MJERENJE MALIH DEFORMACIJA U LABORATORIJU

Transcript

1 MJERENJE MALIH DEFORMACIJA U LABORATORIJU RAZLOZI MJERENJA DEFORMACIJA U TLU Pri projektiranju dinamički opterećenih temelja treba odrediti sljedeće: kriterije ponašanja (dozvoljene amplitude, brzine, akceleracije itd.), dinamička opterećenja, dinamička svojstva temeljnog tla, metodu analize. Problemi za čije je rješavanje potrebno znati svojstva tla pri malim deformacijam vibriranje temelja (velikih) strojeva, ponašanje tla prilikom prolaska valova od potresa, ponašanje priobalnih tala i potpornih konstrukcija koje su svakodnevno na udaru oceanskih valova, evaluacija vibriranja uzrokovanog prometnim vozilima. RAZLOZI MJERENJA DEFORMACIJA U TLU Istraživanja potvrdila - uzrok precijenjenim deformacijama su bitno veće krutosti tla pri malim relativnim deformacijama (koje obični troosni uređaj ne može mjeriti) Ovisnost modula posmika tla o relativnim posmičnim deformacijama sliči ovisnostima koje se standardno koriste u dinamičkim analizama, a koje su do nedavno smatrane neprimjerenim za statička opterećenja Ovo saznanje je potaklo razvoj preciznih metoda za mjerenje malih deformacija na uzorcima tla u laboratoriju, i dodatno afirmiralo korištenje rezultata geofizičkih mjerenja na terenu 1

2 Definicija pomsičnog modula Posmični modul (shear modulus) ili modul krutosti (modulus of rigidity) predstavlja odnos posmičnog naprezanja i posmične deformacije Obično se označava s G (ponekad sa S ili µ) = shear stress F Posmična sila A - površina smicanja = posmična deformacija. x je izmjereni pomak. l je visina uzorka Posmični modul iz troosnog ispitivanja Kod troosnog laboratorijskog pokusa, na primjer, najveće posmično naprezanje definirano je izrazom τ =(σ1 σ 3)/2 σ1 i σ 3 su glavna efektivna naprezanja Najveća je relativna posmična deformacija određena izrazom γ = ε1 ε3, ε1 i ε3 su odgovarajuće glavne relativne deformacije. Primjenjivost različitih tehnika mjerenja posmičnog modula tla Ovisnosti sekantnog posmičnog modula G od posmične deformacije γ, G0 je najveći posmični modul pri vrlo malim deformacijama (prema Atkinson i Sallfors, 1991) 2

3 Veza Youngovog modula s ostalim deformacijskim svojstvima Odnos između Young-ovog modula E i drugih modula krutosti kao što su moduli smicanja G, modul kompresije K, i edometerski modul Eoed, Pri tom se sekantni modul smicanja definira kao odnos najvećeg posmičnog naprezanja τ i najveće posmične relativne deformacije γ, Laboratorijske metode: DSDSS (double specimen direct simple shear) razvijena iz DSS (direct simple shear) metode Rezonantni stupac (Resonant column) Bender elementi (Bender elements) Troosni uređaj Bender elementi u troosnom uređaju 3

4 experimental techniques laboratory geophysics bender elements shear wave velocities: time, distance V vh = V hv? (elastic, symmetry) Bender elementi u troosnom uređaju Prijem vala gornjim Bender elementom L Mjeri se vrijeme prolaska vala (t) Brzina vala je: v=l/t Generianje vala Bender elementom KOnstrukcija Bender elementa 4

5 Bender elementi u troosnom uređaju Bender elementi u troosnom uređaju Generator valova i osciloskop Mjerenje malih deformacija rezonantnim stupcem 5

6 Mjerenje malih deformacija rezonantnim stupcem DSDSS metoda (Double Specimen Direct Simple Shear Test) Porozne pločice Soil specimen Mreža u gumenoj membrani Izravni posmik φ = 80 mm Izravni jednostavni posmik DSDSS metoda (Double Specimen Direct Simple Shear Test) 6

7 DSDSS metoda vertical load proximity transduc er targe t specimen cyclic loadin g specimen load cell vertical load DSDSS metoda Terenske metode (Geofizičke metode) Terenskim geofizičkim istraživanjima može se direktno odrediti krutost tla u području malih deformacija. Mjeri se brzina širenja valova kroz tlo. Primjenjuju se u cijelom svijetu za potrebe dinamičkih analiza. 7

8 Posmični modul iz geofizičkih metoda ispitivanja Iz brzine širenja valova u tlu moguće je odrediti posmični modul tla pomoću poznatog izraza G0 = ρvs 2 vs brzina posmičnih valova, G0 početni posmični modul, ρ gustoća tla 8