Plattendruckversuch
Der statische Plattendruckversuch, auch Lastplattenversuch oder Lastplattendruckversuch, ist ein Versuch zur Bestimmung der Druckfestigkeit und Tragfähigkeit von Böden und Materialien. Er dient als Nachweis zur Eignung von Böden und Untergründen (Schüttlagen) als Baugrund nach DIN 1054, sowie im gesamten Erd-, Grund- und Straßenbau.
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| Bereich | Baugrund | ||
| Titel | Versuche und Versuchsgeräte – Plattendruckversuch | ||
| Kurzbeschreibung: | Versuch zur Bestimmung der Druckfestigkeit von Böden und Materialien | ||
| Letzte Ausgabe | April 2012 | ||
| Klassifikation | 93.020 | ||
Durchführung
Die Durchführung ist in der DIN-Norm DIN 18134 Baugrund; Versuche und Versuchsgeräte – Plattendruckversuch geregelt und kann als Feldversuch mit dem Plattendruckgerät erfolgen. Dabei wird eine kreisförmige, genormte Lastplatte wiederholt von einer Druckvorrichtung auf dem Untergrund mit einem bestimmten Druck und Intervall be- und entlastet. Als Gegengewicht verwendet man einen LKW, Bagger oder ähnliches schweres Gerät (dessen Gewicht beeinflusst die maximal aufbringbare Last.[1])
Aufgezeichnet wird nicht nur der aufgebrachte Druck und die Einsinktiefe der Lastplatte, sondern auch die nach der Druckbelastung einsetzende Entspannung des Materials. Das ermittelte Verhältnis von Druck und Setzung des Bodens der aufeinander folgenden Durchgänge wird als Drucksetzungslinie in einem Diagramm aufgetragen. Aus diesem Diagramm lässt sich der Verformungsmodul Ev ermitteln. Die Werte werden in MN/m² angegeben. Entscheidend für die Einstufung der Eignung des Materials ist neben dem absoluten Wert des für einen bestimmte Verformung notwendigen Drucks auch das Verhältnis der bei aufeinanderfolgenden Durchgängen bestimmten Druckwerte.
Für die Kontrolle von Verdichtungen zum Beispiel bei Straßenbauten wird meist eine Lastplatte von 30 cm Durchmesser benutzt (es werden nach DIN 18134 auch solche mit 60 cm und 76,2 cm verwendet[2]) und die Last in Stufen bis zu einem Maximalwert (häufig 0,5 MN/m² bei der 30 cm Platte) gesteigert[3] und dann wieder entlastet, wobei jeweils die Setzung gemessen wird. Er darf nach DIN 18134 bei grob- und gemischtkörnigen Böden und feinkörnigen Böden, deren Konsistenz steif bis fest ist, angewandt werden. Gestörte Oberflächenschichten (etwa Aufweichung) müssen entfernt werden, die Lastplatte muss vollständig auf der Prüffläche auffliegen, wozu eventuell eine wenige mm dünne Sandschicht oder Gips aufgebracht wird. Körner, die einen Durchmesser von mehr als einem Viertel des Lastplattendurchmessers haben, müssen entfernt werden. Bei 30 cm Plattendurchmesser wird eine Vorlast von 0,01 MN/m² aufgebracht. Die Laststeigerung erfolgt nach DIN in mindestens sechs etwa gleich großen Stufen bis zum Maximalwert und die Entlastung in drei Stufen (auf die Hälfte, dann auf ein Viertel und letztlich auf 2 % der Maximalspannung). Die DIN 18134 macht auch Vorgaben für den zeitlichen Ablauf der Be- und Entlastung. Nach der Erstbelastung wird ein zweiter Belastungszyklus ausgeführt (aber nur bis zur vorletzten Stufe des ersten Durchgangs). Die errechneten Verformungsmoduln werden mit Indizes 1 und 2 versehen, je nachdem sie im ersten oder zweiten Zyklus berechnet wurden.
Bei der Errechnung des Verformungsmoduls wird die Last-Setzungskurve durch ein Polynom zweiten Grades angenähert mit der Methode der kleinsten Quadrate (Formeln dazu finden sich in der DIN 18134). Vor der Berechnung muss an der Messuhr die angezeigte Setzung durch Multiplikation mit dem Hebelverhältnis der Messvorrichtung korrigiert werden.
Durch den Versuch kann man so den Untergrund in Laststufen (Bodengruppen) einteilen. Des Weiteren gibt es im öffentlichen Straßenbau in Deutschland Anforderungen an verschiedene Schichten als indirekten Verdichtungsnachweis (ZTV E-StB).
Dynamischer Plattendruckversuch
Alternativ kann auch mit anderen Methoden, wie z. B. dem dynamischen Plattendruckversuch, der dynamische Elastizitätsmodul Evd (nach TP BF-StB Teil 8.3) ermittelt werden. Dieser kann mit einem Handgerät auch von kleinen Bauunternehmen ausgeführt werden und lässt ein Gewicht von 10 kg aus etwa 70 cm Höhe an einer Stange fallen (das Gewicht wird von einer Feder auf der Bodenplatte zurückgeworfen und wird oben wieder eingeklinkt) und zeichnet das Verhalten des Bodens mit einem Beschleunigungssensor in der Platte auf. Er benötigt keine schweren Gegenlasten und kann auch in beengten Verhältnissen angewandt werden. Es dient vor allem der Eigenkontrolle von Verdichtung beim Straßen- und Wegebau und hat nicht dieselbe Zuverlässigkeit wie der aufwändigere statische Plattendruckversuch. Die Belastung ist geringer als beim statischen Versuch, die Werte streuen stärker und sind bei Böden mit Grobkies und Steinen sowie bei höheren Wassergehalten nur eingeschränkt oder gar nicht verwendbar.[4] Er ist nicht in einer DIN geregelt, wird aber teilweise von Straßenbauverwaltungen in zusätzlichen technischen Vertragsbedingungen anerkannt wie der für Erdarbeiten (ZTV E-StB). Für die Umrechnung auf Verformungsmoduln wird meist eine Überprüfung der Ergebnisse durch einen statischen Plattendruckversuch empfohlen.
Weblinks
Einzelnachweise
- Nach DIN 18134 muss das Gegengewicht mindestens 10 kN schwerer sein als die maximale Last. Zur Größenordnung: bei 30 cm Plattendurchmesser (0,07 Quadratmeter Fläche) entspricht ein Maximaldruck von 0,5 MN pro Quadratmeter einer Last von rund 3,6 Tonnen.
- Durchmesser von 76,2 cm werden nach DIN 18134 in der Regel für die Ermittlung des Bettungsmoduls für Deckenkonstruktionen im Straßen- und Flugplatzbau verwendet
- Nach DIN wird, falls vorher 5 mm Setzung erreicht werden, der zugehörige Belastungswert als Maximalwert genommen.
- P. Mair zum Plattendruckversuch, Skript Fachschule für Agrarwirtschaft Landshut-Schönbrunn, 2005, pdf (Memento des Originals vom 21. Juli 2016 im Internet Archive) Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.
