluß der nicht lotrechten Krafteinleitung K als Ursache ausgeschlossen werden. Damit kann aus den Messungen M 1' bis M 3' ein Hinweis zur notwendigen näheren Untersuchung des Baugrundes B unterhalb der Lastplatte L abgeleitet werden.The stone is located below the measuring point P5. It represents a high level of soil mechanical compaction and prevents the load plate L from penetrating the subsoil B evenly. Since the variations in the measurement results are systematic, the random influence of the non-vertical force introduction K can be ruled out as the cause. Measurements M 1' to M 3' can therefore be used to derive an indication of the need for a more detailed investigation of the subsoil B below the load plate L.
Als zusätzliche Information kann die Neigung der Lastplatte L, die durch die Versuchsdurchführung verursacht wurde, berechnet und angezeigt werden.As additional information, the inclination of the load plate L caused by the test execution can be calculated and displayed.
Wird bei der Messung immer eine definierte Anordnung zwischen der Lastplatte L und der Belastungsvorrichtung zur Krafteinleitung K eingehalten und es treten die in der Tab. 2 beschriebenen Ergebnisse wiederholt auf, liegt ein Mangel der Meßanordnung bzw. Meßeinrichtung vor. Dieser Sachverhalt kann durch den Einsatz einer Gummiplatte auf einem Betonfundament, die den Baugrund simuliert, relativ einfach überprüft werden.If a defined arrangement between the load plate L and the loading device for force introduction K is always maintained during the measurement and the results described in Table 2 occur repeatedly, there is a defect in the measuring arrangement or measuring device. This fact can be checked relatively easily by using a rubber plate on a concrete foundation that simulates the subsoil.
GM-Anmeldung „Meßanordnung mit LGM application “Measuring arrangement with L
Derzeit geltende Prüfvorschriften zur Bestimmung der Tragfähigkeit und der Verdichtungsqualität eines Baugrundes schreiben in einigen Fällen die Vorbelastung des Baugrundes B durch dreimalige Krafteinleitung K vor. Die Informationen, wie sich die Tragfähigkeit, die Verdichtungsqualität und die Beschaffenheit des Baugrundes B dabei ändern, werden bei den derzeit verwendeten Meßverfahren nicht berücksichtigt. Durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Lastplatte L mit drei Sensoren S1 bis S3 können folgende zusätzliche Informationen gewonnen und ausgewertet werden:Currently applicable test regulations for determining the load-bearing capacity and compaction quality of a subsoil prescribe in some cases the pre-loading of the subsoil B by applying force K three times. The information on how the load-bearing capacity, compaction quality and condition of the subsoil B change in the process is not taken into account in the measuring methods currently used. By using the load plate L according to the invention with three sensors S1 to S3, the following additional information can be obtained and evaluated:
Kommt es durch die Vorbelastung des Baugrundes B zu Abweichungen in der waagerechtenLage der Lastplatte L vor Beginn de eigentlichen Messung? Wie verändert sich die Tragfähigkeit und Verdichtungsqualität des Baugrundes B durch die Vorbelastung?Does the pre-loading of the subsoil B lead to deviations in the horizontal position of the load plate L before the actual measurement begins? How does the load-bearing capacity and compaction quality of the subsoil B change due to the pre-loading?
Messungen an verschiednen Prüfpunkten eines Bauvorhabens mit gleichem Baugrund B müssen vergleichbare Ergebnisse in allen Meßphasen liefern. Abweichungen weisen auf unterschiedliche Eigenschaften des Unter- bzw. Baugrundes B oder auf unsachgemäße Durchführung der Messung hin. Für definierte Baugründe B können Toleranzen und Grenzwerte ermittelt werden.Measurements at different test points of a construction project with the same subsoil B must provide comparable results in all measurement phases. Deviations indicate different properties of the subsoil or subsoil B or that the measurement was carried out incorrectly. Tolerances and limit values can be determined for defined subsoils B.
Es ist auch vorteilhaft möglich, daß aus dem festgestellten Änderungsverhalten des Baugrundes B ein Verdichtungsvektor bestimmt wird, dessen Bestimmungswerte wichtige Rückschlüsse über den Verlauf bestimmter Verdichtungsverhältnisse geben kann.It is also advantageously possible to determine a compaction vector from the determined change behavior of the subsoil B, the determination values of which can provide important conclusions about the course of certain compaction conditions.
Mit der erfindungsgemäßen Meßanordnung ist es daher sehr gut möglich, die Sicherheit und Aussagekraft von durch Verfahren unter Verwendung von Lastplatten gewonnenen Tragfähigkeits- und Verdichtungsangaben zu Baugründen zu erhöhen. Hierdurch können durch bisher nur unzureichend sichere Aussagen begründete Schäden oder aber überdimensionierte Nachfolgeaktivitäten vermieden und dadurch Kosteneinsparungen erreicht werden.With the measuring arrangement according to the invention, it is therefore very possible to increase the reliability and informative value of the bearing capacity and compaction data on the subsoil obtained by methods using load plates. This can prevent damage caused by previously insufficiently reliable statements or over-dimensioned follow-up activities and thus achieve cost savings.
Die zur Benutzung der Erfindung notwendigen Veränderungen an vorhandenen Meßanordnungen sind minimal und stehen in keinem die Effizienz beeinträchtigenden Verhältnis zum Nutzen der Erfindungen durch verbesserte Meßqualität.The changes to existing measuring arrangements required to use the invention are minimal and do not impair efficiency in relation to the benefit of the inventions through improved measurement quality.
GM-Anmeldung „Meßanordnung mit"Lastplatti'*". . :·.||"|GM registration "Measuring arrangement with load plate"*". . : ·.||"|
Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen zur GM-Anmeldung „Meßanordnung mit Lastplatte"List of reference symbols used for the GM application "Measuring arrangement with load plate"
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1998
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