veŽba 01 - pokazateji+zbijenost
TRANSCRIPT
15-Mar-21
Beograd, 2021.
Sva autorska prava autora prezentacije i/ili video snimaka su zaštićena. Snimak ili prezentacija se mogu koristiti samo za nastavu na daljinu studenta Građevinskog fakulteta
Univerziteta u Beogradu u školskoj 2020/2021 i ne mogu se koristiti za druge svrhe bez pismene saglasnosti autora materijala.
Univerzitet u Beogradu – Građevinski
fakultet www.grf.bg.ac.rs
Studijski program: GRAĐEVINARSTVO
Modul: K, PŽA, HVE, MTI
Godina/Semestar: 2. godina / 3. semestar
Naziv predmeta (šifra): MEHANIKA TLA (B2O2MT)
Nastavnik: doc. dr Sanja Jocković
Naslov vežbi: KVANTITATIVNI POKAZATELJI TLA
ZBIJENOST TLA
Datum: 1‐5.3.2021.
Mehanika tla
Školska 2020/21.
KVANTITATIVNI POKAZATELJI TLAZBIJENOST TLA
Radna nedelja 2
15-Mar-21
Mehanika tla – vežba 1
a
Školska 2020/21.
Sa građevinske tačke gledišta, tlo je prirodna mešavina mineralnih zrna, koja se mogu razdvojiti
mehaničkim postupkom.
Tlo je, najčešće, necementirani skup granularnog (zrnastog) materijala mineralnog i organskog porekla.
KVANTITATIVNI POKAZATELJI TLA
Tlo se sastoji od tri faze:
• čvrsta zrna
• voda
• vazduh
Suvo stanje – sve pore
ispunjene vazduhom
Zasićeno stanje – sve pore
ispunjene vodom
Mehanika tla – vežba 1
a
Školska 2020/21.
KRUPNOZRNA TLA:
• Blokovi
• Obluci (drobina)
• Šljunak
• Pesak
SITNOZRNA TLA:
• Prašina
• Glina
ORGANSKA TLA
VRSTE TLA
Vezana, koherentnaNevezana, nekoherentna
15-Mar-21
Mehanika tla – vežba 1
a
Školska 2020/21.
Relativno učešće navedenih faza u masi tla opisuje se odgovarajućim pokazateljima.
KVANTITATIVNI POKAZATELJI TLA
1. Specifična težina (relativna gustina) Gs
2. Zapreminska težina čvrstih čestica γs [kN/m3]
3. Zapreminska težina tla γ [kN/m3]
4. Zapreminska težina tla u suvom stanju γd [kN/m3]
5. Zapreminska težina tla u zasićenom stanju γz [kN/m3]
6. Zapreminska težina tla u potopljenom stanju γ’ [kN/m3]
7. Vlažnostw [%]
8. Vlažnost u zasićenom stanjuwz [%]
9. Poroznost (relativna poroznost) n
10. Koeficijent poroznosti e
11. Stepen zasićenja Sr [%]
LABORATORIJSKI SE ODREĐUJE
LABORATORIJSKI SE ODREĐUJE
LABORATORIJSKI SE ODREĐUJE
Mehanika tla – vežba 1
a
Školska 2020/21.
Specifična težina (relativna gustina) je odnos jedinične težine čvrstih čestica i jedinične težine vode.
s s ss
w w
γ /W V = = Gγ γ
Za pirodna tla (najčešće): Gs=2.6‐2.8
Za organska tla: Gs <2
Voda: Gs ≈1
ODREĐIVANJE SPECIFIČNE TEŽINE TLA
Određuje se metodom PIKNOMETRA (postupak će biti objašnjen na laboratorijskim vežbama)
TLO
VODAU ISTOJ ZAPREMINI
15-Mar-21
Mehanika tla – vežba 1
a
Školska 2020/21.
Zapreminska težina tla je odnos ukupne težine uzorka W i njegove zapremine V:
3/s w
s w a
W + W W = = kN mV + + V V V
ODREĐIVANJE ZAPREMINSKE TEŽINE TLA
Metode za određivanje zapreminske težine:
• Metoda linearnog merenja – cilindrični ili prizmatični uzorak (Sitnozrno tlo)
• Metoda sa potapanjem u vodu (Sitnozrno tlo)
• Metoda sa gumenom membranom (Krupnozrno tlo)
• Metoda sa kalibrisanim peskom (Krupnozrno tlo)
Mehanika tla – vežba 1
a
Školska 2020/21.
ODREĐIVANJE ZAPREMINSKE TEŽINE TLA
Metoda cilindra poznate zapremine
Merimo zapreminu cilindra Merimo masu cilindra
a) Izmerimo zapreminu V i masu cilindra M1
M1
15-Mar-21
Mehanika tla – vežba 1
a
Školska 2020/21.
ODREĐIVANJE ZAPREMINSKE TEŽINE TLA Metoda cilindra poznate zapremine
Postavimo cilindrični nastavak
Udarima malja utiskujemo cilindar u tlo
b) Utiskujemo cilindar u tlo
Uklonimo tlo u okolini cilindra
12
34
Mehanika tla – vežba 1
a
Školska 2020/21.
ODREĐIVANJE ZAPREMINSKE TEŽINE TLA
c) Merimo masu cilindra i tla M2
d) Računamo zapreminsku težinu tla:
Metoda cilindra poznate zapremine
M2
32 19.807 9.807 /M MM
= = kN mV V
Treba imati u vidu da se kod laboratorijskih merenja masa meri u gramima i zapremina u cm3, a svezapreminske težine izražavaju u jedinicama sile po jedinici zapremine u kN/m3.
Za laku konverziju rezultata 1 g/cm3 = 9.807 kN/m3
15-Mar-21
Mehanika tla – vežba 1
a
Školska 2020/21.
Krupnozrno tloTvrdo prekonsolidovano tlo
ODREĐIVANJE ZAPREMINSKE TEŽINE TLAMetoda cilindra poznate zapremine
Metoda se ne može primeniti na krupnozrno tlo, a u veoma tvrdom tlu može doći do oštećenja uzorka
Mehanika tla – vežba 1
a
Školska 2020/21.
ODREĐIVANJE VLAŽNOSTI TLA
Vlažnost je odnos težine vode i težine čvrstih čestica u uzorku.
w w
s s
W Mw
W M (∙100) [%]
Određivanje:
• laboratorijskim postupkom
• brze terenske metode (metoda sa vagom, indirektna metoda sa karbidom SPEEDY)
15-Mar-21
Mehanika tla – vežba 1
a
Školska 2020/21.
ODREĐIVANJE VLAŽNOSTI TLA
a) Izmerimo masu posude (tare) M1
b) Uzorak vlažnog tla stavljamo u posudu i merimo masu uzorka sa posudom M2
M1
M2
Mehanika tla – vežba 1
a
Školska 2020/21.
ODREĐIVANJE VLAŽNOSTI TLA
c) Uzorak se sa posudom stavlja u sušnicu i suši (obično) na temperaturi 105‐110 °C do konstantne mase
Ako bi se uzorak sušio na višoj temperaturi, došlo bi do oslabađanja fizički i hemijski vezane vode Organska tla se suše na temperaturi max 60 °C
Fizički vezane vode sejavljaju u vidu tankihopni koje obavijajučvrstu česticu zrna tla,ili popunjavaju veomauzane pore tla i stena.Hemijski vezane vodenalaze se u mineralimaod koje je tlosačinjeno.
15-Mar-21
Mehanika tla – vežba 1
a
Školska 2020/21.
ODREĐIVANJE VLAŽNOSTI TLA
d) Izmerimo masu suvog uzorka sa posudom M3
M3
Mehanika tla – vežba 1
a
Školska 2020/21.
1. Masa posude M1
2. Masa posude i vlažnog uzorka M2
3. Masa posude i suvog uzorka M3
VLAŽNOST = MASA VODE
MASA SUVOG UZORKA=
M2 ‐ M3
M3 – M1
ODREĐIVANJE VLAŽNOSTI TLA
x 100 %
NAPOMENA: VLAŽNOST MOŽE BITI VEĆA OD 100%
15-Mar-21
Mehanika tla – vežba 1
a
Školska 2020/21.
1 d w 1 11
ss wd s n n G
e
1
1 1s r s
w w
w e G S G e e
1 zz d w
1s
z w r
eG ( za 1 )S e
1 sz w wd n G n n
z w=
1s d
d
ne =
n
1s d
s
en =
e
sr
w G Se
VEZE IZMEĐU PARAMETARA
Mehanika tla – vežba 1
a
Školska 2020/21.
Ako je specifična težina tla Gs =2.68, zapreminska težina =20 kN/m3 i vlažnost w =18.0% odrediti:s , d , n , e, z , wz , , Sr
ZADATAK 1
32016.9 /
1 0.18d
γ = kN mγ
1 + w
2.68 9.807 26.3 3s ws= G = = kN / mγ γ
0.357s d
s
- γ γn = =
γ
0.5551
s d
d
- γ γ ne = =
nγ
1 1 1 1100 9.807 100 20.7%z w
d s d s
w = = γγ γ γ γ
31 20.4 /zz d= w kN mγ γ
320.4 9.807 10.6 /z wγ = γ - γ kN m
100 86.9%sr
w G Se
0.180100 100 86.9%
0.207rz
w S
w
15-Mar-21
Mehanika tla – vežba 1
a
Školska 2020/21.
Zbijenost tla
Mehanika tla – vežba 1
a
Školska 2020/21.
Pojam struktura, ili tačnije mikro‐struktura, koristi se da opiše geometriju i vezu skupa zrna i pora izmeđunjih.
Strukturu krupnozrnog tla čine kompaktna zrna a mogu se predstaviti kuglicama ili sličnim pravilnimoblicima
emax
Vmax
γd, min
emin
Vmin
γd, max
Granične poroznosti:
STRUKTURA TLA
Najrastresitije stanje Najzbijenije stanje
(određuju se laboratorijski)
15-Mar-21
Mehanika tla – vežba 1
a
Školska 2020/21.
Zavisnost između stanja poroznosti datog tla i njegovih graničnih poroznosti se opisuje pokazateljemkoji se naziva relativna zbijenost Dr:
max
max min
( )r
e eD x 100 %
ee
max min
minmax
( )d d dr
d d d
D x 100 %
Umesto pokazatelja Dr koji se izražava u procentima može se koristiti i indeks zbijenosti Id:
min
max min
d d d
d d
I
Pokazatelj relativne zbijenosti se koristi isključivo za krupnozrna tla koja sadrže manje od 15% sitnozrnih frakcija!
STRUKTURA TLA
Mehanika tla – vežba 1
a
Školska 2020/21.
Struktura sitnozrnog tla sa znatnim učešćem gline uslovljena je oblikom veoma malih PLOČASTIH ZRNA:
Flokulacija je postupak okupljanja koaguliranih čestica
STRUKTURA TLA
15-Mar-21
Mehanika tla – vežba 1
a
Školska 2020/21.
Da bi se poboljšale karakteristike nasutog materijala on se podvrgava zbijanju.
Zbijanje je postupak kojim se:
• povećava gustina, tj. zapreminska težina tla
• smanjuje zapremina vazduha u porama tla (NE MENJA se znatno zapremina vode u tlu)
• povećava smičuća čvrstoća
• smanjuje deformabilnost
• smanjuje vodopropusnost
ZBIJENOST TLA
Mehanika tla – vežba 1
a
Školska 2020/21.
Stanje zbijenosti se opisuje jediničnom težinom tla u suvom stanju. Ako je zapreminska težinavlažnog tla γ i vlažnost w, zapreminska težina u suvom stanju je:
1d w
Zapreminska težina u suvom stanju γd dobijena zbijanjem zavisi od vlažnosti w i primenjene energije zbijanja
Za datu energiju zbijanja postoji OPTIMALNA VLAŽNOST koja odgovara maksimalnoj zbijenosti
ZBIJENOST TLA
OPTIMALNA VLAŽNOST se određuje PROKTOROVIM OPITOM
15-Mar-21
Mehanika tla – vežba 1
a
Školska 2020/21.
Tlo se zbija nabijanjem u cilindričnom kalupu primenom određene energije zbijanja.
Standardni Proktorov opit
Modifikovani Proktorov opit
ZBIJENOST TLA – Proktorov opit
Opit brojudaraca
brojslojeva
masa malja(kg)
visinapada(cm)
energijazbijanja(kJ/m3)
zapreminacilindra(cm3)
Standardni 3 x 25 3 2.5 30.5 590 950
Modifikovani 5 x 25 5 4.5 46.0 2671 950
Standardni Proktorov test
Modifikovani Proktorov test
Standardna i modifikovana energija zbijanja se postižu u skladu sa podacima u Tabeli:
Napomena: u tabeli je prikazan jedan način za postizanje zahtevane energije zbijanja
Mehanika tla – vežba 1
a
Školska 2020/21.
ZBIJENOST TLA – Standardni Proktorov opit
V=950 cm3
m=2.5 kg
h=30.5 cm
1. sloj
V=950 cm3
m=2.5 kg
h=30.5 cm
1. sloj
2. sloj
V=950 cm3
m=2.5 kg
h=30.5 cm
1. sloj
Teg pada 25 puta na sloj
2. sloj
3. sloj
Teg pada 25 puta na sloj
Teg pada 25 puta na sloj
Određujemo vlažnost w i zapreminsku težinu γzbijenog tla
15-Mar-21
Mehanika tla – vežba 1
a
Školska 2020/21.
ZBIJENOST TLA – Modifikovani Proktorov opit
V=950 cm3
m=4.5 kg
h=46.0 cm
1. sloj
Teg pada 25 puta na svaki sloj
2. sloj
3. sloj
Određujemo vlažnost w i zapreminsku težinu γzbijenog tla
4. sloj
5. sloj
Razlika u odnosu na Standardni Proktorov opitje samo u energiji zbijanja
Energija zbijanja je veća oko 4.5 puta
Mehanika tla – vežba 1
a
Školska 2020/21.
ZBIJENOST TLA – Proktorov opit
15-Mar-21
Mehanika tla – vežba 1
a
Školska 2020/21.
ZBIJENOST TLA – Proktorov opit
Opit se ponavlja pet puta
Menja se samo sadržaj vode u uzorku tla
Rezultat opita:
1. (w1, γ1) računamo γd1= γ1/(1+w1)
2. (w2, γ2) računamo γd2= γ2/(1+w2)
3. (w3, γ3) računamo γd3= γ3/(1+w3)
4. (w4, γ4) računamo γd4= γ4/(1+w4)
5. (w5, γ5) računamo γd5= γ5/(1+w5)
γd
w
1
2
3
4
5
γd, max
wopt
оčitamo
оčitamo
Proktorova kriva
Mehanika tla – vežba 1
a
Školska 2020/21.
ZBIJENOST TLA – Proktorov opitγd
w
γd, max
wopt
Proktorova kriva Pokazatelj koji služi kao kriterijum
za postignut efekat zbijanja ‐STEPEN ZBIJENOSTI:
max
d
d
RC
(∙100) [%]
RC ∙γd, max Pri maksimalnoj zbijenosti
RC=100%
(w1, w2) interval vlažnosti u kojemje moguće postići zahtevanistepen zbijenosti
w1 w2оčitamo оčitamo
15-Mar-21
Mehanika tla – vežba 1
a
Školska 2020/21.
ZBIJENOST TLA – Proktorov opit
KRIVA ZASIĆENJA predstavlja zavisnostzasićene vlažnosti i suve zapreminske težine
Mehanika tla – vežba 1
a
Školska 2020/21.
Standardnim Proktorovim opitom zbijanja dobijena je zavisnost između vlažnosti i zapreminske težine tla u vlažnom stanju. Rezultati opita prikazani su u sledećoj tabeli:
Specifična težina tla iznosi Gs=2.72.
a) Odrediti optimalnu vlažnost i maksimalnu zapreminsku težinu tla u suvom stanju
b) Nacrtati krivu zasićenja tla u intervalu γd od 17.0‐19.0 kN/m3
c) Odrediti interval vlažnosti u kojem je stepen zbijenosti tla veći od 95%
ZADATAK 1
Uzorak 1 2 3 4 5
w [%] 6.4 8.8 11.0 14.0 16.0
γ [kN/m3] 17.6 19.1 20.8 21.5 20.7
15-Mar-21
Mehanika tla – vežba 1
a
Školska 2020/21.
ZADATAK 1 Uzorak 1 2 3 4 5
w [%] 6.4 8.8 11.0 14.0 16.0
γ [kN/m3] 17.6 19.1 20.8 21.5 20.7
γd [kN/m3] 16.5 17.6 18.7 18.9 17.8
γd
w1
2
3
4
5
γd, max=19 kN/m3
wopt=12.5%
RC≥95%
оčitamo
d
γ = γ
1 + w
16.0
17.0
18.0
19.0
9 12 156оčitamo
γd [kN/m3] 17 18 19
wz [%] 20.9 17.7 14.8
a)
1 1 1 19.807z w
d s d s
w = = γγ γ γ γ
b)
c)
32.72 9.807 26.67 s ws= G = = kN / mγ γ
18 213
18.05 d
kN= 0.95 19 = γ
mw1=9.5% w2=15.4%
Mehanika tla – vežba 1
a
Školska 2020/21.
HVALA NA PAŽNJI