Grondmechanica

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Naar navigatie springen Naar zoeken springen
Grondmechanica meetwagen

Grondmechanica is de wetenschap die zich bezighoudt met de stabiliteit van grondstructuren als deze belast worden.

Geschiedenis[bewerken]

Grondmechanisch liep er bij de toren van Pisa wat mis, men hield geen rekening met de (differentiële) zettingen van de ondergrond.

Verschillende onderzoekers hebben meegeholpen aan de ontwikkeling van de grondmechanica, de belangrijkste zijn:

Eigenschappen grond[bewerken]

Mineralogische samenstelling
Korrelverdeling (granulometrie)

De korrelverdeling wordt bepaald door een zeefproef (grofkorrelig materiaal) of bezinkingsproef (fijnkorrelig materiaal), en eventueel met behulp van laserdiffractie. Hoewel de laatste methode de nauwkeurigste is, werden de classificaties opgesteld met de andere methodes.

Dichtheid (verdichtingsgraad)

Hoe dichter de korrels op elkaar gepakt zijn, hoe stijver de grond en hoe beter het draagvermogen. Bij de aanleg van wegen (bijvoorbeeld landingsbanen) wordt grondmateriaal gebruikt met een relatieve dichtheid (dichtheid op maximale dichtheid) van minstens 90%.

Consistentie

Wordt gekarakteriseerd door de Atterbergse grenzen (krimpgrens, uitrolgrens, vloeigrens) en de plasticiteitsindex, die sterk afhankelijk van het watergehalte zijn.

De parameters kunnen met verschillende proeven gemeten worden, zoals bijvoorbeeld met de triaxiaalproef. Zo wordt de vloeigrens met het apparaat van Casagrande bepaald.

Classificatie in grondsoort

Afhankelijk van de korrelverdeling en de plasticiteitsindex kan met behulp van classificeertabellen het grondtype bepaald worden (bijvoorbeeld zandhoudend grindhoudend leem). Een voorbeeld van zo'n tabel wordt hieronder gegeven.

plasticiteitsindex overwegende fractie verband leem-klei benaming
>0,25 klei
0,15-0,25 II > 50%

III+IV

leem

zandhoudende klei

0,05-0,15 II

III+IV



I>IIa

I<IIa

leem

kleihoudend zand

leemhoudend zand

<0,05 I>IIa

I<IIa

weinig kleihoudend zand

leemhoudend zand

Spanningen[bewerken]

Effectieve spanning en poriënwaterspanning[bewerken]

Niet alle spanning die op een grond werken wordt volledig opgenomen door de korrels zelf. Een deel ervan wordt opgenomen door de hydrostatische druk Δ u van het aanwezige water. Voor de grondmechanica is niet de "totale spanning" (p) van belang, maar wel de "effectieve spanning" (p' ). Deze kan berekend worden als:

Of op een diepte z onder het freatisch vlak:

Effect spanningen[bewerken]

Verloop zettingen in de tijd

Net als elastische materialen, zal een spanning die aangebracht wordt op een bodem leiden tot het optreden van rek.

Wanneer de gronddruk stijgt, wordt in een eerste fase de volledige drukstijging in het materiaal opgenomen door de waterspanning. Deze waterspanning zal verdwijnen doordat het teveel aan water het materiaal verlaat. Op die manier daalt het volume van het grondmonster, de primaire consolidatie. Verder stijgt de effectieve spanning (immers de waterspanning neemt af).

Wanneer het teveel aan waterspanning is verdwenen, zal het monster verdere veranderingen ondergaan doordat de structuur van het materiaal verandert. Dit (traag) inkrimpen van de grond is de secundaire consolidatie.

Berekenen stijging spanningen[bewerken]

Gegeven een bepaalde belasting op grondniveau (puntvormig, lijnlast , vlaklast) bestaan er formules om de spanningstoename in de grond in functie van de diepte en de plaats te bepalen.

Voor een puntvormige belasting kan de spanning berekend worden met de formule , met P de puntbelasting, I een factor afhankelijk van de diepte en plaats tov. de belasting, en z de diepte).