Embed Size (px)
Citation preview
TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL Ehitiste projekteerimise instituut
Ehituskonstruktsioonide õppetool
GEOTEHNIKA
Laboritööde juhend
2
Juhendi koostasid: Valdo Jaaniso, Küllu Oll, Johannes Pello, Meelis Sinijärv, Enno Soonurm, Andres Lehtla
3
Eessõna
Geotehnika laboritööd on õppeainete EEG3430 Pinnasemehaanika ja ehitusgeoloogia (alates
2009.a. sisseastujatele koodiga EEK0070) ning EEK0010 Geotehnika alused (alates 2009.a.
EEK0072) kohustuslik koostisosa. Laboritööde sooritamine ja kaitsmine on eksami sooritamise
eeldus.
Laboritööde eesmärk on pinnase kui materjali omaduste ja käitumise selgitamine, loengul
esitatava materjali kinnistamine ja praktilise tööoskuse arendamine. Käesolevas juhendis
esitatakse loengutes käsitletud ja laboritöödega seotud materjal lühidalt. Laboritööle asudes peab
üliõpilasel olema kaasas eelnevalt välja trükitud teimiprotokolli vorm (vt. EE kodulehelt
http://www.ttu.ee/ehitiste-projekteerimise-instituut õppematerjalid geotehnikalabor), milles
antud tabelitesse registreeritekse laboritöö ajal tehtud mõõtmistulemused. Laboritöö tehakse
gruppides, kuid iga üliõpilane registreerib ise mõõtmistulemused ning esitab need õppejõule enne
laborist lahkumist.
Mõõtmistulemuste alusel koostab üliõpilane aruande, mille koostises on:
- töö eesmärk;
- teimiprotokoll (tabelid ja graafikud);
- töö alusel tehtud järeldused.
Teimiprotokolli vormistamiseks täidetakse tabelid, milledele on kantud laboris registreeritud
mõõtmistulemused ja koostatakse vajalikud graafikud. Graafikute koostamiseks kasutatakse
laboritöö teimiprotokolli vormis antud graafikute aluseid.
Üliõpilane peab esitama aruande õppejõule järgmise laboritöö alguses. Aruande esitamine on
järgmisele laboritööle lubamise eeldus. Laboritööde kaitsmine toimub tunni lõpus. Kaitsmisel
esitatakse küsimusi laboritöö eesmärgi, töö teoreetilise aluse, määratud pinnaseomaduste
näitarvude, tehtud järelduste kohta. Puuduste ja vigade esinemisel tagastatakse aruanne
parandamiseks. Parandatud töö tuleb esitada järgmise labori alguseks.
Tunniplaani järgi tuleb üliõpilasel teha 6 laboritööd ja need kaitsta. Ettenähtud tähtaegadel
põhjusega tegemata jäänud töid (kuni 2) saab järgi teha semestri lõpus.
Laboritöödes tuleb osaleda tunniplaanis oma rühmale ettenähtud aegadel.
4
Geotehnika laboritööd viiakse läbi TTÜ ehitiste projekteerimise instituudi juures tegutsevas
ehituskonstruktsioonide teadus- ja katselaboratooriumis asukohaga Mäepealse 3, ruum 204.
Alljärgneval skeemil on see hoone tähistatud nr 17.
5
Töö nr 1
Pinnase liigitusteim. Plastsuspiiride määramine
Töö eesmärk on määrata peeneteralise pinnase liigitamiseks rullpiir (alumine plastsuspiir) ja
voolavuspiir (ülemine plastsuspiir).
Liigitatakse:
1) plastsusdiagrammi ja voolavusarvu abil EVS 1997-1:2003 lisa I järgi;
2) plastsusarvu abil GOST 25100–95 järgi.
1 Pinnase liigitus EVS 1997-1:2003 lisa I järgi
1.1 Teoreetiline alus
Selle meetodi kohaselt on plastsusomadustega pinnase liigitamise aluseks joonisel 1.2 toodud
Casagrande plastsusdiagramm, mis kehtib alla 0,425 mm pinnaseosakeste kohta. Teimimisel
tuleb määrata pinnase voolavuspiir wL Casagrande aparaadiga (või rootsi koonusega) ja rullpiir
wP ning plastsusarv IP
PLP wwI .
Plastsusdiagrammi järgi liigitatakse: savipinnas (S) – Ip > 6, asub ülalpool A-joont;
möllpinnas (M) – Ip 6 või allpool A-joont.
Pinnase liigitamist plastsusdiagrammi järgi kasutatakse üldisemal juhul, näiteks kui lõimist ei
määrata.
Voolavuspiiri wL järgi jaotatakse pinnas: väheplastne wL< 35%, keskplastne 35–50%, väga
plastne >50–70%, üliplastne >70%.
Teimitava pinnase oleku iseloomustamiseks tuleb lisaks määrata looduslik veesisaldus w ja
voolavusarv IL
P
P
PL
PL
I
ww
ww
wwI
.
Pinnase olekut iseloomustav jaotus IL järgi on toodud tabelis 1.
Tabel 1
Voolavusarv
IL
Pinnase olek
<0 kõva
0 – 0,25 poolkõva
>0,25 – 0,50 sitke
>0,50 – 0,75 poolpehme
>0,75 – 1,00 pehme
>1,00 voolav
6
1.2 Teimi käik
Kõik teimid tehakse laboris ettevalmistatud pinnasega. Tulemused kantakse teimiprotokolli
tabelisse (vt näide 1).
1.2.1 Veesisalduse määramine Veesisaldus on 105 oC juures kuivatamisel pinnasest eraldunud vee massi ja kuiva pinnase
massi suhtarv, väljendatud kas protsentides või kümnendmurruna. Käesolevas tekstis
kasutatakse protsente. Tulemus antakse kahe teimi keskmisena täpsusega 0,1%.
Vajalikud vahendid: topsid, kaal, kuivatuskapp.
1. Tops kaalutakse koos kaanega. Kõik kaalumised tehakse 0,01 g täpsusega.
2. Veesisalduse määramiseks võetakse pinnast 25–30 g, pannakse topsi, suletakse kaanega ning
kaalutakse.
3. Pinnast kuivatatakse kuivatuskapis 105o 5 oC juures. Enne kappi panemist võetakse topsilt
kaas ja asetatakse topsi alla. Kuivatada tuleb püsiva kaaluni. Savipinnasel kulub selleks
vähemalt 5 tundi, liivpinnasel 3 tundi. Antud töös tops koos kuiva pinnasega kaalutakse
järgmisel päeval.
Veesisaldus w % arvutatakse valemiga
,
kus m – topsi mass (koos kaanega) g
m1 – topsi ja märja pinnase mass g
m2 – topsi ja kuiva pinnase mass g
1.2.2 Rullpiiri määramine
Rullpiir on veesisaldus, mille juures pinnasest rullitav 3 mm läbimõõduga pinnasnöör
hakkab pudenema 5–10 mm pikkusteks tükikesteks.
Vajalikud vahendid: topsid, kaal, etalontraat läbimõõduga 3 mm, kuivatuskapp.
1. Kaanega topsid kaalutakse 0,01 g täpsusega.
2. Juhendaja ettevalmistatud pinnasest võetakse väike kogus ja rullitakse peopesal sõrmeotste
kerge survega 3 mm läbimõõduga nööriks (pulgaks). Rullida võib ka siledal plaadil. Kui
pinnasnöör 3 mm läbimõõdu juures (võrreldakse etalontraadiga) ei pudene, s.t võimaldab veel
peenemaks rullida, siis muljutakse nöör kokku ja veesisalduse vähendamiseks veeretatakse
peopesal. Seejärel korratakse rullimist. Kui 3 mm läbimõõduga pinnasnöör hakkab
pudenema, siis on rullpiir saavutatud. Ligikaudu 5–10 mm pikkused tükikesed kogutakse
varem kaalutud kahte topsi, mõlemasse ligikaudu 10 g. Rullimise ajal hoitakse topsidel
kaaned peal, vältimaks tükikeste kuivamist.
3. Määratakse veesisaldus wP, nagu kirjeldatud jaotises 1.2.1.
1002
21
mm
mmw
7
1.2.3 Voolavuspiiri määramine Casagrande aparaadiga
Voolavuspiiriks loetakse veesisaldust, mille juures pinnas muutub tinglikult voolavaks.
Voolavuspiiri määramiseks Casagrande aparaadiga paigutatakse alla 0,425 mm pinnaseosakestest
valmistatud pinnasepasta standardsesse kaussi. Vaotõmbajaga tehakse silutud pastasse vagu,
mille laius kausi põhjal on 2 mm. Kaussi lastakse kukkuda 10 mm kõrguselt aparaadi standardse
kõvadusega alusele. Kui 25 löögi järel vagu täitub 13 mm pikkuselt, siis loetakse pinnas olevat
voolavuse piiril.
Vajalikud vahendid: Casagrande aparaat, stopper, topsid, spaatel, kaal, kuivatuskapp.
1. Kaanega topsid kaalutakse 0,01 g täpsusega.
2. Ettevalmistatud pinnasepastat segatakse spaatliga. Portsjon pastat pannakse aparaadi kaussi
ja silutakse pealispind spaatliga tasaseks. Vaotõmbaja 2 mm laiuse otsaga jaotatakse kausis
olev teimik kaheks. Vaotõmbajat hoitakse käes nii, et ta oleks tõmbamise ajal kausipinnaga
risti.
3. Aparaadi käepideme ühe täispöörde ajal kukub kauss alusele 10 mm kõrguselt üks kord.
Käepidet pööratakse kiirusega 2 pööret sekundis ja loetakse löökide arv. Pööramine
lõpetatakse hetkel, kui teimiku pooled kausis on kokku vajunud 13 mm pikkuselt ja
protokollitakse löökide arv. Soovitatavalt peaks esimesel määramisel löökide arv jääma
piiridesse 30 kuni 40.
4. Löökide arvu kontrollimiseks tehakse kordusteim. Selleks segatakse kausis pinnast, silutakse
pealispind, jaotatakse vaotõmbajaga kaheks ja korratakse teimi. Kordusteimidel määratud
löökide arvu erinevus võib olla kuni 3. Tulemuseks võetakse kahe määramise keskmine. Kui
löökide arvu erinevus on suurem, siis tuleb teha veel üks teim.
5. Vao ümbrusest võetakse spaatliga 15–20 g pinnasepastat, pannakse varem kaalutud topsi,
suletakse kaanega. Määratakse veesisaldus, nagu kirjeldatud jaotises 1.2.1.
6. Punktides 2 kuni 5 kirjeldatut tuleb teha vähemalt kolme erineva veesisaldusega pastaga.
Tavaliselt alustatakse teimimist pastaga, millele järgmisel korral lisatakse destilleeritud vett,
et löökide arv tuleks väiksem. Löökide arv peab jääma piiridesse 15 kuni 40 ja vähemalt ühel
teimil olema alla 25.
7. Vähemalt kolme teimi tulemused kantakse poollogaritmilisele graafikule, mille horisontaal-
teljel on löökide arvu logaritm ja vertikaalteljel veesisaldus w %. Tõmmatakse korrela-
tiivsirge ja selle abil määratakse 25-le löögile vastav veesisaldus, mis on pinnase
voolavuspiir wL (vt joonis 1.1).
1.3 Teimiprotokolli koostamine
1. Teimiandmete töötlus esitatakse näites toodud tabelite kujul.
2. Koostatakse voolavuspiiri wL määramise diagramm (joonis 1.1).
3. Arvutatakse plastsusarv IP. Määratakse IP ja wL järgi uuritava pinnase asukoht plastsus-
diagrammil (joonis 1.2).
4. Arvutatakse voolavusarv IL.
5. Esitatakse teimitulemused, vt näite 1 järeldused:
a) määratud näitajate arvsuurused,
b) pinnase liigitus, EVS 1997-1:2003 lisa I (plastsusdiagrammi ja IL järgi).
8
Teimiprotokolli näide 1 Töö eesmärk:
Teimi kuupäev:
Veesisalduse ja rullpiiri määramine
Teim Tops
nr
m
g
m1
g
m2
g
w
%
w
keskmine
veesisaldus
w
10009 32,00 64,57 57,15 29,5 30,1
10027 31,68 60,20 53,50 30,7
rullpiir wP 13 7,74 18,75 16,96 19,4 19,6
4 7,19 17,44 15,75 19,7
m – topsi mass; m1 – topsi ja märja pinnase mass; m2 – topsi ja kuiva pinnase mass.
Voolavuspiiri määramine Casagrande aparaadiga
Löökide
arv
Keskmine
löökide arv
Tops
nr
m
g
m1
g
m2
g
w
%
33 ja 30 32 4 17,25 37,91 31,93 40,7
23 ja 22 23 8 17,30 43,45 35,57 43,1
16 ja 16 16 11 17,22 42,66 34,73 45,3
Joonis 1.1. Casagrande voolavuspiiri määramine (wL = 42,4%)
25 42,4
9
Järeldused
a. Teimitud pinnase näitajate arvsuurused on:
w = 30,1%
wP = 19,6%
wL = 42,4%
IP = 42,4 – 19,6 = 22,8%
IL = (30,1 – 19,6) / 22,8 = 0,46
b. Pinnas on sitke keskplastne savipinnas (EVS 1997-1:2003 lisa I).
2 Pinnase liigitus GOST 25100-95 järgi
2.1 Teoreetiline alus
GOSTi meetodi kohaselt liigitatakse savipinnas plastsusarvu IP, s.o voolavuspiiri wL ja
rullpiiri wP vahe alusel (tabel 2). Teimitava pinnase oleku iseloomustamiseks tuleb veel määrata
looduslik veesisaldus w ja voolavusarv IL
.
Joonis 1.2. Plastsusdiagramm
S – savipinnas, M – möllpinnas
P
P
PL
PL
I
ww
ww
wwI
10
Pinnase olekut iseloomustav jaotus voolavusarvu IL järgi on toodud eespool tabelis 1, mis on
standardites EVS 1997-1:2003 ja GOST 25100-95 vormilt ühine.
Pinnase liigitus plastsusarvu IP järgi (GOST 25100-95)
Tabel 2
Plastsusarv IP Nimetus
1– 7 Saviliiv
>7 – 17 Liivsavi
>17 Savi
2.2 Teimi käik
Kõik teimid tehakse laboris ettevalmistatud pinnasega. Tulemused kantakse teimiprotokolli
tabelisse (vt näide 2).
2.2.1 Veesisalduse määramine Toimub nii, nagu kirjeldatud jaotises 1.2.1.
2.2.2 Plastsuspiiri määramine Toimub nii, nagu kirjeldatud jaotises 1.2.2.
2.2.3 Voolavuspiiri määramine balanssiirkoonusega (GOST 5180–84) Voolavuspiiriks loetakse veesisaldust, mille juures pinnas muutub tinglikult voolavaks.
Voolavuspiir GOSTi meetodi järgi väljendab pinnase veesisaldust, mille juures 30o tipunurgaga
ja 76 g massiga koonus (Vassiljevi balanssiirkoonus) vajub omakaalu mõjul 5 sekundi jooksul 10
mm sügavuseni pinnasepastasse (pinnaseosakesed alla 1mm).
Vajalikud vahendid: balanssiirkoonus koos metalltopsi ja alusega,veesisalduse määramise
topsid, spaatel, stopper, kaal ja kuivatuskapp.
1. Kaanega topsid kaalutakse d 0,01 g täpsusega.
2. Metalltops täidetakse spaatliga ettevalmistatud pinnasepastaga, jälgides, et õhku sisse ei
jääks. Teimiku pealispind silutakse tasaseks ja tops asetatakse alusele. Koonus määritakse
kergelt vaseliiniga ja tõstetakse käepidemest hoides topsi kohale nii, et koonuse tipp
puudutaks pastat teimiku keskkohas. Koonuse hoidenupp lastakse sõrmede vahelt sujuvalt
välja libiseda ja samal hetkel käivitatakse stopper. Kui koonus on 5 sekundi möödudes
omakaalu mõjul vajunud pastasse sügavamale koonusel olevast kriipsust, s.o sügavamale kui
10 mm, siis pasta veesisaldus on suur ja teimikut tuleb kuivatada. Kui aga koonus vajub 5
sekundi jooksul pastasse vähem kui 10 mm, siis pasta veesisaldus on väike ja tuleb lisada
veidi vett.
3. Kui koonus vajub 5 sekundi jooksul täpselt 10 mm pastasse (kriipsuni koonusel), siis vastab
pasta veesisaldus voolavuspiirile. Koonuse langemisjälje lähedalt võetakse spaatliga 15–20 g
pastat, pannakse varem kaalutud topsi, suletakse kaanega. Määratakse veesisaldus, nagu
kirjeldatud jaotises 1.2.1.
4. Tehakse kordusteim. Tulemus antakse kahe veesisalduse keskmisena täpsusega 0,1%.
11
2.3 Teimiprotokolli koostamine
1. Teimiandmete töötlus esitatakse teimiprotokolli näites 2 toodud tabeli kujul.
2. Esitatakse teimi järeldused:
a) määratud näitajate arvsuurused,
b) pinnase liigitus, GOST 25100–95 (plastsusarvu ja voolavusarvu järgi).
Teimiprotokolli näide 2 Töö eesmärk:
Teimi kuupäev:
Voolavuspiir määrati balanssiirkoonusega (GOST 5180–84)
Teim Tops
nr
m
g
m1
g
m2
g
w
%
w
keskmine
veesisaldus
w
10009 32,00 64,57 57,15 29,5 30,1
10027 31,68 60,20 53,50 30,7
voolavuspiir
wL
8 12,86 27,86 24,10 33,5 33,4
12 12,99 28,99 25,00 33,2
Rullpiir
wP
13 7,74 18,75 16,96 19,4 19,6
4 7,19 17,44 15,75 19,7
m – topsi mass; m1 – topsi ja märja pinnase mass; m2 – topsi ja kuiva pinnase mass.
Järeldused a. Teimitud pinnase näitajate arvsuurused on:
w = 30,1%
wP = 19,6%
wL = 33,4%
IP = 33,4 – 19,6 = 13,8%
IL = (30,1 – 19,6) / 13,8 = 0,76
b. Pinnas on pehme liivsavi, GOST 25100-95.
Märkus Casagrande aparaadiga määratud peeneteralise pinnase voolavuspiir on suurem kui balanssiir-
koonusega määratud voolavuspiir. Eesti savipinnaste puhul võib erinevus olla kuni 1,35-kordne.
Teades üleminekutegurit (määratakse katseliselt pinnasetüübi jaoks), võib näiteks Casagrande
aparaadiga määratud ja üleminekuteguriga korrigeeritud voolavuspiiri kasutada GOSTi järgi
liigitamisel või balanssiirkoonusega saadud voolavuspiiri kasutada EVS 1997-1:2003 järgi
liigitamisel.
12
Töö nr 2
Pinnase liigitusteim. Lõimise määramine
Töö eesmärk on määrata setteanalüüsiga (areomeeteranalüüs) peeneteralise pinnase lõimis ja liik
EVS 1997-1:2003 lisa I järgi.
1 Teoreetiline alus
Pinnase lõimis ehk granulomeetriline koostis määratakse sõel- või setteanalüüsi abil. Sõel-
analüüsi kasutatavuse piiriks on terasuurus 0,1 või 0,06 mm, olenevalt peenimast kasutusel
olevast sõelast. Peenemate osakeste suurus määratakse setteanalüüsil nende langemiskiiruse järgi
destilleeritud vees. Mida suurem on osakene, seda suurem on ta langemiskiirus vedelikus.
Setteanalüüsi aluseks on Stokes’i seadus, mis annab seose terasuuruse, langemiskiiruse ja
settimist mõjutavate muude tegurite vahel
,
kus d – tera läbimõõt, mm
– vee viskoossus mPas (millipaskalsekund), vt tabel 1
HR – areomeetrilugemile R vastav settimisteekonna pikkus, cm
g – raskuskiirendus 981 cm/s2
s – pinnaseosakeste tihedus, g/cm3
w – vee tihedus (võetakse võrdseks 1 g/cm3)
To – ajavahemik sekundites settimise algusest kuni lugemi R hetkeni
Vee dünaamiline viskoossus olenevalt temperatuurist
Tabel 1
t oC
mPas
t oC
mPas
t oC
mPas
t oC
mPas
15 1,137 18 1,056 21 0,978 24 0,911
16 1,110 19 1,029 22 0,955 25 0,891
17 1,083 20 1,002 23 0,933 26 0,871
Pinnase lõimise määramisel kasutatakse areomeetrit, millega saab mõõta vedeliku tihedust
vahemikus 0,995 kuni 1,030 g/cm3 (vt joonis 2.1). Areomeeter on eelnevalt 20 oC juures
kaliibritud.
Kaliibrimisel on määratud:
1) areomeetri skaala jaotuste kaugus HR cm raskuskeskmest,
2) parandus p skaala nullpunkti asendile, s.o skaala jaotusele 1,000, kuna areomeetri skaala
nullpunkti asend ei ole alati täpne. Paranduse p määramisel on arvesse võetud suspensiooni
valmistamisel kasutatud dispergaatori mõju.
ows
R
Tg
Hd
18
13
Joonis 2.1. Pinnaseareomeeter
2 Pinnase liigitus lõimise järgi (EVS 1997-1:2003 lisa I)
Tabelis 2 antakse peeneteralise pinnase (peenosise <0,06 mm sisaldus >40%) liigitus lõimise
järgi.
Tabel 2
Rühm
Liik
Alaliik
Peenosise-
sisaldus
<0,06 mm
%
Sauesisaldus
peenosises
<0,002 / <0,06 mm
%
peeneteraline
pinnas
(peenpinnas)
möllpinnas
<0,002 / <0,06 mm
20%
möll
>40%
<10
savimöll
10 – 20
savipinnas
<0,002 /<0,06 mm
>20%
möllsavi
>20 – 40
savi
>40
14
3 Teimi käik
Setteanalüüs on sisuliselt sõelanalüüsi jätk. Teim tehakse juhendaja antud 0,1 mm sõela läbinud
pinnasega ja tulemused kantakse teimiprotokolli tabelisse (vt näide).
Vajalikud vahendid:
areomeeter skaalajaotustega 0,995 kuni 1,030;
kaal, termomeeter, suspensioonisegaja, stopper;
mõõtesilinder 1000 ml ja 100 ml, kooniline kolb 500 ml, lehter, portselankauss;
naatriumpürofosfaadi (Na4 P2 O7) 6,7%-line lahus.
1. Juhendaja antud pinnaseproovist kaalutakse portselankaussi 30 g.
2. Kaalutud pinnasekogus puistatakse läbi lehtri koonilisse kolbi. Seejärel valatakse kolbi
destilleeritud vett kuni 1/3 kolvi mahust. Mõõdetakse 25 ml dispergaatorit (naatrium-
pürofosfaadi 6,7%-list lahust) ja lisatakse suspensioonile. Kolb suletakse korgiga ja
loksutatakse. Loksutamisaeg on 5 minutit. Dispergaatorit lisatakse pinnaseosakeste koagu-
leerumise vältimiseks ja pinnaseagregaatide paremaks lagundamiseks.
3. Loksutatud suspensioon valatakse läbi lehtri mõõtesilindrisse 1000 ml. Kõik kolvis olevad
pinnaseosakesed tuleb hoolikalt pesta destilleeritud veega mõõtesilindrisse. Suspensiooni
maht mõõtesilindris peab olema nüüd täpselt 1000 ml.
4. Suspensiooni segatakse segajaga hoolikalt üles-alla 1 minuti jooksul. Segamise ajal ei tohi
segajat suspensioonist välja tõsta, vältimaks õhumullide tekkimist. Segamine peab olema
niivõrd põhjalik, et osakeste jaotus vees oleks võimalikult ühtlane teimi alguse hetkel, s.o
ajal, mil lõpetatakse segamine.
5. Kohe segamise lõpetamise järel käivitatakse stopper ja 10–15 sekundi möödudes lastakse
areomeeter sujuvalt suspensiooni vajuda. Esimesed lugemid võetakse areomeetrilt 0,5; 1; 2 ja
5 minuti möödumisel stopperi käivitamisest, s.t settimise algusest. Lugem võetakse kiirelt,
ligikaudu 5 sekundi jooksul ja kantakse tabeli veergu Ro. Esimese viie minuti jooksul jääb
areomeeter suspensiooni. Pärast 5 minuti lugemit tõstetakse areomeeter suspensioonist välja
ja asetatakse veega täidetud silindrisse.
Lugemid tuleb võtta 0,0001 täpsusega. Töö lihtsustamiseks registreeritakse lihtsustatud
lugem, s.o jäetakse ära 1 ja tõstetakse koma kolm kohta paremale, näiteks:
areomeetri lugem lihtsustatud lugem
1,000 0 0,0
1,001 5 1,5
1,016 2 16,2
6. 5 minuti lugemi järel (pärast areomeetri eemaldamist suspensioonist) mõõdetakse suspen-
siooni temperatuur 0,5 oC täpsusega. See loetakse suspensiooni temperatuuriks esimese 5
minuti jooksul.
7. Järgmised suspensiooni tiheduse mõõtmised tehakse 15 ja 30 minuti ning 1, 3 ja 24 tunni
möödumisel segamise lõpetamisest. 30 sekundit enne järjekordset lugemit lastakse
areomeeter ettevaatlikult suspensiooni vajuda pisut sügavamale viimasest lugemist. Iga
lugemi järel tõstetakse areomeeter suspensioonist välja ja asetatakse veega täidetud
silindrisse. Juhendaja annab 3 ja 24 tunni mõõtmiste andmed.
8. Iga lugemi järel mõõdetakse suspensiooni temperatuur 0,5 oC täpsusega. Kuna suspensiooni
temperatuur erineb areomeetri kaliibrimistemperatuurist, siis teimiandmete töötlemisel
korrigeeritakse areomeetrilugemit temperatuuriparandusega pt, vt tabel 3.
15
Temperatuuriparandus pt
Tabel 3
t oC pt t oC pt t oC pt t oC pt
16,5 -0,6 19,0 -0,2 21,5 +0,3 24,0 +0,8
17,0 -0,5 19,5 -0,1 22,0 +0,4 24,5 +0,9
17,5 -0,4 20,0 0,0 22,5 +0,5 25,0 +1,0
18,0 -0,3 20,5 +0,1 23,0 +0,6 25,5 +1,1
18,5 -0,3 21,0 +0,2 23,5 +0,7 26,0 +1,3
4 Teimiprotokolli koostamine
1. Protokollis antakse teimitud pinnase mass m, osakeste tihedus s (annab juhendaja), areo-
meetri number ja lugemi parandus p (vt juhendis areomeetri kaliibrimistabel), temperatuuri-
parandus pt (tabel 3) ning andmetöötlus tabeli kujul (vt näide). Arvutuste tulemused antakse
näites toodud arvkohtade täpsusega.
2. Arvutatakse ja kantakse tabelisse parandatud areomeetrilugemid R
to ppRR
3. Parandatud lugemile R vastav suurus HR cm võetakse areomeetri kaliibrimistabelist (tabel 5
või 6), kasutades vajaduse korral interpolatsiooni.
4. Arvutatakse areomeetri lugemi võtmise hetkel suspensioonis hõljuvate pinnaseosakeste
suurim läbimõõt d mm
T
HA
T
Hd RR
s
1981
3,0
,
T – aeg minutites;
A – oleneb suspensiooni temperatuurist ja osakeste tihedusest, võetakse tabelist 4;
HR – lugemi R kaugus areomeetri raskuskeskmest, vt jaotis 3.
5. Arvutatakse iga läbimõõdu puhul sellest väiksemate osakeste summaarne sisaldus L
protsentides:
100
1
R
mL
s
s
6. Koostatakse teimitud pinnase lõimisekõver poollogaritmilises teljestikus: horisontaalteljel –
terasuuruse d mm logaritm, vertikaalteljel – pinnaseosakeste summaarne sisaldus L%.
Teimitulemused d ja L kantakse punktidena diagrammile ja ühendatakse sirglõikudega (vt
lõimisekõvera joonis 2.2). Lõimisekõvera aluse annab labor.
7. Lõimisekõvera järgi määratakse järgmiste pinnaseosakeste sisaldused: peenosis (<0,06 mm),
saueosakesed (<0,002 mm), mölliosakesed (0,002 kuni 0,06 mm). Arvutatakse sauesisaldus
peenosises <0,002 / <0,06 mm, s.o saueosakeste sisaldus jagatakse peenosise sisaldusega.
8. Antakse peeneteralise pinnase liigitus EVS 1997-1:2003 lisa I järgi (vt tabel 2).
16
A väärtused
Tabel 4
Temperatuur oC
Osakeste tihedus
s
2,65
g/cm3
2,70
g/cm3
2,75
g/cm3
16,0 0,01434 0,01413 0,01393
16,5 0,01426 0,01406 0,01384
17,0 0,01417 0,01396 0,01375
17,5 0,01408 0,01387 0,01366
18,0 0,01399 0,01378 0,01358
18,5 0,01390 0,01370 0,01349
19,0 0,01381 0,01361 0,01341
19,5 0,01372 0,01352 0,01332
20,0 0,01363 0,01343 0,01323
20,5 0,01355 0,01335 0,01315
21,0 0,01346 0,01326 0,01307
21,5 0,01338 0,01318 0,01300
22,0 0,01330 0,01311 0,01292
22,5 0,01324 0,01305 0,01286
23,0 0,01318 0,01299 0,01280
23,5 0,01309 0,01289 0,01271
24,0 0,01299 0,01280 0,01262
24,5 0,01292 0,01273 0,01255
25,0 0,01285 0,01266 0,01248
25,5 0,01278 0,01259 0,01241
26,0 0,01270 0,01252 0,01234
17
Teimiprotokolli näide Töö eesmärk:
Teimi kuupäev:
Pinnase mass m = 30 g, osakeste tihedus s = 2,75 g/cm3.
Areomeeter nr 51, lugemi parandus p = +0,8.
Temperatuuriparandus pt: +0,2 (21 oC); +0,5 (22,5 oC); +0,6 (23,0 oC); +0,7 (23,5 oC).
T
minut
t oC Ro R HR A
T
H R d
mm
L
%
0,5 22,5 15,8 17,1 12,030 0,01286 4,91 0,0631 89,6
1 22,5 14,9 16,2 12,362 0,01286 3,52 0,0453 84,9
2 22,5 14,1 15,4 12,657 0,01286 2,52 0,0324 80,7
5 22,5 12,7 14,0 13,174 0,01286 1,62 0,0207 73,4
15 23,0 11,5 12,9 13,580 0,01280 0,951 0,0122 67,6
30 23,5 10,5 12,0 13,912 0,01271 0,681 0,00866 62,9
60 23,5 9,2 10,7 14,392 0,01271 0,490 0,00623 56,1
180 21,0 8,1 9,1 14,982 0,01307 0,289 0,00378 47,7
1440 21,0 5,9 6,9 15,794 0,01307 0,105 0,00137 36,2
Joonis 2.2. Lõimisekõver
Järeldused Areomeeterteimi tulemustel koostatud lõimisekõveralt määrati pinnaseosakeste sisaldused:
peenosis <0,06 mm 89%
saueosakesed <0,002 mm 40%
mölliosakesed 0,002 kuni 0,06 mm 49%
Saueosakeste sisaldus peenosises: <0,002 mm / <0,06 mm = 0,40/0,89 = 0,449, so 45%.
Pinnas on lõimise järgi savi, EVS 1997-1:2003 lisa I.
18
Areomeeter nr 35 kaliibrimistabel
Lugemi parandus p = +1.1.
Dispergaatorina kasutatakse 25 ml naatriumpürofosfaadi 6,7%-list lahust.
Kaliibrimistemperatuur 20 oC.
Areomeetri skaalajaotuste R kaugus raskuskeskmest HR
Tabel 5
R HR
cm R
HR
cm R
HR
cm R
HR
cm
-1,0 19,275 5,0 16,965 11,0 14,655 17,0 12,345
-0,8 19,198 5,2 16,888 11,2 14,578 17,2 12,268
-0,6 19,121 5,4 16,811 11,4 14,501 17,4 12,191
-0,4 19,044 5,6 16,734 11,6 14,424 17,6 12,114
-0,2 18,967 5,8 16,657 11,8 14,347 17,8 12,037
0,0 18,890 6,0 16,580 12,0 14,270 18,0 11,960
0,2 18,813 6,2 16,503 12,2 14,193 18,2 11,883
0,4 18,736 6,4 16,426 12,4 14,116 18,4 11,806
0,6 18,659 6,6 16,349 12,6 14,039 18,6 11,729
0,8 18,582 6,8 16,272 12,8 13,962 18,8 11,652
1,0 18,505 7,0 16,195 13,0 13,885 19,0 11,575
1,2 18,428 7,2 16,118 13,2 13,808 19,2 11,498
1,4 18,351 7,4 16,041 13,4 13,731 19,4 11,421
1,6 18,274 7,6 15,964 13,6 13,654 19,6 11,344
1,8 18,197 7,8 15,887 13,8 13,577 19,8 11,267
2,0 18,120 8,0 15,810 14,0 13,500 20,0 11,190
2,2 18,043 8,2 15,733 14,2 13,423 20,2 11,113
2,4 17,966 8,4 15,656 14,4 13,346 20,4 11,036
2,6 17,889 8,6 15,579 14,6 13,269 20,6 10,959
2,8 17,812 8,8 15,502 14,8 13,192 20,8 10,882
3,0 17,735 9,0 15,425 15,0 13,115 21,0 10,805
3,2 17,658 9,2 15,348 15,2 13,038 22,0 10,420
3,4 17,581 9,4 15,271 15,4 12,961 23,0 10,035
3,6 17,504 9,6 15,194 15,6 12,884 24,0 9,650
3,8 17,427 9,8 15,117 15,8 12,807 25,0 9,265
4,0 17,350 10,0 15,040 16,0 12,730 26,0 8,880
4,2 17,273 10,2 14,963 16,2 12,653 27,0 8,495
4,4 17,196 10,4 14,886 16,4 12,576 28,0 8,110
4,6 17,119 10,6 14,809 16,6 12,499 29,0 7,725
4,8 17,042 10,8 14,732 16,8 12,422 30,0 7,340
19
Areomeeter nr 87 kaliibrimistabel
Lugemi parandus p = +1,1.
Dispergaatorina kasutatakse 25 ml naatriumpürofosfaadi 6,7%-list lahust.
Kaliibrimistemperatuur 20o C.
Areomeetri skaalajaotuste R kaugus raskuskeskmest HR
Tabel 6
R HR
cm R
HR
cm R
HR
cm R
HR
cm
-1,0 19,759 5,0 17,425 11,0 15,091 17,0 12,757
-0,8 19,681 5,2 17,347 11,2 15,013 17,2 12,679
-0,6 19,603 5,4 17,269 11,4 14,935 17,4 12,601
-0,4 19,526 5,6 17,192 11,6 14,858 17,6 12,524
-0,2 19,448 5,8 17,114 11,8 14,780 17,8 12,446
0,0 19,370 6,0 17,036 12,0 14,702 18,0 12,368
0,2 19,292 6,2 16,958 12,2 14,624 18,2 12,290
0,4 19,214 6,4 16,880 12,4 14,546 18,4 12,212
0,6 19,137 6,6 16,803 12,6 14,469 18,6 12,135
0,8 19,059 6,8 16,725 12,8 14,391 18,8 12,057
1,0 19,981 7,0 16,647 13,0 14,313 19,0 11,979
1,2 18,903 7,2 16,569 13,2 14,235 19,2 11,901
1,4 18,825 7,4 16,491 13,4 14,157 19,4 11,823
1,6 18,748 7,6 16,414 13,6 14,080 19,6 11,746
1,8 18,670 7,8 16,336 13,8 14,002 19,8 11,668
2,0 18,592 8,0 16,258 14,0 13,924 20,0 11,590
2,2 18,514 8,2 16,180 14,2 13,846 20,2 11,512
2,4 18,436 8,4 16,102 14,4 13,768 20,4 11,434
2,6 18,359 8,6 16,025 14,6 13,691 20,6 11,357
2,8 18,281 8,8 15,947 14,8 13,613 20,8 11,279
3,0 18,203 9,0 15,869 15,0 13,535 21,0 11,201
3,2 18,125 9,2 15,791 15,2 13,457 22,0 10,812
3,4 18,047 9,4 15,713 15,4 13,379 23,0 10,423
3,6 17,970 9,6 15,636 15,6 13,302 24,0 10,034
3,8 17,892 9,8 15,558 15,8 13,224 25,0 9,645
4,0 17,814 10,0 15,480 16,0 13,146 26,0 9,256
4,2 17,736 10,2 15,402 16,2 13,068 27,0 8,867
4,4 17,658 10,4 15,324 16,4 12,990 28,0 8,478
4,6 17,581 10,6 15,247 16,6 12,913 19,0 8,089
4,8 17,503 10,8 15,169 16,8 12,835 30,0 7,700
20
Töö nr 3
Pinnase kompressiooniteim
Töö eesmärk on määrata pinnase kokkusurutavuse näitarvud kompressiooni- ehk ödo-
meeterteimiga.
1 Teoreetiline alus
Ehitise vajumise prognoosimiseks on vajalik teada pinnase mahumuutuse või poorsuse
sõltuvust mõjuvast pingest, see tähendab tema kokkusurutavust. Pinnase kokkusurutavuse
näitarvud määratakse kas laboris või välikatsetel (koormusplaat- või pressiomeeterkatse). Laboris
määratakse pinnase kokkusurutavus tavaliselt ödomeeter- ehk kompressiooniteimiga. Teimitakse
rikkumata struktuuriga pinnast. Rikutud struktuuriga pinnase teimimisel vastab tema tihedus ja
veesisaldus etteantud tingimustele. Kompressiooniteimil suurendatakse (või vähendatakse)
koormust astmete kaupa. Iga koormusastet hoitakse peal kuni vajumi kustumiseni, mis
registreeritakse mõõtekelladega. Liival kustub vajumine kiiresti (mõõdetakse minutitega),
savipinnasel võib see kesta mitu tundi või isegi päeva. Kompressiooniteimil metallrõngasse
paigutatud pinnase kokkusurumisel külglaienemise võimalus puudub.
Käesolevas töös tehakse teim märja rikutud struktuuriga liivaga, koostatakse kompresiooni-
kõverad ja määratakse kokkusurutavuse näitarvud:
kompressioonimoodul (tihenemismoodul) mo, mis väljendab pinnase poorsusteguri muutust
pinge muutumise intervallis;
suhtelise kompressiooni moodul mv, mis väljendab pinnase suhtelist deformatsiooni pinge muu-
tumise intervallis;
kompressiooniindeks Cc, mis näitab pinnase poorsusteguri vähenemist, kui pinge muutub ühe
logaritmilise ühiku võrra;
kompressiooni-deformatsioonimoodul Eoed, lineaarne seos pinge ja pinnase deformatsiooni
vahel külglaienemise võimaluse puudumisel;
deformatsioonimoodul E, lineaarne seos pinge ja pinnase deformatsiooni vahel vaba külg-
laienemise tingimustes.
2 Aparatuur
Kasutatakse ödomeetrit KP–1, mille põhiosad on:
1) metallrõngas (kõrgus 25 mm, siseläbimõõt 87,5 mm, pindala 60 cm2, maht 150 cm3);
2) seade teimikule vertikaalkoormuse andmiseks;
3) 2 mõõtekella vertikaalpaigutise mõõtmiseks.
Abivahendid: kauss, lusikas, nuga, puunui, plastalus, stopper, kaal ja kuivatuskapp.
3 Teimi käik
Teimiku andmed ja teimi tulemused kantakse tabelitesse, vt teimiprotokolli näide.
Teimiku on ette valmistanud tavaliselt juhendaja (vt jaotised 1 kuni 3):
1. Kaalutakse ödomeetri rõngas ja plastalus täpsusega 0,01 g.
2. Rõngas asetatakse plastalusele (rõnga lõikeserv jääb ülespoole) ja täidetakse märja liivaga
kihtide kaupa, tihendades iga kihti ühtlaselt kergelt puunuiaga. Teimiku mõlemad otspinnad
silutakse noaga tasaseks rõnga servani ning kaetakse märja filterpaberkettaga. Kaalutakse
21
alus+märg pinnas+rõngas. Arvutatakse märja pinnase mass, mis on vajalik teimiku tiheduse
ja veesisalduse määramiseks.
Kui teimiku on valmistanud juhendaja, siis annab tema teimiku massi.
3. Pinnasega täidetud rõngas asetatakse ödomeetri alusele ja ödomeeter monteeritakse kokku.
4. Vabastatakse kangi arretiir ja ödomeeter asetatakse aluslauale, tsentreerides aluselt välja-
ulatuva nupu järgi. Kinnitatakse 2 mõõtekella. Kolvile asetatakse kuulike ja sellele lastakse
ettevaatlikult koormusraam.
5. Registreeritakse mõõtekellade alglugemid 0,001 mm täpsusega.
6. Koormusastmed antakse rippvihtidega kangsüsteemi abil, mille ülekandearv on 10. Esime-
sena asetatakse kohale rippviht 1,26 kg (väljalõigetaga ketas), mis koos koormusraamiga
annab teimikule vertikaalsurve 25 kPa.
Koormus kangil (kg) Jõud F (kN) Vertikaalsurve (kPa)
1,26 0,15 25
1,26 + 1,50 0,30 50
1,26 + 4,50* 0,60 100
1,26 + 7,50 0,90 150
1,26 + 10,50 1,20 200
1,26 + 13,50 1,50 250
1,26 + 16,50 1,80 300
1,26 + 19,50 2,10 350
1,26 + 22,50 2,40 400
* esimese vertikaalsurve 50 kPa järel lisatakse iga kord kangile rippvihte 3 kg, et
suurendada survet 50 kPa (ülekande arv on 10, teimiku pindala – 60 cm2).
7. Kui koormusastme pealepanekust on möödunud 2 minutit, võetakse mõõtekellade lugemid ja
kantakse teimi tulemuste tabelisse. Nii toimitakse iga koormusastme puhul. Ka koormuse
mahavõtmine toimub astmete kaupa, lugemid võetakse 2 minuti möödumisel.
8. Viimase koormusastme mahavõtmise järel monteeritakse ödomeeter lahti. Teimik koos
filterpaberitega asetatakse varem kaalutud kaussi ja kuivatatakse kuivatuskapis 105 5 oC
juures. Teimik kaalutakse järgmisel päeval või annab tulemuse juhendaja.
4 Teimiprotokolli koostamine
1. Teimiku andmed koondatakse tabelisse, vt teimiprotokolli näide tabel 1. Selleks arvutatakse:
a) pinnase veesisaldus 0,1% täpsusega
1002
21
m
mmw ;
b) mahumass (tihedus) 0,001 g/cm3 täpsusega
V
m1 ;
c) kuivmahumass (kuivtihedus) 0,001 g/cm3 täpsusega
wd
01,01
;
22
d) algpoorsustegur 0,0001 täpsusega (poorsustegur väljendab pooride mahu ja pinnase skeleti
mahu suhet)
d
ds
oe
.
2. Teimitulemuste töötlemine, vt teimiprotokolli tabel 2. Paigutis h antakse kahe mõõtekellaga
registreeritud paigutiste keskmisena. Mõõtekellaga registreeritud paigutise arvutamine:
lugem koormusastmel – alglugem. Arvutatakse pinnase poorsustegur igal koormusastmel
(z – suhteline deformatsioon, eo– algpoorsustegur) :
ozo eee 1 .
3. Koostatakse joonis 3.1 eeskujul kompressioonikõver e = () ja dekompressioonikõver
(koormusest vabastamisel). Selleks joonistatakse diagrammile kantud punktide alusel sujuvad
korrelatsioonikõverad.
4. Koostatakse pinnase suhtelise deformatsiooni diagramm z = (), vt joonis 3.2.
5. Koostatakse joonise 3.3 eeskujul poollogaritmilises teljestikus kompressioonikõver e = (log ).
Poollogaritmilises teljestikus on kompressioonigraafik pingete puhul üle eeltihenemis-
surve praktiliselt sirge. Viimase 3–4 teimipunkti alusel tõmmatakse töös koostatud
diagrammil sirgjoon.
6. Arvutatakse pinnase kokkusurutavuse näitarvud mo, mv ja Eoed juhendaja antud koormus-
intervallis 1 kuni 2 (või juhendi näite järgi 175 kuni 275 kPa):
a) kompressioonimoodul (tihenemismoodul)
12
21
eemo
täpsusega 10-5 m2/kN; e1 ja e2 näidatakse diagrammil
b) suhtelise kompressiooni moodul
121
12
1
zzov
e
mm
täpsusega 10-6 m2 /kN; z 1 ja z 2 näidatakse diagrammil
c) kompressiooni-deformatsioonimoodul
vzzz
voed
mE
1
12
12
d) deformatsioonimoodul
vmE
täpsusega 1 MPa; külglaienemistegurist (Poissoni tegurist) sõltuv tegur on liival 0,8
7. Arvutatakse kompressiooniindeks diagrammile e =() tõmmatud sirgjoone järgi (vt jaotis 5):
12
21
12
21
logloglog
eeeeCc
täpsusega 10-3; e1 ja e2 näidatakse diagrammil.
23
Teimiprotokolli näide Töö eesmärk:
Teimi kuupäev:
Teimitud pinnas: keskliiv
Teimiku andmed
Tabel 1
h
mm
A
cm2
V
cm3
m1
g
m2
g
w
%
s
g/cm3
g/cm3
d
g/cm3
eo
25 60 150 287,44 241,67 18,9 2,66 1,916 1,611 0,6511
h – rõnga kõrgus w – veesisaldus
A – rõnga pindala s – osakeste mahumass
V – rõnga maht – mahumass
m1 – märja pinnase mass d – kuivmahumass
m2 – kuiva pinnase mass eo – algpoorsustegur
Teimi tulemused
Tabel 2
F
kN
kPa
Mõõtekella näit h
mm h
hz
oz e1
e
I II
0 0 4,640 2,078 0,6511
0,3 50 4,850 2,230 0,181 0,0072 0,0120 0,6391
0,6 100 4,945 2,309 0,268 0,0107 0,0177 0,6334
0,9 150 5,005 2,360 0,324 0,0129 0,0214 0,6297
0,6 100 4,995 2,350 0,314 0,0126 0,0208 0,6303
0,3 50 4,969 2,299 0,275 0,0110 0,0182 0,6329
0 0 4,880 2,250 0,206 0,0082 0,0135 0,6376
0,3 50 4,954 2,310 0,273 0,0109 0,0180 0,6331
0,6 100 4,992 2,348 0,311 0,0124 0,0205 0,6306
0,9 150 5,028 2,379 0,345 0,0138 0,0228 0,6283
1,2 200 5,065 2,411 0,379 0,0152 0,0251 0,6260
1,5 250 5,105 2,449 0,418 0,0167 0,0276 0,6235
1,8 300 5,128 2,469 0,440 0,0176 0,0291 0,6220
2,1 350 5,155 2,492 0,465 0,0186 0,0307 0,6204
2,4 400 5,182 2,515 0,490 0,0196 0,0324 0,6187
2,1 350 5,180 2,510 0,486 0,0194 0,0320 0,6191
1,8 300 5,172 2,504 0,479 0,0192 0,0317 0,6194
1,5 250 5,169 2,498 0,475 0,0190 0,0314 0,6197
1,2 200 5,160 2,490 0,466 0,0186 0,0307 0,6204
0,9 150 5,145 2,476 0,452 0,0181 0,0299 0,6212
0,6 100 5,124 2,458 0,432 0,0173 0,0286 0,6225
0,3 50 5,088 2,426 0,398 0,0159 0,0263 0,6248
0 0 4,900 2,347 0,265 0,0106 0,0175 0,6336
24
Joonis 3.1. Kompressioonikõver e = f()
25
Joonis 3.2. Suhtelise paigutise kõver εZ = f()
26
Joonis 3.3. Kompressioonikõver e = f(log )
Järeldus
Teimitud keskliiva kokkusurutavuse näitarvud koormusintervallis 175 kuni 275 kPa on:
1. Kompressioonimoodul
5
12
21 102,4175275
6228,06270,0
eemo m2/kN
2. Suhtelise kompressiooni moodul
6
12
1026175275
0146,00172,012
zz
vm m2/kN
3. Kompressiooni-deformatsioonimoodul
0146,00172,0
175275
12
12
zzz
voedE
38462 kN/m2 =38 MPa
4. Deformatsioonimoodul
307701026
8,06
vmE
kN/m2 = 31 MPa
5. Kompressiooniindeks
025,0)200400log(
6187,06261,0
)log(loglog 12
21
12
21
eeeeCc
27
Töö nr 4
Pinnase lõiketeim
Töö eesmärk on määrata pinnase tugevusparameetrid otsese nihketeimiga ehk lõiketeimiga.
1 Teoreetiline alus
Pinnase nihketugevust on vaja teada vundamendi kandevõime, nõlva püsivuse ja pinnase
poolt piirdele avaldatava surve arvutamiseks. Pinnase tugevus ammendub siis, kui nihkepinge
mõjul hakkab pinnasemassiivi üks osa teise suhtes püsiva kiirusega nihkuma. Nihketugevus f
määratakse Coulomb´i valemiga
,tan cf
kus – normaalpinge nihkepinnal;
– pinnase sisehõõrdenurk;
c – pinnase nidusus.
Pinnase tugevusparameetrid sisehõõrdenurk ja nidusus c määratakse laboris kas
kolmetelgse surveteimi või otsese nihketeimiga. Põhimõtteliselt tuleks katse teha rikkumata
struktuuriga, s.o looduslikus olekus pinnasega. Savipinnase puhul on see võimalik, liivpinnasest
pole aga rikkumata struktuuriga proovi võtmine alati võimalik. Seetõttu tuleb rikutud struktuuriga
liivpinnast teimimise eel tihendada, et jäljendada liiva tihedust looduses.
Liiva nihketugevus oleneb poorsusest, terajämedusest, terade ümardatusest, orgaanilise
aine sisaldusest. Liiva nihkedeformatsioon põhjustab tema mahumuutuse: kohev liiv tiheneb
nihkel, tihe liiv aga kobestub (mahu suurenemist nihkedeformatsiooni mõjul nimetatakse dila-
tatsiooniks). Teimi tulemusi võivad mõjutada: nihkekiirus, teimiku tihenemine eelkoormuse
mõjul jt. Teimi tulemuste esitamisega kirjeldatakse alati ka teimimeetodit.
Käesolevas töös määratakse kuiva rikutud struktuuriga liivpinnase tugevusparameetrid otsese
nihketeimiga püsiva nihkekiiruse (0,5mm/min) juures.
2 Aparatuur
Kasutatakse nihkeaparaati VSV-25, mille põhiosad on:
1) kahest poolest koosnev nihkekarp (siseläbimõõt 71,4 mm, pindala 40 cm2). Karbi alumine
pool on liikuv, ülemine – liikumatu;
2) seade teimikule vertikaalkoormuse andmiseks;
3) seade nihkekarbi alumisele osale nihkejõu andmiseks;
4) dünamomeeter nihkejõu mõõtmiseks;
5) mõõtekellad horisontaal- ja vertikaalpaigutise mõõtmiseks.
Abivahendid: kauss, lusikas, puunui teimiku tihendamiseks, stopper.
28
3 Teimi käik
Teimi tulemused kantakse tabelisse 1, vt teimiprotokolli näide. Kuna tehakse kolm teimi (erineva
vertikaalsurvega), siis koostatakse kolm tabelit.
1. Kontrollitakse nihkeaparaadi valmisolekut katseks: lõikerõngas on nihkekarbis, nihkekarbi
alumine pool arreteeritud, nihkekarbi poolte vahel ei ole pilu.
2. Liiv puistatakse lusikaga kihtide kaupa nihkekarpi. Iga kihti tihendatakse kergelt puunuiaga.
Liiva pealispind peab olema sile ja horisontaalne ning jääma ligikaudu 10 mm allapoole
nihkekarbi ülemist serva, et teimiku peale mahuks koormust jaotav plaat.
3. Asetatakse kohale koormusplaat ja kontrollitakse, et plaat oleks horisontaalne. Vastasel juhul
võib plaat koormamisel kinni kiiluda. Plaadi pessa asetatakse koormust tsentreeriv kuulike ja
sellele koormusraam.
4. Tõsterõnga pööramisega tekitatakse hõõrdejõu tekke vältimiseks nihkekarbi poolte vahele
0,1…0,3 mm pilu (saab kontrollida lehtkaliibriga).
5. Koormusraami prisma asetatakse koormava kangi sälku ja vihihoidjale pannakse vajalikud
vihid. Kangsüsteemi ülekandearv on 5. Vihihoidjale asetatud koormus 8 kg tekitab
teimikule vertikaalsurve 100 kPa (proovikeha pindala on 40 cm2).
6. Paigaldatakse mõõtekellad horisontaal- ja vertikaalpaigutise mõõtmiseks.
7. Horisontaaljõu mõõtmiseks paigaldatakse dünamomeeter, mille number märgitakse teimi-
protokolli. Pinooli kiireks liigutamiseks ühendatakse reduktori riiv vändaga. Vänta pöö-
ratakse ettevaatlikult päripäeva seni, kuni dünamomeeter on kohale püsima jäänud. Seejärel
lahutatakse riiv vändast. Pinool liigub ühe vändapöördega 0,13 mm. Vänta pööratakse seni,
kuni mõõtekella osuti hakkab reageerima. Vänt jäetakse alumisse algseisu ja mõõtekella
numbrilaua pööramisega seatakse alglugemiks 1,00.
8. Vabastatakse alumise karbipoole arreteerimiskruvi, keerates seda välja vähemalt 7 mm. Nüüd
on seade teimiks valmis.
9. Võetakse kõikide mõõtekellade alglugemid ja kantakse varem joonistatud tabelisse.
Mõõtekellade lugemid võetakse kogu teimi vältel täpsusega 0,01 mm.
10. Koormatakse nihkekarbi alumist poolt pidevalt suureneva horisontaaljõuga. Selleks pööra-
takse reduktori vänta (riiv on lahutatud) ühtlaselt kiirusega üks pööre 15 sekundi jooksul
(nihkekiirus 0,5 mm/min). Vänt liigub kogu teimi vältel peatamatult. Iga kolme
vändapöörde järel registreeritakse: dünamomeetri mõõtekella näit, karbipoole horison-
taalpaigutis ja koormusplaadi vertikaalpaigutis (kahe mõõtekellaga).
11. Katsel suureneb horisontaaljõud nullist kuni maksimaalväärtuseni ja hakkab siis kahanema.
Teim lõpetatakse, kui horisontaalpaigutis on jõudnud 5 mm.
12. Liiva väljapudenemise vältimiseks arreteeritakse nihkekarbi alumine pool, eemaldatakse
rippvihid, dünamomeeter ja mõõtekellad, seejärel koormusraam ja koormusplaat koos
kuulikesega.
13. Liiv tõstetakse lusikaga nihkerõngast välja, keeratakse lahti liigendpoldid, eemaldatakse
ülemine paneel koos nihkekarbi ülemise poolega. Seejärel tõstetakse ettevaatlikult välja ka
alumine paneel ja pinnas kallatakse karbipoolest välja. Seade puhastatakse ja monteeritakse
uuesti kokku. Kui nihkekarbi poolte vahele on jäänud pilu, tuleb tõsterõngast pöörata
vastupäeva.
14. Korratakse teimi vertikaalsurvel 200 kPa ja seejärel 300 kPa, nii nagu eespool kirjeldatud.
29
4 Teimiprotokolli koostamine
1. Iga teimi andmetöötlus esitatakse näites toodud tabeli 1 kujul (3 tabelit). Nihkepinge
määratakse juhendis antud dünamomeetri kaliibrimistabeli abil, kasutades interpolatsiooni.
2. Koostatakse diagramm = (l) (joonis 4.1). Diagrammile kantakse kolme teimi tulemused
ja joonistatakse kolm sujuvat korrelatiivkõverat, mis võimaldavad eristada hälbega
teimipunkte.
3. Diagrammilt = (l) leitakse nihketugevuse maksimumväärtus f ja jäävväärtus r,
koostatakse tabel 4.
4. Koostatakse nihkediagramm = (). Mõlemad pingeteljed peavad olema samas mõõt-
kavas (st diagrammi mõlemal teljel vastab 100kPa-le sama pikkusega lõik). Diagrammile
kantakse kolme teimiga määratud f ja r väärtused. Kontrollitakse, kas f ja r punktid asuvad
ligikaudu sirgel ja siis joonistatakse nende punktide põhjal kaks korrelatiivsirget lõikumiseni
püstteljega. Ülemise sirge kaldenurk on pinnase sisehõõrdenurk ja telglõik nidusus c
pinnase maksimaalse nihketugevuse korral. Alumine sirge annab ja c jäävnihketugevuse
korral.
5. Arvutatakse tugevusparameetrid ja c vähimruutude meetodil (täisarvu täpsusega) nihke-
tugevuse maksimaalväärtuse f ja ka nihketugevuse jäävväärtuse r puhul
,
)(tan
22
n
n
,
)( 22
2
nc
kus n – teimide arv.
Kui arvutusega saadi negatiivne nidusus, siis loetakse c = 0.
6. Koostatakse diagramm h = (l) (joonis 4.3). Kõverad iseloomustavad teimiku mahu
muutust teimi käigus. Arvsuurusi sellelt diagrammilt ei määrata.
Märkus Diagrammil = () teimipunkti suure kõrvalekalde puhul korrelatiivsirgest on tõenäoliselt
tegemist vigase üksimääranguga.
30
Teimiprotokolli näide Töö eesmärk:
Teimi kuupäev:
Teimitud pinnas: keskliiv
Teimiti vertikaalsurvel 100, 200 ja 300 kPa.
Tugevusparameetrid määrati nihkeaparaadiga VSV-25. Nihkekiirus 0,5 mm/min.
Dünamomeeter nr 266.
Teimi tulemused
1. Vertikaalsurve teimikule = 100 kPa
Tabel 1
Pöö-
rete
arv
Dünamo-
meetri
mõõte-
kella
näit
Nihke-
pinge
kPa
Horisontaal-
paigutis l
Vertikaalpaigutis h
mõõ-
tekella
näit
l
mm
mõõtekell h kesk-
mine
h I
näit
II
näit
I
mm
II
mm
0 1,00 0 5,35 0 3,62 6,05 0 0 0
3 1,24 20 5,20 0,15 3,62 6,03 0 0,02 0,01
6 1,48 40 5,03 0,32 3,63 6,00 -0,01 0,05 0,02
9 1,63 54 4,86 0,49 3,65 5,97 -0,03 0,08 0,03
12 1,87 74 4,64 0,71 3,70 5,96 -0,08 0,09 0,00
15 2,00 86 4,39 0,96 3,72 5,96 -0,10 0,09 -0,01
18 2,14 99 4,10 1,25 3,83 5,98 -0,21 0,07 -0,07
21 2,18 102 3,75 1,60 3,95 5,99 -0,33 0,06 -0,14
24 2,21 105 3,23 2,12 4,10 6,01 -0,48 0,04 -0,22
27 2,10 95 2,73 2,62 4,20 6,05 -0,58 0,00 -0,29
30 2,05 91 2,32 3,03 4,26 6,08 -0,64 -0,03 -0,34
33 2,00 86 1,80 3,55 4,30 6,12 -0,68 -0,07 -0,38
36 1,93 80 1,52 3,83 4,31 6,13 -0,69 -0,08 -0,39
39 1,90 77 1,10 4,25 4,33 6,14 -0,71 -0,09 -0,40
42 1,88 75 0,65 4,70 4,33 6,14 -0,71 -0,09 -0,40
45 1,87 74 0,26 5,09 4,34 6,13 -0,72 -0,08 -0,40
(Vertikaalsurve 200 kPa kohta koostatakse analoogne tabel 2 ja = 300 kPa kohta tabel 3).
31
Joonis 4.1. τ = f (Δl)
32
Joonis 4.2. Nihkediagramm τ = f (σ)
Märkus. Nihkediagrammi koostamisel jälgida, et graafiku mõlemad pikiteljed oleksid samas
mõõtkavas. Graafikule lisada nihketugevuse parameetrid.
33
Joonis 4.3. Δh = f (Δl)
f ja r väärtused
Tabel 4
Normaalpinge
kPa
Nihketugevus
maksimaalväärtus
f
kPa
jäävväärtus
r
kPa
100 105 74
200 174 136
300 256 206
Arvutusega määratud tugevusparameetrid:
1. Nihketugevuse maksimaalväärtuse f puhul:
;755,03600001400003
535600)256300174200105100(3tan 1
1 = 37o
kPac 273600001400003
)256300174200105100(6005351400001
2. Nihketugevuse jäävväärtuse puhul:
;660,03600001400003
416600)20630013620074100(3tan 2
2 =33o
kPac 73600001400003
)20630013620074100(6004161400002
Järeldus Teimitud keskliiva tugevusparameetrid on:
maksimaalse nihketugevuse korral = 37o ja c = 27 kPa,
jäävnihketugevuse korral = 33o ja c = 7 kPa.
34
Dünamomeetri kaliibrimistabel
Dünamomeetri
mõõtekella
näit
Nihkepinge
kPa
dünamomeeter
nr 266
dünamomeeter
nr 300
dünamomeeter
nr 588
1,0 0 0 0
1,1 7 7 8
1,2 16 15 16
1,3 25 23 25
1,4 34 31 33
1,5 42 38 42
1,6 51 46 50
1,7 60 53 59
1,8 68 61 67
1,9 77 68 76
2,0 86 76 85
2,1 95 83 93
2,2 104 91 101
2,3 113 98 109
2,4 122 106 117
2,5 131 113 126
2,6 139 120 134
2,7 148 128 143
2,8 157 135 151
2,9 166 143 159
3,0 175 150 168
3,1 183 158 176
3,2 192 166 184
3,3 201 173 193
3,4 211 181 201
3,5 220 188 210
3,6 228 196 218
3,7 237 204 227
3,8 246 211 235
3,9 255 219 243
4,0 264 226 252
4,1 273 233 261
4,2 282 241 269
4,3 291 248 277
4,4 300 256 285
4,5 308 263 294
4,6 317 271 302
4,7 326 278 310
4,8 335 285 319
35
Töö nr 5
Pinnase tihendusteim
Töö eesmärk on pinnase võimaliku suurima tiheduse määramine.
1 Teoreetiline alus
Pinnase asendamine on alati seotud uue pinnase tihendamise vajadusega. Mida tihedam on
pinnas, seda suurem on tema tugevus ja väiksem deformatsioon. Pinnaseomaduste parendamise
üks meetodeid on pinnase tihendamine mitmesuguste rullide, vibraatorite või tampidega.
Pinnase tihendatavus oleneb tema lõimisest (ebaühtlane liiv tiheneb paremini kui ühtlane),
veesisaldusest ja tihendusenergiast. Tavaliselt määratakse pinnase tihendamiseks sobilik
veesisaldus laboris standardse Proctorteimiga (tihendusenergia 552 kJ/m3).Veesisaldust, mille
puhul saavutatakse pinnase suurim tihedus, s.o suurim kuivmahumass ehk kuivtihedus
d,maks, nimetatakse optimaalseks veesisalduseks wopt. Tihendusteim tehakse pinnasega, milles
üle 20 mm osakesi on alla 30%.
Pinnase tihendatust iseloomustatakse ehitusplatsil tihendatud pinnase kuivmahumassi d ja
standardse tihendusteimiga määratud suurima kuivmahumassi d,maks suhtega, s.o
tihendusastmega
tihendusaste =maksd
d
,
.
Pinnase tihendamisel nõutav tihendusaste antakse projektis (tavaliselt 0,95…1,0). Tihendamise
kontrollimiseks võetakse ehitusplatsil tihendatud pinnasest proovid, määratakse mahukaal ja
veesisaldus ning arvutatakse kuivmahumass d. Teades tihendusteimiga määratud suurimat
kuivmahumassi d,maks, arvutatakse tihendusaste, mis peab vastama projekti nõuetele.
2. Aparatuur ja teimimeetod
Kasutatakse Proctorteimi seadet (meil automaatne pinnasetihendaja ELE), mille põhiosad on:
1) 2,5 kg massiga haamer koos langemiskõrgust reguleeriva vardaga;
2) seadis haamri löökide arvu reguleerimiseks ja seadme käivitamiseks;
3) silindriline metallanum mahuga 1000 cm3.
Abivahendid: kaalud (0,5 kg ja 10 kg), kuivatuskapp, topsid, mõõtemensuur 100 ml.
Standardsel Proctorteimil (tihendusenergia 552 kJ/m3 ) tihendatakse pinnast 2,5kg haamriga
(langemiskõrgus 300mm) kolme kihi kaupa. Kui anuma maht on 1000 cm3 , siis tihendatakse igat
kihti 27 löögiga. ASTM anuma 942 cm3kasutamisel (näit saksa DIN) 25 löögiga.
3. Teimi käik
Teimi andmed ja tulemused kantakse tabelitesse 1 ja 2, vt teimiprotokolli näide.
1. Läbi sõela 20mm läinud õhkkuivast pinnasest võetakse 3 kg proovi ja segatakse suuremas
kausis vähese veega. Lisatav vee kogus oleneb pinnaseliigist (veesisaldus piires 4–10%).
Segatud proovi lastakse kaetult seista (liiva vähemalt 1 tund, peenpinnast 24 tundi).
Kirjeldatud ettevalmistus on aeganõudev, seepärast on proovi teimiks ette valmistanud
juhendaja, kes annab lisatud vee hulga.
36
2. Monteeritakse kokku silindriline anum ja alus. Asetatakse kaalule ja määratakse anum+ aluse
mass.
3. Proov tõstetakse 1000 ml anumasse ligikaudu anuma poole kõrguseni ja tihendatakse. Selleks
antakse proovile 30 cm kõrguselt langeva vasaraga 27 lööki. Seejärel tõstetakse anumasse
teine kiht proovi (ligikaudu 0,9 anuma kõrguseni) ja tihendatakse jälle 27 löögiga. Kolmanda
pinnasekihi mahutamiseks asetatakse anumale peale pikendussilinder. Kihi paksus tuleb
valida nii, et pärast tihendamist ulatuks kihi pind üle anuma serva ainult ~5 mm. Seega
pinnast tihendatakse anumas kolme kihi kaupa, igale kihile 27 lööki. Pärast kolmanda kihi
tihendamist eemaldatakse pikendussilinder ja lõigatakse ära üle anuma serva ulatuv teimiku
osa.
4. Tihendatud pinnase mahumassi määramiseks kaalutakse anum koos pinnasega.
5. Määratakse tihendatud pinnase veesisaldus. Selleks eemaldatakse anum aluselt, lükatakse
pinnas välja ning teimiku mõlemast poolest võetakse keskmine proov läbilõike ulatuses
kahte varem kaalutud topsi. Topsid suletakse kaanega, kaalutakse 0,01 g täpsusega,
kuivatatakse ja kaalutakse jägmisel päeval.
6. Optimaalse veesisalduse määramiseks tuleb teha erineva veesisaldusega pinnasega mitu
teimi. Antud töös tehakse katse pinnasega, mille osakesed tihendamisel ei purune. Seetõttu
võib sama proovi kasutada mitu korda. Järgmiste teimide jaoks lisatakse proovile väiksem
kogus vett (annab juhendaja) kui teimi alguses, segatakse kausis hoolega ja lastakse
veesisalduse ühtlaseks muutumiseks pisut aega seista. Seejärel korratakse teimi, nagu eespool
kirjeldatud. Antud töös tehakse 4 teimi.
7. Katsetamise lõpetamise tingimuseks on maksimaalse mahumassi saavutamine. .
4. Teimiprotokolli koostamine 1. Teimi andmetöötlus koondatakse tabelitesse 1 ja 2, vt teimiprotokolli näide. Selleks
arvutatakse (tähised vt teimiprotokolli näide):
a) mahumass 0,001 täpsusega
V
m
V
mm 21
g/cm3,
b) veesisaldus kahe määramise keskmisena 0,1 täpsusega
10035
54
mm
mmw %,
c) kuivmahumass 0,001 täpsusega
wd
01,01
g/cm3.
2. Koostatakse Proctorteimi diagramm d = (w), vt joonis 5.1. Suurim kuivmahumass ja sellele
vastav optimaalne veesisaldus leitakse katsepunktide alusel joonistatud korrelatiivkõvera abil.
37
Teimiprotokolli näide Töö eesmärk:
Teimi kuupäev:
Teimitud pinnas: täiteliiv
Täiteliiva tihendatavus määrati standardse Proctorteimiga. Proovi algkogus on 3 kg.
Mahumassi määramine
Tabel 1
Teimi
nr
Lisatud vesi
ml
V
cm3
m
g
m1
g
m2
g
g/cm3
1 240 1000 5965 7870 1905 1,905
2 60 1000 5965 7939 1974 1,974
3 30 1000 5965 7967 2002 2,002
4 30 1000 5965 7978 2013 2,013
5 30 1000 5965 7976 2011 2,011
V – anuma maht
m – anuma mass
m1 – anuma ja tihendatud pinnase mass
m2 – tihendatud pinnase mass
– mahumass
Veesisalduse ja kuivmahumassi määramine
Tabel 2
Teimi
nr
Topsi
nr
m3
g
m4
g
m5
g
w
%
w
%
d
g/cm3
1 4673 24,15 63,67 60,72 8,1
8,0 1,764 4599 22,92 64,98 61,88 8,0
2 5376 22,95 61,38 58,04 9,5
9,5 1,803 5478 23,34 72,09 67,86 9,5
3 5345 23,12 61,98 58,38 10,2
10,2 1,817 6789 23,88 62,44 58,88 10,2
4 6756 22,83 64,00 60,05 10,6
10,6 1,820 5382 22,93 63,22 59,35 10,6
5 6822 23,07 68,54 64,08 10,9
10,9 1,813 6123 23,10 69,36 64,81 10,9
m3 – topsi mass
m4 – topsi ja märja pinnase mass
m5 – topsi ja kuiva pinnase mass
w – veesisaldus
d – kuivmahumass
38
Joonis 5.1. Proctorteimi diagramm d = f (w)
Järeldus Katsetatud täiteliiva suurim kuivmahumass d,maks = 1,820 g/cm3, mis saavutatakse optimaalse
veesisalduse wopt = 10,5% puhul.
39
Töö nr 6
Vundamendimudeli katsetamine
Töö eesmärk on vundamendimudeli kandevõime ja pinnase deformatsioonimooduli määramine.
1 Teoreetiline alus
Vundamendi mõõtmed tuleb määrata nii, et oleks täidetud tingimus
V R,
kus V on kandepiirseisundis vundamendi tallale mõjuv arvutuslik normaaljõud koos vundamendi
ja tagasitäite omakaaluga, R on pinnase tugevusest sõltuv kandevõime talla normaali suunas.
Vundamendi kandevõime määratakse mingi meetodi abil, mis põhineb kas võrreldaval koge-
musel, välikatsetel või laboriuuringutel või tegelike ehitiste vajumite mõõtmisandmetel. Antud
töös määratakse vundamendimudeli kandevõime R katsega ja võrreldakse eesti standardi
EVS-EN 1997-1:2006 - Eurokoodeks 7: Geotehniline projekteerimine. Osa1: Üldeeskirjad -
arvutusmudeliga, mis arvestab pinnase tugevusparameetreid ja c, talla kuju ja süvist.
Mudeli vajumisdiagrammi s = (p) abil määratakse ka pinnase deformatsioonimoodul.
2 Aparatuur
Liivaga täidetud katsekast mõõtmetega 1,5 2,6 1,2 m.
Koormus vundamendimudelile antakse kangseadme abil, ülekandearvuga ligikaudu 10. Mudelile
mõjuvat jõudu mõõdetakse dünamomeetriga ja vundamendimudeli vajumit mõõtekellaga.
Maapinna liikumist vundamendimudeli ümber fikseeritakse kaheksa mõõtekella abil.
3 Katse käik
Katse andmed kantakse tabeleisse, vt katseprotokolli näide, tabelid 1–3.
1. Kui mudel asetatakse liiva pinnast sügavamale, tuleb mõõta süvis.
2. Asetatakse kohale dünamomeeter nii, et ta toetuks tsentriliselt mudelit koormavale vardale.
Kruvivarda ettevaatliku keeramisega tekitatakse kontakt kangisüsteemi ja mudeli vahel nii, et
dünamomeetri näit jääks vahemikku 1,00 kuni 1,05.
3. Paigaldatakse mõõtekell mudeli vajumi mõõtmiseks. Mõõtekella algnäit on soovitav nullida.
4. Seatakse töökorda liiva pinna liikumist mõõtvad mõõtekellad nii, et alglugem oleks
vahemikus 1 kuni 2 mm.
5. Registreeritakse dünamomeetri ja kõikide mõõtekellade algnäidud.
6. Kangile asetatakse raskus 6 kg. Kruvivarda keeramisega viiakse dünamomeetri näit vajaliku
suuruseni ja hoitakse seda püsivana 3 minutit. Seejärel registreeritakse kõikide mõõtekellade
näidud. Järgmiste koormusastmete suurus, vastav dünamomeetri näit, jõud võetakse tabelist.
Koormuse kestus sõltub plaadi vajumise vaibumiskiirusest. Koormusastmeid lisatakse kuni
mudeli kandevõime ammendumiseni.
7. Mõõdetakse mudeli (plaat) pikkus ja laius ning mõõtekellade kaugused plaadi servast.
40
Koormusastmed ja jõud vundamendimudeli katsetamisel
Koormus kangil
kg
Dünamomeetri
nr 936 näit
Jõud F
kN
Koormuse kestus
min
6 1,42 0,6 3
12 1,83 1,2 3
18 2,25 1,8 3
24 2,67 2,4 3
30 3,11 3,0 3
36 3,51 3,6 3
42 3,93 4,2 3
48 4,35 4,8 3
54 4,77 5,4 3
60 5,21 6,0 6
66 5,61 6,6 6
72 6,05 7,2 6
78 6,50 7,8 9
4 Katseprotokolli koostamine
Katseandmete töötlus koondatakse tabeleisse.
1. Arvutatakse igale koormusastmele vastav surve talla all p ja mõõtekella järgi vajum s (vt
tabel 1) ning maapinna paigutised mõlemal pool plaati (vt tabelid 2 ja 3).
2. Katsetulemuste alusel (tabel 1) koostatakse diagramm s = (p), Kokkusurutavuse
määramiseks tuleb kasutada graafiku esimest lineaarset osa (vt joonis 6.1). Liiva defor-
matsioonimoodul E arvutatakse täpsusega 0,1 MPa (Poissoni tegur liival on kesk-
miselt 0,3 ).
214
B
s
pE MPa
p – surve juurdekasv; s – p tekitatud vajumi juurdekasv; B – vundamendi laius.
3. Tabelite 2 ja 3 alusel joonistatakse kolme surve p puhul liivapinna paigutised, mis
iseloomustaksid olukorda katse algupoolel, keskel ja lõpupoolel (vt joonis 6.2).
4. Arvutatakse vundamendi piirkandevõime R (pinnase mahukaalu , tugevusparameetrid ja
c ning süvise annab juhendaja):
)5,0( ccqq sNcsNdsNBLBR kN
B ja L – talla laius ja pikkus m
d – vundamendi süvis (rajamissügavus) m
– pinnase mahukaal kN/m3
– pinnase sisehõõrdenurk kraadides
c – pinnase nidusus kPa
41
Kandevõimetegurid:
)2/45(tan 02tan eNq
cot)1( qc NN
tan)1(2 qNN
Ruudukujulise talla puhul vundamendi kujutegurid:
sin1qs
1
1
q
cN
Nss
7,0s
Katseprotokolli näide Töö eesmärk:
Katse kuupäev:
Vundamendimudeliks oli plaat mõõtmetega L = 18,0 cm, B = 17,8 cm ja pindalaga A = 0,03204
m2. Mudelit katsetati liivaga täidetud kastis.
Vundamendimudeli koormamine
Tabel 1
Koor-
mus
kg
Dünamo-
meetri
näit
Jõud
F
kN
Surve
p
kPa
Mõõte-
kella
näit
Vajum
s
mm
0 1,00 0 0 0,06 0
6 1,42 0,6 18,7 0,14 0,08
12 1,83 1,2 37,5 0,54 0,48
18 2,25 1,8 56,2 0,97 0,91
24 2,67 2,4 74,9 1,37 1,31
30 3,11 3,0 93,6 1,73 1,67
36 3,51 3,6 112,4 2,15 2,09
42 3,93 4,2 131,1 2,57 2,51
48 4,35 4,8 149,8 3,13 3,07
54 4,77 5,4 168,5 3,74 3,68
60 5,21 6,0 187,3 5,28 5,22
66 5,61 6,6 206,0 Vajum ei kustunud
42
Maapinna liikumine
Tabel 2
Jõud
F
kN
I mõõtekell II mõõtekell III mõõtekell IV mõõtekell
näit paigutis
mm näit
paigutis
mm näit
paigutis
mm näit
paigutis
mm
0 0,11 0,11 0,24 0,07
0,6 0,12 0,01 0,12 0,01 0,24 0,0 0,08 0,01
1,2 0,12 0,01 0,13 0,02 0,28 0,04 0,16 0,09
1,8 0,14 0,03 0,16 0,05 0,35 0,11 0,28 0,21
2,4 0,15 0,04 0,19 0,08 0,42 0,18 0,40 0,33
3,0 0,17 0,06 0,22 0,11 0,50 0,26 0,50 0,43
3,6 0,19 0,08 0,26 0,15 0,58 0,34 0,64 0,57
4,2 0,20 0,09 0,29 0,18 0,67 0,43 0,77 0,70
4,8 0,22 0,11 0,33 0,22 0,78 0,54 0,93 0,86
5,4 0,24 0,13 0,39 0,28 0,93 0,69 1,21 1,14
6,0 0,27 0,16 0,48 0,37 1,20 0,96 1,90 1,83
Maapinna liikumine
Tabel 3
Jõud
F
kN
V mõõtekell VI mõõtekell VII mõõtekell VIII mõõtekell
näit paigutis
mm näit
paigutis
mm näit
paigutis
mm näit
paigutis
mm
0 0,05 0,08 0,89 1,00
0,6 0,06 0,01 0,15 0,07 0,89 0,0 1,01 0,01
1,2 0,11 0,06 0,17 0,09 0,90 0,01 1,01 0,01
1,8 0,23 0,18 0,21 0,13 0,93 0,04 1,03 0,03
2,4 0,34 0,29 0,27 0,19 0,96 0,07 1,04 0,04
3,0 0,48 0,43 0,32 0,24 0,99 0,10 1,06 0,06
3,6 0,62 0,57 0,38 0,30 1,02 0,13 1,07 0,07
4,2 0,77 0,72 0,43 0,35 1,05 0,16 1,09 0,09
4,8 0,95 0,90 0,50 0,42 1,09 0,20 1,10 0,10
5,4 1,16 1,11 0,56 0,48 1,13 0,24 1,12 0,12
6,0 1,68 1,63 0,70 0,62 1,20 0,31 1,17 0,17
Vasakpoolsete mõõtekellade I, II, II ja IV kaugus plaadiservast oli vastavalt 40, 30, 20 ja 10 cm;
parempoolsetel mõõtekelladel V, VI, VII ja VIII vastavalt 10, 20, 30 ja 40 cm.
43
Joonis 6.2. Maapinna liikumine mudeli koormamisel
Joonis 6.1 Mudeli vajum s = f(p)
Joonis 6.1. Mudeli vajum
44
Järeldus
1. Pinnase deformatsioonimoodul:
Jooniselt 1 selgub, et vertikaalsurve juurdekasvule p = 140 kPa – 40 kPa = 100 kPa vastab
vajumi juurdekasv s = 2,69 mm – 0,54 mm = 2,15 mm = 0,00215 m. Arvutatakse
deformatsioonimoodul:
59163,014
178,0
00215,0
100 2
E kPa = 5,9 MPa
2. Vundamendimudeli piirkandevõime:
mudeli L = 0,180 m ja B = 0,178 m
süvis d = 0 m
liiva mahukaal = 18 kN/m3
liiva sisehõõrdenurk = 40o, nidusus c = 0 kPa
Kandevõimetegurid:
5,6460,4)2/4045(tan 64,2240tan eeN oo
q
o
6,10640tan)15,64(2 oN
7,7540cot)15,64( o
cN
Ruudukujulise talla kujutegurid:
64,140sin1 o
qs
7,0s
65,115,64
15,6464,1
cs
EVS-EN 1997-1:2006 järgi arvutatud vundamendimudeli piirkandevõime:
)5,0( ccqq scNsNdsNBBLR
83,3)65,17,75064,15,641807,06,10618178,05,0(180,0178,0 kN
Vundamendimudeli piirkandevõime katse alusel on 6,0 kN.
Liiva deformatsioonimoodul E = 5,9 MPa.
Arvutatud kandevõime antud pinnase tugevusparameetrite puhul on 3,83 kN, s.o 63,8% katsel
saadust.
