Εργαστήριο Εδαφομηχανικής

Transcript

1 ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα Εργαστήριο Εδαφομηχανικής Ενότητα 13η: Τριαξονική Δοκιμή Πλαστήρα Βιολέττα Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών Τ.Ε.

2 Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς. 2

3 Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα» έχει χρηματοδοτήσει μόνο την αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. 3

4 Σκοπός Ενότητας Η εύρεση της συνοχής c και της γωνίας εσωτερικής τριβής φ, μέσω της τριαξονικής δοκιμής 4

5 Περιεχόμενα Ενότητας Περιγραφή δοκιμής Μετρήσεις Υπολογισμοί Αποτελέσματα 5

6 Περιγραφή δοκιμής - 1 Κατά τη δοκιμή αυτή το δοκίμιο δέχεται φορτία κατά τους τρεις κύριους άξονες. Η δοκιμή εκτελείται σε κυλινδρικό εδαφικό δοκίμιο, περιορισμένο κατά την κυλινδρική του επιφάνεια από λεπτή μεμβράνη και κατά τις βάσεις από πορώδεις πλάκες. σ1 σ3 σ3 6

7 Περιγραφή δοκιμής - 2 Γίνεται σε όλα τα εδάφη (συνεκτικά, μη συνεκτικά) και κάτω από διάφορες συνθήκες (π.χ. ανάπτυξη πίεσης πόρων, στράγγιση του δοκιμίου) ανάλογα με τις συνθήκες και την εντατική κατάσταση, που βρίσκονταν το έδαφος πριν τη δοκιμή του Με συγκεκριμένη διάταξη εξασκείται πίεση σε νερό που περιβάλλει το δοκίμιο. Η πίεση αυτή εφαρμόζεται στο δοκίμιο ολόπλευρα και είναι σταθερή στη διάρκεια μιας δοκιμής. Με το ξεκίνημα της δοκιμής εφαρμόζεται και αξονική πίεση (σ =Ρ/Α ) μέσω ενός εμβόλου, αυξανόμενη με σταθερό ρυθμό μέχρι τη θραύση του δοκιμίου ή μέχρι η παραμόρφωση ε = 20%. 7

8 Περιγραφή δοκιμής - 3 Οι μετρήσεις στα μηκυνσιόμετρα καθώς και οι υπολογισμοί για τον προσδιορισμό της αυξανόμενης αξονικής τάσης, είναι οι ίδιοι με αυτές της ανεμπόδιστης Στην ανεμπόδιστη θλίψη είχαμε μία αυξανόμενη αξονική τάση μέσω ενός εμβόλου, όπως ακριβώς και στην τριαξονική Η επιπλέον τάση στην κύρια δοκιμή της τριαξονικής είναι η σταθερή ολόπλευρη πίεση του νερού Ελεύθερο πλευρικά δοκίμιο Κυψέλη με νερό Ανεμπόδιστη θλίψη Τριαξονική θλίψη 8

9 Περιγραφή δοκιμής - 4 βάση κυψέλης μεμβράνη πορόλιθοι 9

10 Περιγραφή δοκιμής - 5 μηκυνσιόμετρο για υπολογισμό φορτίου P έμβολο για την εφαρμογή αξονικής τάσης δυναμομετρικός δακτύλιος μηκυνσιόμετρο για υπολογισμό ΔΗ κυψέλη με δοκίμιο βάνες για είσοδο έξοδο νερού 10

11 Μετρήσεις Στην πορεία της δοκιμής ανά 30 sec καταγράφονται μετρήσεις ταυτόχρονα από τα δύο μηκυνσιόμετρα Το μηκυνσιόμετρο του δυναμομετρικού δακτυλίου δίνει αναγνώσεις RP, από τις οποίες υπολογίζεται το αυξανόμενο φορτίο P Το μηκυνσιόμετρο που βρίσκεται πάνω στην κυψέλη δίνει αναγνώσεις RΗ, από τις οποίες υπολογίζεται η βράχυνση ΔΗ 11

12 Υπολογισμοί - 1 Το δοκίμιο στην πορεία της δοκιμής βαρελοποιείται Η αξονική παραμόρφωση ορίζεται ως ε = όπου Η το αρχικό ύψος και ΔΗ η βράχυνση Η διατομή Α αυξάνεται με βάση τον τύπο Η Η Α' = 1 Α ε 12

13 Υπολογισμοί - 2 Η αξονική τάση αυξάνεται και ορίζεται ως σ = P Α' όπου P το αυξανόμενο φορτίο μέσω του εμβόλου 13

14 Υπολογισμοί - 3 Κατασκευάζεται το διάγραμμα με άξονα χ την παραμόρφωση (ε ή ε%) και άξονα ψ την αυξανόμενη αξονική τάση(δσ) 0,6 Δσ max 0,5 Δσ (kgr/cm 2 ) 0,4 0,3 0,2 0, ε% 14

15 Υπολογισμοί - 4 H Δσ max προσδιορίζεται στη μέγιστη τιμή της καμπύλης (θραύση), ή στην αντίστοιχη τιμή του ε=20% (πριν γίνει θραύση) 0,6 Δσ max 0,5 Δσ (kgr/cm 2 ) 0,4 0,3 0,2 0, ε% 15

16 Υπολογισμοί - 5 Τη στιγμή της θραύσης η ολική αξονική τάση σ 1 που ασκείται στο δοκίμιο ισούται με το άθροισμα Δσ max που ασκείται από το έμβολο, συν την ολόπλευρη σ 3 από το νερό, καθώς το νερό είναι και πάνω από το έμβολο Συνεπώς οι τάσεις που ασκούνται στο δοκίμιο είναι : σ 1 = σ 3 + Δσ max σ1 σ 3 σ3 σ3 16

17 Υπολογισμοί - 6 Αφού υπολογίσουμε τις Δσ max και από τις τρεις δοκιμές και έχοντας τις αντίστοιχες σ 3 ολόπλευρες τάσεις, κατασκευάζουμε το διάγραμμα Mohr για να προσδιορίσουμε γραφικά τη συνοχή C και τη γωνία εσωτερικής τριβής φ του εδάφους Ένας κύκλος Mohr (ένας για κάθε δοκιμή) κατασκευάζεται ως εξής : Έχει διάμετρο Δσ max και απέχει από την αρχή των αξόνων απόσταση ίση με σ 3 17

18 Αποτελέσματα - 1 σ 3 Δσ max 18

19 Αποτελέσματα - 2 Η κοινή εφαπτομένη είναι η περιβάλλουσα θραύσης Το σημείο τομής της με τον άξονα των διατμητικών τάσεων τ, είναι η συνοχή C Η δε κλίση της είναι η γωνία εσωτερικής τριβής φ Υπολογίζεται μέσω της εφαπτομένης ως τοξεφφ 19

20 Βιβλιογραφία ΠΡΟΔΙΑΓΡΑΦΕΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΩΝ ΔΟΚΙΜΩΝ ΕΔΑΦΟΜΗΧΑΝΙΚΗΣ, Έκδοση διεύθυνσης ερευνών εδαφών,γενική Γραμματεία Δημοσίων Έργων. ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΚΑΙ ΕΠΙ ΤΟΠΟΥ ΔΟΚΙΜΕΣ ΕΔΑΦΟΜΗΧΑΝΙΚΗΣ, Β. Χρηστάρας, Τεχνικό Επιμελητήριο Ελλάδας ΕΔΑΦΟΜΗΧΑΝΙΚΗ Ασκήσεις και προβλήματα, Γ. Γραμματικόπουλος, Ν. Μάνου, Θ. Χατζηγώγος, Εκδόσεις Αφ. Κυριακίδη 20

21 Τέλος Ενότητας