DE9108986U1 - Device for determining soil bearing capacity - Google Patents
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Description
RATIONALISIERUNGSGESELLSCHAFT LEITUNGSTIEFBAU MBH, Uhlandstr. 56, 4000 DüsseldorfRATIONALIZATION COMPANY PIPING CONSTRUCTION MBH, Uhlandstr. 56, 4000 Düsseldorf
16.07.199116.07.1991
Gerät zur Ermittlung der BodentragfähigkeitDevice for determining soil bearing capacity
Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zur Ermittlung und Überprüfung der Bodentragfähigkeit und -verdichtung in Form eines Handmeßgerätes.The invention relates to a device for determining and checking soil bearing capacity and compaction in the form of a hand-held measuring device.
Für vielerlei Zwecke ist es immer wieder und ständig erforderlich, die Beschaffenheit des Boden, d. h. seine Tragfähigkeit und sein Verdichtungszustand zu überprüfen oder zu messen, um in Abhängigkeit der Ergebnisse die entsprechenden Baumaßnahmen ergreifen zu können.For many purposes it is necessary to check or measure the condition of the soil, i.e. its load-bearing capacity and its compaction status, time and again, in order to be able to take the appropriate construction measures depending on the results.
Bei der Durchführung derartiger Messungen ergeben sich im Hinblick auf die Anordnung und Ausbildung der Versuchsanordnung große Schwierigkeiten. Die entsprechenden über Hydraulikeinrichtungen in den Boden einpreßbaren Platten können nur in Verbindung mit entsprechenden, schweren Widerlagern, beispielsweiseWhen carrying out such measurements, great difficulties arise with regard to the arrangement and design of the test setup. The corresponding plates, which can be pressed into the ground using hydraulic devices, can only be used in conjunction with corresponding, heavy abutments, for example
in Form von motorisch verfahrbaren Einrichtungen installiert werden, wobei jede einzelne Messung auch im Hinblick auf die Auswertung einen erheblichen und kaum durchführbaren Aufwand darstellt.be installed in the form of motor-driven devices, whereby each individual measurement represents a considerable and hardly feasible effort, also with regard to the evaluation.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gerät zur Ermittlung und Überprüfung der Bodentragfähigkeit und -verdichtung zu schaffen, das eine praktische Konstruktion darstellt, das leicht handhabbar ist, und das auf einfache und schnelle Weise eine hohe Anzahl von Messungen ermöglicht.The invention is based on the object of creating a device for determining and checking soil bearing capacity and compaction, which has a practical design, is easy to handle, and enables a large number of measurements to be carried out in a simple and quick manner.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die auf den Boden aufsetzbare Grundplatte mit einer Verstärkungsplatte versehen ist, auf welcher ein ein Geophon aufnehmendes verschließbares Gehäuse angeordnet ist, dessen als Deckel ausgebildeter Schraubverschluß eine Halbkugel trägt, die mit einem das untere Ende einer Führungsstange bildenden Formstück korrespondiert, wobei das Geophon mit einer Auswerteeinheit verbunden ist und die Führungsstange zur Führung eines Fallgewichts ausgebildet und oberhalb des Formstücks mit einem Gummipuffer versehen ist.This object is achieved according to the invention in that the base plate which can be placed on the ground is provided with a reinforcing plate on which a lockable housing accommodating a geophone is arranged, the screw cap of which, designed as a lid, carries a hemisphere which corresponds to a forming piece forming the lower end of a guide rod, the geophone being connected to an evaluation unit and the guide rod being designed to guide a drop weight and being provided with a rubber buffer above the form.
Ein derartiges Gerät, das durch den Formschluß zwischen dem Formstück am unteren Ende der FührungsStangen und der Halbkugel oberhalb des Gehäuses zweigeteilt ausgebildet ist, ist abgesehen davon, daß es im Kofferraum eines PKWs lagerbar und transportierbar ist, einfach zu handhaben. Der untere Teil des Gerätes, die Grundplatte, wird mit Hilfe der dort angebrachten Handgriffe auf den zu überprüfenden Boden gelegt. Wenn eine satte Auflagerung nicht möglichA device of this kind, which is divided into two parts by the form fit between the shaped piece at the lower end of the guide rods and the hemisphere above the housing, is easy to handle, apart from the fact that it can be stored and transported in the trunk of a car. The lower part of the device, the base plate, is placed on the floor to be checked using the handles attached there. If a firm support is not possible
— J ""— J ""
ist, kann als Ausgleichsschicht zwischen Platte und Boden eine dünne Sandschicht eingestreut werden. Die Führungsstange mit dem entsprechenden Fallgewicht und dem Formstück am unteren Ende, welches mit der Grundplatte fest verbunden ist, gestellt.a thin layer of sand can be sprinkled between the plate and the ground as a leveling layer. The guide rod with the corresponding drop weight and the shaped piece at the lower end, which is firmly connected to the base plate, is placed.
Das Fallgewicht wird aus 1 m Höhe fallengelassen, wobei die Arretierung bzw. zum Auslösen des Fallgewichts eine Arretierung mit einem Auslösemechanismus an der Führungsstange befestigt ist.The drop weight is dropped from a height of 1 m, whereby the locking device or a locking device with a release mechanism for releasing the drop weight is attached to the guide rod.
Um ein Verkanten des Fallgewichts zu vermeiden und ein gleichmäßiges und wiederholbares Fallen des Gewichts zu gewährleisten, ist das Fallgewicht mit die Führungsstange umgebenden Kugelumlaufbüchsen ausgerüstet. Zweckmäßigerweise ist am oberen und unteren Ende des Fallgewichts jeweils eine Kugelumlaufbüchse angeordnet.In order to prevent the drop weight from tilting and to ensure that the weight falls evenly and repeatedly, the drop weight is equipped with recirculating ball bushings surrounding the guide rod. A recirculating ball bushing is conveniently arranged at the upper and lower ends of the drop weight.
Durch den Aufprall des Fallgewichtes auf den Gummipuffer wird die Grundplatte in den Boden gedrückt. Die Einsenkung der Grundplatte und der daraus berechnete dynamische Verformungsmodul sind ein Maß für die Tragfähigkeit des Untergrunds.When the falling weight hits the rubber buffer, the base plate is pressed into the ground. The depression of the base plate and the resulting dynamic deformation modulus are a measure of the load-bearing capacity of the subsoil.
Die Schwinggeschwindigkeit der Grundplatte wird mittels des in dem Gehäuse auf der Grundplatte angeordneten Geophones registriert und über ein Übertragungskabel auf eine Auswerteeinheit übertragen. Die maximale Einsenkung der Grundplatte wird durch Integration des Verlaufes der Schwinggeschwindigkeit in der Auswerteeinheit berechnet. Die maximale Einsenkung der Platte werden an der Auswerteeinheit digital angezeigt. Bei der Durchführung derartiger Mes-The vibration speed of the base plate is recorded using the geophone located in the housing on the base plate and transmitted to an evaluation unit via a transmission cable. The maximum depression of the base plate is calculated by integrating the course of the vibration speed in the evaluation unit. The maximum depression of the plate is digitally displayed on the evaluation unit. When carrying out such measurements,
sungen ist es erforderlich, vor einem Meßvorgang zwei Belastungsschläge auszuführen. Der die Tragfähigkeit kennzeichnende Schlag bzw. Versuch ist also jeweils der dritte Versuch.solutions, it is necessary to carry out two load impacts before a measurement. The impact or test that characterizes the load-bearing capacity is therefore always the third test.
Der besondere Vorteil der Erfindung liegt in der Möglichkeit einer schnellen Versuchsdurchführung. Da das Gerät unabhängig von einer Netzspannung funktionsfähig ist, kann es in überaus flexibler Weise auf allen Baustellen eingesetzt werden.The particular advantage of the invention is the possibility of carrying out tests quickly. Since the device functions independently of the mains voltage, it can be used in a very flexible manner on all construction sites.
Es erweist sich als zweckmäßig, die Auswerteeinheit zusätzlich mit einem Speicher zu versehen, so daß eine bestimmte Zahl von Versuchen vor Ort durchführbar ist, ehe die gespeicherten Meßergebnisse über eine Schnittstelle in einer Meßzentrale auf einen PC überspielt und ausgedruckt werden.It is advisable to provide the evaluation unit with an additional memory so that a certain number of tests can be carried out on site before the stored measurement results are transferred to a PC via an interface in a measurement center and printed out.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist eine Ausführung des Gerätes vorgesehen, bei der zwischen dem das Geophon aufzunehmenden Gehäuse und dem mit der Halbkugel korrespondierenden Formstück ein Kraftaufnehmer vorgesehen ist. Dadurch wird der beispielsweise durch die Alterung des Materials des Gummipuffers beeinträchtige Aufprall des Fallgewichts ermittelt und in die in der Auswerteeinheit ermittelte Berechnung derartig mit einbezogen, daß durch die jeweilige Umrechnung in der Auswerteeinheit eine ständige Kalibrierung stattfindet.As part of a further development of the invention, a version of the device is provided in which a force sensor is provided between the housing that houses the geophone and the molded part that corresponds to the hemisphere. This determines the impact of the falling weight, which is affected, for example, by the aging of the material of the rubber buffer, and is included in the calculation determined in the evaluation unit in such a way that constant calibration takes place through the respective conversion in the evaluation unit.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert.Two embodiments of the invention are shown in the drawings and are explained in more detail below.
Es zeigen:Show it:
Figur 1 - ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Gerätes ohne Kraftaufnehmer undFigure 1 - an embodiment of a device according to the invention without force transducer and
Figur 2 - ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Gerätes unter Einbeziehung eines KraftaufnehmersFigure 2 - an embodiment of a device according to the invention including a force transducer
Wie aus der schematisierten und teilweise geschnittenen Darstellung des in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiels des Gerätes zur Ermittlung und Überprüfung der Bodentragfähigkeit und -verdichtung hervorgeht, besteht dieses aus einer auf den zu untersuchenden Boden 4 aufsetzbaren Grundplatte 1, die mit einer Verstarkungsplatte 2 sowie einem Gehäuse 5 fest verbunden ist.As can be seen from the schematic and partially sectioned representation of the embodiment of the device for determining and checking the soil bearing capacity and compaction shown in Figure 1, this consists of a base plate 1 that can be placed on the soil 4 to be examined and is firmly connected to a reinforcement plate 2 and a housing 5.
Zur Handhabbarkeit dieses Teiles des Gerätes sind auf der Bodenplatte 1 beispielsweise in gegenüberliegender Anordnung Handgriffe 3 angebracht. In dem Gehäuse 5, das als Stahlgehäuse ausgebildet ist, ist ein nicht dargestelltes Geophon angeordnet. Das Gehäuse 5 ist mit einem Deckel 6 verschließbar, der als Schraubverschluß ausgebildet ist. Zentral auf dem Deckel 6 ist eine Halbkugel 7 angeordnet, auf der korrespondierend das als Formstück 8 ausgebildete Ende einer Führungsstange 10 lagert. Oberhalb des Formstücks 8 ist die Führungsstange 10 mit einem Gummipuffer 9 in Form eines Gummihohlzylinders umgeben.To make this part of the device easier to handle, handles 3 are attached to the base plate 1, for example in an opposite arrangement. A geophone (not shown) is arranged in the housing 5, which is designed as a steel housing. The housing 5 can be closed with a cover 6, which is designed as a screw cap. A hemisphere 7 is arranged centrally on the cover 6, on which the end of a guide rod 10, designed as a shaped piece 8, rests. Above the shaped piece 8, the guide rod 10 is surrounded by a rubber buffer 9 in the form of a hollow rubber cylinder.
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An der Führungsstange 10 wird das Fallgewicht 11, das in der dargestellten Form zylinderisch ausgebildet ist, ringartig über Regelumlaufbüchsen 17 geführt. In Abstimmung auf die vorgesehene Fallhöhe wird das Fallgewicht 11 an der Führungsstange 10 über eine Arretierung 12 gehalten. Dazu greift ein Auslösemechanismus 13 in Form von Hebeln in ein auf dem Fallgewicht 11 angebrachtes Halteelement 14 ein. Bei Betätigung des Auslösemechanismus 13 wird das Fallgewicht 11 aus der Arretierung gelöst und fällt auf den Gummipuffer 9. Der Gummipuffer 9 überträgt die Schwingungen auf die Grundplatte 1 und läßt diese in den Boden 4 eindringen. Die schwinggeschwindigkeitsproportionalen Signale des nicht dargestellten Geophons werden über das Übertragungskabel 16 auf die Auswerteeinheit 15 übertragen.The drop weight 11, which is cylindrical in the form shown, is guided in a ring-like manner on the guide rod 10 via control circulating bushes 17. In accordance with the intended drop height, the drop weight 11 is held on the guide rod 10 via a locking device 12. For this purpose, a release mechanism 13 in the form of levers engages in a holding element 14 attached to the drop weight 11. When the release mechanism 13 is actuated, the drop weight 11 is released from the locking device and falls onto the rubber buffer 9. The rubber buffer 9 transmits the vibrations to the base plate 1 and allows them to penetrate into the ground 4. The signals of the geophone (not shown) that are proportional to the vibration speed are transmitted to the evaluation unit 15 via the transmission cable 16.
Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist zwischen dem Gehäuse 5 und dem Formstück 8, das mit der Halbkugel 7 korrespondiert, ein Kraftaufnehmer 18, beispielsweise in Form einer Kraftmeßdose angeordnet. Am unteren Ende ist der Kraftaufnehmer 18 mit dem Deckel 6 des Gehäuses 5 und am oberen Ende mit einer die Halbkugel 7 tragenden Platte 19 durch Verschrauben fest verbunden. Um die beim Aufprall des Fallgewichts 11 ermittelten Kraftwerte in die Berechnung genau einbeziehen zu können, ist der Kraftaufnehmer 18 über ein Übertragungskabel 20 mit der Auswerteeinheit 15 verbinden.In the embodiment shown in Figure 2, a force sensor 18, for example in the form of a load cell, is arranged between the housing 5 and the shaped piece 8, which corresponds to the hemisphere 7. At the lower end, the force sensor 18 is firmly connected by screwing to the cover 6 of the housing 5 and at the upper end to a plate 19 supporting the hemisphere 7. In order to be able to accurately include the force values determined upon impact of the falling weight 11 in the calculation, the force sensor 18 is connected to the evaluation unit 15 via a transmission cable 20.
Claims (12)
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1991
- 1991-07-20 DE DE9108986U patent/DE9108986U1/en not_active Expired - Lifetime
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