DIN 4094-4-2002 Subsoil - Field testing - Part 4 Field vane test《心土 现场测试 第4部分 现场的十字板剪切实验》.pdf

1、Seite 1DIN 4094-4:2002-014094-4BaugrundFelduntersuchungenTeil 4: Fl gelscherversucheDEUTSCHE NORM Januar 2002DIN Deutsches Institut f r Normung e.V. Jede Art der Vervielf ltigung, auch auszugsweise,nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut f r Normung e.V., Berlin, gestattet.Alleinverkauf der N

2、ormen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinRef. Nr. DIN 4094-4:2002-01Preisgr. 08 Vertr.-Nr. 0008Normenausschuss Bauwesen (NABau) im DIN Deutsches Institut f r Normung e.V.Ersatz f rDIN 4096:1980-05Fortsetzung Seite 2 bis 12ICS 93.020Subsoil Field testing Part 4: Field vane testSol Essais en place P

3、artie 4: Essais scissom tre de chantierInhaltSeiteVorwort 21 Anwendungsbereich . 32 Normative Verweisungen . 33 Begriffe 34 Bezeichnung . 45Ger te. 55.1 Allgemeines . 55.2 Fl gel 55.3 Gest nge . 65.4 Drehvorrichtung 65.5 Drehmoment-Messger t 65.6 Drehwinkel-Messger t . 66 Versuchsdurchf hrung . 67 V

4、ersuchsauswertung . 78 Ergebnisdarstellung . 89 Abgeleitete Werte . 8Anhang A (normativ) Kopfblatt zuFl gelscherversuchen nach DIN 4094-4 9Anhang B (informativ) Messprotokoll f reinen Fl gelscherversuch nachDIN 4094-4 10SeiteAnhang C (informativ) Korrektur-faktoren m f r die Ermittlung derundr niert

5、en Fl gelscherfestigkeit cfunach Abschnitt 9 . 11Literaturhinweise 12BilderBild1Fl gel . 5Bild 2 Scherfl che undSpannungsverteilung 7Bild C.1 Korrekturfaktoren f rweiche erstbelastete Tone nachDINVENV1997-3 11Bild C.2 Korrekturfaktoren f rvorbelastete Tone nachDINVENV1997-3 12TabellenTabelle 1 Gebr

6、uchlicheFl gelmae 5Tabelle C.1 Korrekturfaktoren nach 1 11Seite 2DIN 4094-4:2002-01VorwortDiese Norm wurde vom Normenausschuss Bauwesen im DIN Deutsches Institut fr Normung e.V. imArbeitsausschuss 05.09.00 Baugrund; Sonden erarbeitet.DIN 4094 Baugrund Felduntersuchungen besteht aus:Gbe Teil 1: Druck

7、sondierungen (zz. Entwurf)Gbe Bohrlochrammsondierung (Norm in Vorbereitung)Gbe Teil 3: RammsondierungenGbe Teil 4: FlgelscherversucheGbe Teil 5: BohrlochaufweitungsversucheAnhang A ist normativ, die Anhnge B und C sind informativ.nderungenGegenber DIN 4096: 1980-05 wurden folgende nderungen vorgenom

8、men:a) Die Festlegungen aus DIN 4096 bezglich der Erkundungen durch Flgelscherversuche wurden ineinen eigenen Teil der Norm der Reihe DIN 4094 berfhrt;b) es erfolgte eine vollstndige berarbeitung der Norm;c) der Inhalt wurde den wesentlichen Anforderungen nach DIN V ENV 1997-3 angepasst;d) Korrektur

9、faktoren fr die Ermittlung der undrnierten Flgelscherfestigkeit cfuwurden beispielhaft inden Anhang C neu aufgenommen.Frhere AusgabenDIN 4096: 1972-12, 1980-05Seite 3DIN 4094-4:2002-011 AnwendungsbereichDiese Norm gilt fr indirekte Aufschlsse des Bodens durch Flgelscherversuche im Rahmen dergeotechn

10、ischen Untersuchungen nach DIN 4020. Sie beschrnkt sich auf die Versuchsdurchfhrung inwassergesttigten feinkrnigen Bden (Tone, Schluffe und organische Bden nach DIN 4022-1 undDIN 18196), deren Konsistenz IC(nach DIN 18122-1) berwiegend im Bereich von breiig bis steif( 0 Ga3 ICGa3 1,0 ) liegt.Die ind

11、irekten Aufschlsse werden grundstzlich in Verbindung mit direkten Aufschlssen (in der RegelSchlsselbohrungen nach DIN 4020) bewertet.Sie beschreibt das Flgelschergert, den Versuchsablauf und die Auswertung des Versuchs. Sie bezweckt,die Gerteabmessungen, die Versuchsdurchfhrung und die Ableitung cha

12、rakteristischer Werte zu ver-einheitlichen, damit Fehlbeurteilungen der Baugrundverhltnisse vermieden werden.Die erreichbare Tiefe richtet sich nach den angetroffenen Bodenverhltnissen, nach der Art der einge-setzten Gerte und den Randbedingungen der Versuchsdurchfhrung (z.B. im Bohrloch).2 Normativ

13、e VerweisungenDiese Norm enthlt durch datierte oder undatierte Verweisungen Festlegungen aus anderen Publikationen.Diese normativen Verweisungen sind an den jeweiligen Stellen im Text zitiert, und die Publikationen sindnachstehend aufgefhrt. Bei datierten Verweisungen gehren sptere nderungen oder be

14、rarbeitungendieser Publikationen nur zu dieser Norm, falls sie durch nderung oder berarbeitung eingearbeitet sind.Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe der in Bezug genommenen Publikation (einschlielichnderungen).DIN 4020, Geotechnische Untersuchungen fr bautechnische Zwecke.DIN 4022-

15、1, Baugrund und Grundwasser Benennen und Beschreiben von Boden und Fels Schichtenverzeichnis fr Bohrungen ohne durchgehende Gewinnung von gekernten Proben im Boden undFels.DIN 18122-1, Baugrund, Untersuchung von Bodenproben Zustandsgrenzen (Konsistenzgrenzen) Teil 1: Bestimmung der Flie- und Ausroll

16、grenze.DIN 18196, Erd- und Grundbau Bodenklassifikation fr bautechnische Zwecke.DIN V ENV 1997-1:1996-04, Eurocode 7: Entwurf, Berechnung und Bemessung in der Geotechnik Teil 1: Allgemeine Regeln; Deutsche Fassung ENV 1997-1:1994.DIN V ENV 1997-3, Eurocode 7: Entwurf, Berechnung und Bemessung in der

17、 Geotechnik Teil 3:Felduntersuchungen fr die geotechnische Bemessung; Deutsche Fassung ENV 1997-3:1999.3 BegriffeFr die Anwendung dieser Norm gelten die in DIN V ENV 1997-1 und DIN V ENV 1997-3 angegebenenund die folgenden Begriffe:3.1maximales DrehmomentMmaxDrehmoment, das zum erstmaligen Abscheren

18、 des Bodenkrpers entlang der zylindrischen Oberflche ineiner bestimmten Tiefe erforderlich istSeite 4DIN 4094-4:2002-013.2Rest-DrehmomentMRDrehmoment, das beim wiederholten Abscheren des Bodenkrpers entlang der zylindrischen Oberflche ineiner bestimmten Tiefe auftritt3.3maximaler ScherwiderstandcfvS

19、cherwiderstand des Bodens beim maximalen Drehmoment3.4Rest-ScherwiderstandcRvScherwiderstand des Bodens beim Rest-Drehmoment3.5Sensitivitt aus dem FlgelscherversuchStvVerhltnis zwischen dem maximalen Scherwiderstand cRv des Bodens beim erstmaligen Abscheren unddem Rest-Scherwiderstand cRv des Bodens

20、 beim wiederholten Abscheren aus dem Fgelscherversuchin situ3.6KorrekturfaktorFaktor, der von der plastischen Eigenschaft und/oder der vertikalen Spannung im Boden abhngtANMERKUNG Er kann anhand von entsprechenden Vergleichsuntersuchungen im Labor bestimmt oder aberaufgrund rtlicher Erfahrung begrnd

21、et werden.3.7undrnierte FlgelscherfestigkeitcfuProdukt aus dem maximalen Scherwiderstand cfv und einem Korrekturfaktor 3.8DrehwinkelWinkeldifferenz zwischen Ausgangszustand und jeweiliger Stellung des Flgels3.9UntersuchungstiefeAbstand zwischen Gelndeoberkante und der Mitte des Flgels3.10abgeleitete

22、 Werte einer geotechnischen Kenngredurch Theorie, Korrelation oder Erfahrung aus Versuchsergebnissen bestimmte Werte. Die abgeleitetenWerte werden als Ausgangsbasis fr die Festlegung charakteristischer Werte verwendetANMERKUNG Die abgeleiteten Werte werden als Ausgangsbasis fr die Festlegung charakt

23、eristischer Werte nachDIN VENV 1997-1:1996-04, 2.4.3, verwendete Bezeichnung.4 BezeichnungFr die Bezeichnung werden die Angaben bzw. Kurzzeichen nach Tabelle 1 verwendet.Bezeichnung eines Flgelscherversuches (FVT) fr einen Flgel mit der Flgelbreite D = 50 mm:Versuch DIN 4094 - FVT 50Seite 5DIN 4094-

24、4:2002-015 Gerte5.1 AllgemeinesDas Flgelschergert besteht aus dem Flgel, dem Gestnge, einer Drehvorrichtung und aus einerMesseinrichtung zur Erfassung des Drehmomentes und eventuell zustzlich des Drehwinkels.5.2 FlgelDer Flgel besteht aus einem Stab mit vier im Winkel von 90 zueinander angeordneten

25、rechteckigenStahlblechen (siehe Bild 1).LegendeH FlgelhheD Flgelbreites Blechdicked StabdurchmesserBild 1 FlgelDie Stahlbleche sollten an ihrer Unterseite leicht angeschrgt sein, um die Strungen des Bodens so geringwie mglich zu halten. Die Blechdicke variiert je nach Flgelgre zwischen 0,8 mm und 3

26、mm.Das Verhltnis zwischen der grten Flgelhhe H der Stahlbleche und der Flgelbreite D des Flgelsmuss 2 sein. Gebruchliche Flgelmae sind der Tabelle 1 zu entnehmen.Tabelle 1 Gebruchliche FlgelmaeKurzzeichenFlgelbreiteDmmFlgelhheHmmBlechdickesmmStabdurchmesserdmmFVT 50 50 100 1,5 13FVT 75 75 150 3 16Se

27、ite 6DIN 4094-4:2002-015.3 GestngeDas Gestnge muss vom Durchmesser und Material her so beschaffen sein, dass es die zwischenDrehvorrichtung und Flgel auftretenden Torsionskrfte sowie die Krfte beim Eindrcken des Flgels inden Boden sicher bertragen bzw. aufnehmen kann. Befindet sich die Drehvorrichtu

28、ng ber dem Gelnde,ist zur Ausschaltung der Mantelreibung ein Schutzrohr zu verwenden. Alternativ hierzu kann eine Kupplungzwischen Gestnge und Flgel angeordnet werden, die es ermglicht, den Einfluss der Mantelreibungseparat zu ermitteln.5.4 DrehvorrichtungDie Drehvorrichtung sollte eine gleichmige u

29、nd kontrollierbare Drehgeschwindigkeit des Flgels ermg-lichen.5.5 Drehmoment-MessgertDas Drehmoment-Messgert muss in der Lage sein, das auftretende Drehmoment anzuzeigen bzw. zuregistrieren; Fehlergrenzen betragen hchstens 1 %.Das Messgert muss nach jeder Beschdigung, berlastung oder Reparatur, mind

30、estens aber jhrlich, neukalibriert werden. Der Nachweis der Kalibrierung muss im Gelnde mitgefhrt werden.Eine automatische Messwerterfassung und graphische Darstellung ist insbesondere in Kombination mitdem Drehwinkel-Messgert anzustreben.5.6 Drehwinkel-MessgertFr die Ermittlung der Kraft-Weg-Bezieh

31、ung ist ein Drehwinkel-Messgert mit einem Messbereich bis 360und Fehlergrenzen von 1 zu verwenden.6 VersuchsdurchfhrungDie Wahl des Flgels richtet sich nach der Konsistenz des Bodens. Weiche Bden erfordern den Einsatzeines greren Flgels, bei steifen Bden sollte ein kleinerer Flgel verwendet werden.B

32、eimengungen von Steinen, Muscheln oder hnliches knnen die Messungen der undrnierten Scher-festigkeit verflschen und sind deshalb im Versuchsbericht zu vermerken.Schichten, die zu dicht gelagert sind oder nicht untersucht werden sollen, werden zumeist mittels Vor-bohrung durchrtert. Ausgehend von der

33、 Bohrlochsohle, ist der Flgel dann bis zur vorgesehenenUntersuchungstiefe mit gleichmiger Geschwindigkeit bis 2 cm/s in den Boden einzudrcken. Wegen dermglichen Strung der Sohle muss die Oberkante des Flgels mindestens 0,3 m unter der Bohrlochsohleliegen. Der Flgel darf nicht durch Schlge, Vibration

34、 oder Drehung eingetrieben werden.Der Flgel wird mit konstanter Drehgeschwindigkeit bis zum Abscheren des zylindrischen Bodenkrpersgedreht. Dabei werden das Drehmoment entweder unmittelbar oberhalb des Flgels oder am Gestngeber dem Gelnde und evtl. zustzlich der jeweilige Drehwinkel gemessen. Die Dr

35、ehgeschwindigkeit solltebei weichen Bden bzw. bei geringer Sensitivitt bei 0,5 /s, bei Bden mit hoher Sensitivitt bei 0,1/s bis0,2 /s liegen.Sofern die Mantelreibung durch ein Schutzrohr nicht ausgeschaltet ist, muss ihr Einfluss auf dasDrehmoment gesondert ermittelt werden. Bei Verwendung einer Kup

36、plung zwischen Flgel und Gestngegeschieht dies, indem bei feststehendem Flgel das Gestnge um 90 gedreht und das dazugehrigeDrehmoment gemessen wird.Seite 7DIN 4094-4:2002-01Nach dem erstmaligen Abscheren wird der Flgel dann mit einer Geschwindigkeit von mindestens 10/smindestens zehnmal gedreht und

37、der oben genannte Vorgang wird zur Ermittlung des Rest-Scherwider-standes cRvwiederholt.Wird der Flgel nochmals weiter eingedrckt, muss zur vorhergegangen Untersuchungstiefe ein vertikalerAbstand von mindestens 0,5 m eingehalten werden. Die einzelnen Untersuchungsstellen mssen auf demPlanum einen Ab

38、stand untereinander von mindestens 2 m aufweisen.Abweichungen von den genannten Versuchsbedingungen mssen begrndet und ihr Einfluss auf dasVersuchsergebnis kommentiert werden.7 VersuchsauswertungDer Schwerwiderstand wird unter Bercksichtigung der Flgelgeometrie und der Spannungsverteilung ausdem Dre

39、hmoment ermittelt. Fr die Berechnung des Scherwiderstandes aus dem gemessenen Dreh-moment wird vereinfachend fr die kreiszylindrische Mantelflche eine rechteckfrmige Spannungsver-teilung und fr die Stirnflchen eine rechteckige Spannungsverteilung angenommen (siehe Bild 2).Legende1 Flgel2 Oberflche d

40、es abgescherten Bodenkrpersa) Scherflche b) SpannungsverteilungBild 2 Scherflche und SpannungsverteilungFr einen Flgel mit rechteckigen Stahlblechen und dem Verhltnis H = 2 D errechnet sich bei Annahmeder Spannungsverteilung nach Bild 2b) der maximale Scherwiderstand cfvwie folgt:cfv = 376maxDMG70(1

41、)Dabei istcfv der maximale Scherwiderstand des Bodens beim erstmaligen Abscheren, in kN/m;Mmaxdas maximale Drehmoment beim erstmaligen Abscheren, in kNm;D die Flgelbreite, in m.Seite 8DIN 4094-4:2002-01Fr die Ermittlung von cRv ist Mmaxdurch MRzu ersetzen. Mmaxbzw. MR sind um den Anteil der Gestnge-

42、reibung zu reduzieren.In organischen Bden ist der Versuch nur dann korrekt auswertbar, wenn keine faserigen Bestandteilevorhanden sind.Bei berkonsolidierten oder tektonisch beanspruchten Bden knnen die undrnierten Scherfestigkeitenaus dem Flgelscherversuch hhere Werte ergeben, als sie fr den Untergr

43、und magebend sind, weilbereits vorhandene Trennflchen die Gebirgsscherfestigkeit herabsetzen knnen.8 Ergebnisdarstellungber alle Felduntersuchungen ist so zu berichten, dass ihre Ergebnisse von einer dritten Person geprftund nachempfunden werden kann.Folgende Daten mssen dokumentiert werden:a) Lages

44、kizze und Lagekoordinaten des Untersuchungspunktes;b) Ansatzhhe mNN oder Bezug auf einen Festpunkt;c) Untersuchungstiefe;d) Typ des Flgelschergertes und der Messeinrichtung;e) Flgelmae;f) Gestngedurchmesser;g) Nachweis der Kalibrierung des Drehmoment-Messgertes;h) Einfluss der Gestngereibung;i) Dreh

45、winkel des Flgels bis zum Abscheren oder automatische Aufzeichnung;j) maximales Drehmoment beim Abscheren und Drehmoment beim wiederholten Abscheren (als Able-sung oder Graphik);k) Zeit von der Kraftaufbringung bis zum Abscheren;l) Flgeldrehgeschwindigkeit whrend des Versuches;m) Besonderheiten bei

46、der Versuchsdurchfhrung, sofern sie das Ergebnis beeinflussen knnen;Neben der Darstellung in Formblttern (siehe Anhang A und Anhang B) sollten die Versuchsdaten in digi-taler Form in genormten Datenformaten (z. B. ASCII) gespeichert werden.9 Abgeleitete WerteAus dem maximalen Scherwiderstand cfvlsst

47、 sich unter Bercksichtigung von Korrekturfaktoren dieundrnierte Flgelscherfestigkeit cfu ermitteln.cfu= cfv(2)Anhang C enthlt Beispiele fr entsprechende Korrekturfaktoren.Seite 9DIN 4094-4:2002-01Anhang A(normativ)Kopfblatt zu Flgelscherversuchen nach DIN 4094-4Nur der Inhalt des Kopfblattes ist normativ. Die Gestaltung ist dem Anwender freigestellt.Flgelscherversuch Nr.: _Ort, in oder bei *) dem der Versuch liegt: _Bezugspunkt: _ Hhe des Bezugspunktes zu NN: _Auftraggeber/Auftragsnummer:_Objekt:_Auftragnehmer: _ Gertefhrer: _A