Kergseadmete kasutus kandevõime mõõtmisel

Kandevõime mõõteseadmetest. Seadmed  võib jagada staatiliseks ja dünaamiliseks.

Staatilise tüüpne näide on plaatkoormuskatse. Protsessi lihtsustamiseks ja kiirendamiseks on Soomes kasutusele võetud ka vana veoauto raamile monteeritud plaatkoormuse katseseade, selle kasutamine eeldab koormamist vähemalt 5-tonnise koormusega ja hüdraulikasüsteemi, soovitav on nelivedu ja ideaalolukorras ka reguleeritava rõhuga rehvid. Kõne alla võib tulla Unimog-seeria sõiduk, näiteks väiksemast otsast Unimog U-4023, mille max tagatelg on 6,0 tonni ja max täismass 10,3 tonni. Seade oleks jätkuvalt plaatkoormuse seade ka juhul kui see monteerida statsionaarselt auto külge. Iseliikuv plaatkoormuskatse seade võimaldab hõlbustada mõõteprotsessi, seadme paigaldus on automaatsem ja kiirem, kuigi mõõteprotsessi aega lühendada ei saa (siis ei oleks tegemist standardse katsega).

Plaatkoormuskatse kaks suurt viga, et võtab aega (seda ei saa oluliselt kiiremaks) ja vajab vasturaskust, mis komplitseerib kasutust eriti mitmesugustes süvendites (sillaehitus, hoonete vundamendi ja põrandaaluse täite alused). Kuid olukorras, kus all on pehmeid pinnaseid (savid, eriti niisked; kokkusurutavad orgaanikasisaldusega jms), mis võivad alt ära jalutada, on vajalik just staatiline katse. Mineraalpinnastel pole see nii oluline. Ning kolmas, on pigem ebamäärasus – lubatakse koormatavat talda süvistada kuni 30 cm – seda küll selleks, et mõõdetava konstruktsiooni ülakihi erisust mitte segama võtta, siis näiteks kui pindmine osa on kuivem või on moodustunud koorik. Aga arvestamata seejuures et seda süvistamist tohib teha ka muudel juhtudel ning et kui konstruktsioon on piisavalt paks, võib selline süvistamine mõõtetulemust oluliselt parandada.

Dünaamilise katse alla kuuluvad suurtest seadmetest FWD mille esimesed prototüübid leidsid kasutust juba 1980 (Eestis on Teede Tehnokeskuse Dynatest FWD, aegajalt mõõdetakse ka Soomes paikneva KUAB perekonna seadmega) ja Heavy Loadman (mis erineb sisuliselt FWD seadmest seeläbi, et kasutab vaid üht vajumisensorit ja on monteeritud pakiauto kaubaruumi või siis sõiduautohaagisele).

Sidumata kihtidel saame tavaliselt lähedased tulemused FWD ja PLT kasutusel (erisused 10% piires). Seotud kihtidel staatilist kontrolli teha ei saa. Eksperdid hindavad, et jagaval kihil on võimalik saavutada 85% arvutuslikust ja kandval 90%. Seejuures on kirjas, et arvutuslik on sihtväärtus, mitte kohustuslik vastuvõtukatse miinimum. Inglise juhendis on kasutatud üldistust – et tuleb saavutada libisevas keskmises 80% arvutuslikust ning ükski mõõtetulemus ei tohi olla alla 50% arvutuslikust. Need on juba kohustusliku tasemena.

Mõlemat seadmeliiki võib lugeda etaloniks. Ka Heavy Loadmani toimemehhanism on FWD seadmetega sama. Vastavalt tööpõhimõtetele, kasutatakse reegina PLT-seeria seadmeid (staatilisi) sidumata kihtide mõõtmisel ning FWD (dünaamilisi) seotud kihtide mõõtmisel. Üldlevinud põhimõtete alusel tuleks kergseadme kasutamiseks kergseade kalibreerida etaloniga ja seda tuleb teha põhimõtteliselt iga erineva mõõdetava konstruktsiooni jaoks, sest kergseadmete mõju-ulatus on alati väiksem kui PLT või FWD seadmel juba rakendatavate koormuste erinevuse tõttu. Siit tulenevalt näiteks Loadmani tootja piiritleb seadme kasutuse vaid ülakihi tihendamise kontrolliga, kihi paksus sõltub plaadi diameetrist ja hinnatakse mõõteseeria käigus toimunud muutust ehk tugevnemist (Eesti juhiste järgi küll elastsusmooduli väärtust, kuid see teooria ei haaku konstruktorite nägemusega).

PLT seadme puhul on tegemist 50 kN ehk veokirattaga võrdse koormuse rakendamisega veoki ratta kontaktjäljega lähedasele pinnale (300 mm diameetriga koormusplaat), FWD seadme puhul on langev raskus reeglina 50 kg ja veokiga võrreldav mõju (700 kPa) saavutatakse koormuse langetamisega ca meetriselt kõrguselt 300 mm koormusplaadile, kusjuures koormuse rakendumise impulsi pikkust reguleeritakse puhvri valikuga. Dynatest LWD osas oleme teinud ise võrdlusi plaatkoormuskatsega, arvestades sakslaste võrdluskatseid (proctor-tiheduse %, plaatkoormuse Ev2 ja saksa kergseadme Evd) ja jänkide teadusuuringuid (saksa kergseade vs taani kergseade) ning inglise põhimõtteid, on võrdlustabel Tallinna tüüpkatendite juhises avaldatud. Seda siis Ev2 vs Evd.

Oluline kõigi nende kalibreerimiste suhtes on see, et KUI eelduseks on projektse numbriga võrdlemine, siis tuleb ka kalibreerimisel (ehk nimetame seda siis korrelatiivse seose leidmisel) kasutada baas-seadet samas pingerežiimis, mis saab esinema mõõdetavas kihis ning ka mõõta kergseadmega samal pingel. Tänaste teadmiste valguses pakume seega, 300 kPa pinget killustikule ja 100 kPa pinget liivale. Aluspinnasel võiks see olla isegi 50 kPa.

Kergseadmete kasutamise põhjuseks on PLT seadmega võrreldes mõõtmisprotsessi ajaline kestvus, sest PLT katse on orienteeruvalt vähemalt pooletunnise kestvusega, kergseadme mõne minutiga võrreldes – seadmete maksumus on võrreldav (ca 5,000-10,000 € hinnaklass). FWD seadme tööprotsess on kiire, kuid valdavalt seadme maksumuse (100,000 €) tõttu ja ka logistilisel põhjusel (sõiduk või haagis ei pääse igale poole) ei ole otstarbekas selle kasutus põhilise mõõteseadmena ehitusprotsessi kontrollimisel. Tehniliselt on FWD kasutus võimalik kihtidel, millel on võimalik vastava sõidukiga liikuda (üldjuhul mitte liival). Seega, taandub küsimus kergseadme kalibreerimisele (täpsemalt siiski antud konkreetse juhtumi seoste leidmisele sest kalibreeritud peab seade niiehknaa olema ja see tehakse reeglina kord aastas või kahe aasta peale tehases või spetsvolitustega laboris), mis tuleb teha objektil, mitte laboris. Ning sobiva seadme valikule. Kuna kergseadmete mõju ulatus on piiratud koormuste tõttu väiksem, tuleb kalibreerimine läbi viia objektil eeldataval konstruktsioonil ja tööolukorras – kus kõik muud parameetrid on lähedased kergseadme kasutusajal esinevale olukorrale. Ja selline reglement kehtiks kõigi erinevate kergseadmete kohta. Oluline seejuures on võrdluskatseks seeria pikkus ja korrelatsiooni seose tugevus. On selge, et seos Ev2 ja Evd vahel ei ole lineaarne vaid sõltub otseselt mõõdetava materjali terastikulisest koostisest.

Inglismaal on lisaks tehasekalibreerimisele kergseadmete kasutusel kaks võimalust. Üks, et konkreetsel objektil, tehakse testlõik ja seal vähemalt 30 võrdlusmõõtmist kergseadme ja etalonseadmega ja kui nende tulemuste korrelatsiooni tugevus (R2) on üle 0,45 siis tohib seda seadet katse käigus väljaselgitatud funktsionaalse seosega, antud objektil edasises kasutada. Või teine, kus tehakse üleriigiliselt spetsiaalne korrelatsioonikatse suure FWD seadmega, mida kasutatakse samas pingerežiimis – 100 kPa 300 mm tallaga (sel aastal katsetati niiviisi AECOMi polügoonil kokku 150 seadet), siis selle katse käigus antud sertifikaadi alusel võib seda seadet kasutada igal pool. Selline sert kehtib aasta. Ning praegu kehtib standardi BS 1924-2:2018 alusel reglement vaid Taani koolkonna kergseadmete kasutusele (Dynatest, Sweco Prima ja veel mõned teised). Oodata on et sarnane protseduur tekitatakse ka Saksa koolkonna seadmetele (Zorn, HMP ja mõned veel).

Üks võimalus on veel, USAs on välja antud standard ASTM E3331-22a, mille alusel saab kontrollida konkreetse materjali elastsusmoodulit laboris Proctor-vormis LWD seadmega ning saadud tulemust võrrelda objektil mõõtmisel saaduga. Vormis mõõtmisel on mooduli arvutusel konstandid erinevad sellest, mis väljas mõõtmisel – sel teel arvestatakse vormi erisusega ehk pingejaotuse eripäraga vormis mõõtmisel.

Aga see kehtis siis maailma ehk teiste riikide kohta. Meil? Elame näeme. Tallinna tüüpkatendi juhendis (kataloog) on Taani koolkonna LWD seadmetega arvestatud.

Meie senised katsed on näidanud, et liivadel mõõdetuna on seos plaatkoormuskatse tulemustega väga nõrk, lõikerõnga katsega määratud tihendusteguri suhtes aga üsna hea . Killustikul jälle vastupidi, plaatkoormuskatsega suhteliselt hea kuigi mitte Inspector-seadmele, aga tihendustegurit killustikul on teiste meetoditega üldse raske ja aeganõudev määrata.

Scroll to Top