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Neue Generation statischer Plattendruckgeräte1. Vorgeschichte des statischen PlattendruckgerätesDie Entwicklung des statischen Plattendruckgerätes geht auf die 30er Jahre desvorigen Jahrhunderts zurück.Die Druckspannung wurde hier in der Regel mit Manometer und die Verformung derLastplatte mit drei oder 4 Messuhren (siehe Bild 1 - 3) ermittelt.Bild 1:Einrichtungen zur Durchführung der Verformungsmessungen nach dem Drei-Punkt-Messverfahren (links: Lastplatte ohne Messtunnel, rechts: Messbrücke)Bild 2:Statisches Plattendruckprüfgerät mit 3 MessuhrenAnix GmbH - 39179 Barleben – Tel.: +49(0)39202-8792-52 - www.anix.biz Seite 1/12

Neue Generation statischer PlattendruckgeräteBild 3:Statisches Plattendruckgerät mit großer Lastplatte und 4 MessuhrenFür die Berechnung des statischen Verformungsmoduls wurde der Anstieg bei etwa50% der Maximallast verwendet, wie in nachfolgendem Diagramm Bild 4 dargestelltist.Bild 4:Grafische Darstellung der Last-Setzungs-Kurve eines statischen Plattendruckversucheseinschließlich Berechnung des Verformungsmoduls der Erstbelastung E v1 (σ 1max = 0,5 N/mm²)und der Zweitbelastung E v2 (σ 2max = 0,45 N/mm²)Anix GmbH – 39179 Barleben – Tel.: +49(0)39202-8792-52 – www.anix.biz Seite 2/12

Neue Generation statischer PlattendruckgeräteEntsprechend DIN 18134:2001 erfolgt die Verformungsmessung jetzt nur noch mitLastplatten, die über einen Messtunnel verfügen, so dass die Messung im Lastplattenzentrummit einem Sensor erfolgen kann (siehe Bild 5).Bild 5:Typ a: WägebalkenprinzipTyp b: DirektmessprinzipPrinzipskizzen des statischen Plattendruckgerätes mit mittiger Verformungsmessung Typ a undb (1 – Wegaufnehmer, 2 – Tragegestell, 3 – Drehpunkt, 4 – Tastarm, 5 – Last, 6 – Linearlager, 7– Auflager, 8 – Tastvorrichtung)Bild 6:Statisches Plattendruckgerät nach dem Wägebalkenprinzip mit mittiger WegmessungAnix GmbH – 39179 Barleben – Tel.: +49(0)39202-8792-52 – www.anix.biz Seite 3/12

Neue Generation statischer PlattendruckgeräteBild 7: Statisches Plattendruckgerät mit mittiger Direktmessung AX 01-0,5σ o [MN/m²]0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,600,00,5s [mm]1,01,52,02,53,0Bild 8:Grafische Darstellung der Last-Setzungs-Kurve eines statischen Plattendruckversucheseinschließlich Berechnung des Verformungsmoduls (E v1 = 43 MN/m², E v2 = 94 MN/m²)Anix GmbH – 39179 Barleben – Tel.: +49(0)39202-8792-52 – www.anix.biz Seite 4/12

Neue Generation statischer PlattendruckgeräteDer Ermittlung der Verformungsmoduln werden ausgeglichene Drucksetzungslinienzugrunde gelegt. Sie sind durch ein Polynom 2. Grades (Gleichung 1) beschrieben,dessen Konstanten durch Anpassung an die Messwerte nach der Methode der kleinstenFehlerquadrate gewonnen werden.s= a + a ∗ σ + a ∗ σ (1)20 1 0 2 0Es bedeuten:• σ 0 = mittlere Normalspannung unter der Platte [MN/m²]• a 0 , a 1 , a 2 = Konstanten des Polynoms 2. GradesFür die Ermittlung der Konstanten der Erstbelastung wird der Punkt s = 0 nicht berücksichtigt.Der Verformungsmodul errechnet sich für die Drucksetzungslinie aus der Neigung derSekante zwischen den Punkten 0,3 ∗ σ 0max und 0,7 ∗ σ 0max nach der Beziehung:Ev1, 5 ∗r=a + a ∗σ1 2 0max[MN/m²]Es bedeuten:• r = Radius der Lastplatte [mm]• σ 0max = maximale mittlere Normalspannung der Erstbelastung [MN/m²]Der Verformungsmodul der Erstbelastung wird mit dem Index 1 und der der Zweitbelastungmit dem Index 2 versehen.2. . Normative Regelungen in DeutschlandDie Norm DIN 18134:2001-09 „Baugrund; Versuche und Versuchsgeräte –Plattendruckversuch“ beschreibt den Versuchsaufbau und die Durchführung desPlattendruckversuches. Die Norm E DIN 18134:2010-04 wird die DIN 18134:2001-09ersetzen. Die wichtigsten normativen Regelungen für Anforderungswerte an denVerformungsmodul sind in Deutschland die „Zusätzlichen TechnischenVertragsbedingungen und Richtlinien für Erdarbeiten im Straßenbau“ ZTV E-StB 09 unddie „Zusätzlichen Technischen Vertragsbedingungen und Richtlinien für Aufgrabungenin Verkehrsflächen“ ZTV A-StB 97/06 sowie die „Zusätzlichen Technischen Vertragsbedingungenund Richtlinien für den Bau von Schichten ohne Bindemittel im Straßenbau“ZTV SoB-StB 07.Nach ZTV E-StB erfolgt die Qualitätskontrolle nach statistischem Prüfplan. Bei dieser Methodewird die statistische Verteilung des betrachteten Prüfmerkmals innerhalb einesPrüfloses auf Stichprobenbasis ermittelt. Auf Grundlage des Stichprobenergebnisseswird die Entscheidung getroffen, ob das Prüflos anzunehmen oder zurückzuweisen ist.Diese Methode ist bei allen Bodenarten anwendbar.Die Anwendung dieser Methode empfiehlt sich insbesondere in folgenden Fällen:• bei großen Prüflosen• bei Prüflosen, bei denen die Gleichmäßigkeit der Verdichtung beurteilt werden soll• bei Prüflosen, auf denen Prüfverfahren mit geringem Zeitbedarf angewendet werdenund deren Ergebnisse unmittelbar zur Verfügung stehen.(2)Anix GmbH – 39179 Barleben – Tel.: +49(0)39202-8792-52 – www.anix.biz Seite 5/12

Neue Generation statischer PlattendruckgeräteDie statistische Methode ist auch bei Probeverdichtungen anzuwenden.Bei der statistischen Methode wird jeweils ein Prüflos beurteilt. Ein Prüflos ist eine untereinheitlichen Bedingungen bearbeitete Schicht verdichteten Bodens, für die eine einheitlicheAnforderung gilt. Die Fläche des Prüfloses ist genau festzulegen.Die Prüfung erfolgt auf Stichprobenbasis, wobei die Lage der Prüfpunkte auf der Prüfflächemit Zufallsauswahlverfahren zu bestimmen ist. Der Stichprobenumfang n ist abhängigvon der Prüflosgröße.Aus den Ergebnissen x i der Stichprobe werden das arithmetische Mittel x und die Standardabweichungs berechnet.Aus x und s wird im Falle eines 10%-Mindestquantils T M (Verdichtungsgrad, Verformungsmodul)die Qualitätszahl Qx −TMQ = (3) gebildet.sBei der Bauabnahme wird das Prüflos angenommen, wenn Q ≥ k ist, wobei k derAnnahmefaktor nach Tabelle 1 ist; andernfalls wird das Prüflos zurückgewiesen. Diesesist dann durch den Auftragnehmer in einen anforderungsgerechten Zustand zubringen. Im Falle der Zurückweisung ist die gesamte Fläche des Prüfloses abzulehnen.Tabelle 1: Stichprobenumfang und Annahmefaktor für einen Einfachplan für Variablenprüfung inAbhängigkeit von der PrüflosgrößePrüflosgrößeFläche [m²]bis 1000über 1000 bis 2000über 2000 bis 3000über 3000 bis 4000über 4000 bis 5000über 5000 bis 6000Leitungsgrabenlänge,Länge pro m Grabentiefebis 100über 100 bis 200über 200 bis 300über 300 bis 400über 400 bis 500über 500 bis 600Stichproben-Umfang n456789Annahme-Faktor k0,880,880,880,880,880,88Die nachgenannten Anforderungen beziehen sich gemäß ZTV E-StB auf das 10%-Mindestquantil T M .Bei einem Straßenoberbau für schwere bis mittlere Verkehrsbelastung auf frostsicheremUntergrund bzw. Unterbau ist auf dem Planum ein Verformungsmodul von mindestensE v2 = 120 MN/m² und bei leichter Verkehrsbelastung ein Verformungsmodul vonmindestens E v2 = 100 MN/m² erforderlich.Bei frostempfindlichen Untergrund bzw. Unterbau ist auf dem Planum ein Verformungsmodulvon mindestens E v2 = 45 MN/m² nachzuweisen.Bei frostempfindlichem Untergrund bzw. Unterbau muss auf dem Planum nach Durchführungeiner qualifizierten Bodenverbesserung E v2 ≥ 70 MN/m² sein.Der statische Plattendruckversuch kann gemäß ZTV E-StB bei grobkörnigen Böden undgemischtkörnigen Böden mit einem Feinkornanteil kleiner 15 M.-% als Ersatz für dieBestimmung des Verdichtungsgrades nach Tabelle 2 angewendet werden.Anix GmbH – 39179 Barleben – Tel.: +49(0)39202-8792-52 – www.anix.biz Seite 6/12

Neue Generation statischer PlattendruckgeräteFür die Zuordnung zum Verdichtungsgrad muss sowohl der Verformungsmodul E v2 denin Tabelle 2 angegebenen unteren Grenzwert als auch das Verhältnis E v2 /E v1 den inTabelle 2 angegebenen oberen Grenzwert einhalten.Wenn der E v1 -Wert bereits 60 % des in der Tabelle 2 angegebenen E v2 -Wertes erreicht,sind auch höhere Verhältniswerte E v2 /E v1 zulässig.Tabelle 2:Richtwerte für die Zuordnung vom statischen Verformungsmodul E v2 und dem VerhältnisE v2 /E v1 zum Verdichtungsgrad D Pr bei grobkörnigen BödenBodengruppe Statischer VerformungsmodulE v2 [MN/m²]GW, GI ≥ 100≥ 80GE, SE, SW, SI ≥ 80≥ 70VerhältniswertE v2 /E v1≤ 2,3≤ 2,5≤ 2,3≤ 2,5Verdichtungsgrad D pr[%]≥ 100≥ 98≥ 100≥ 98Für Tragschichten ohne Bindemittel gelten gemäß ZTV SoB-StB:Bei Straßen der Bauklassen SV, I bis IV muss auf einem Planum mit E v2 ≥ 45 MN/m² aufder Frostschutzschicht ein Verformungsmodul von E v2 ≥ 120 MN/m² erreicht werden.Bei Straßen der Bauklassen V und VI beträgt dieser Anforderungswert E v2 ≥ 100 MN/m.Auf Kies- und Schottertragschichten darf der Verhältniswert der VerformungsmodulnE v2 /E v1 nicht größer als 2,2 sein, wenn ein Verdichtungsgrad D Pr ≥ 103 % vorgeschriebenist. Bei einem Verdichtungsgrad D Pr < 103 % muss E v2 /E v1 ≤ 2,5 sein.Höhere Verhältniswerte E v2 /E v1 als 2,2 bzw. 2,5 sind zulässig, wenn der E v1 -Wertmindestens das 0,6fache des geforderten E v2 -Wertes beträgt.Bei Straßen der Bauklassen SV, I bis IV muss auf Frostschutzschichten mitE v2 ≥ 120 MN/m² in Abhängigkeit von der Schichtdicke der Tragschicht ohneBindemittel folgender Verformungsmodul E v2 erreicht werden:• auf Kiestragschichten: ≥20 cm: E v2 ≥150 MN/m² und ≥25 cm: E v2 ≥180 MN/m²• auf Schottertragschichten: ≥15 cm: E v2 ≥150 MN/m² und ≥20 cm: E v2 ≥ 180 MN/m²Bei Straßen der Bauklassen V und VI muss auf Frostschutzschichten mit E v2 ≥ 100 MN/m²in Abhängigkeit von der Schichtdicke der Tragschicht ohne Bindemittel folgenderVerformungsmodul E v2 erreicht werden:• auf Kiestragschichten: ≥20 cm: E v2 ≥120 MN/m² und ≥25 cm: E v2≥ 150 MN/m²• auf Schottertragschichten: ≥15 cm: E v2 ≥120 MN/m² und ≥20 cm: E v2 ≥150 MN/m²Im Unterschied zur ZTV E-StB handelt es sich bei den Anforderungswerten nicht um das10%-Quantil, sondern um Mindestwerte, bei denen Abweichungen wie folgt zubewerten sind:• Bei weniger als fünf Einzelwerten müssen alle Einzelwerte die erforderlichenMindestwerte erreichen oder überschreiten.• Bei fünf und mehr Einzelwerten je Prüflos darf jeweils ein Einzelwert den erforderlichenMindestwert für den Verformungsmodul um nicht mehr als 10 % unterschreiten.• Die zulässigen Abweichungen gelten jedoch nur, wenn diese Einzelwerte den jeweilsfünf am nächsten zueinander liegenden Messstellen angehören.Anix GmbH – 39179 Barleben – Tel.: +49(0)39202-8792-52 – www.anix.biz Seite 7/12

Neue Generation statischer Plattendruckgeräte3. StatischesSPlattendruckgerät AX 01 der neuen GenerationBild 9:Statisches Plattendruckgerät AX 01 der neuen Generation, komplett aufgebautDas statische Plattendruckgerät AX 01 (Bild 9) ermöglicht auf einfache Weise dieBestimmung der Tragfähigkeit und Verformbarkeit von Böden, Bodenverbesserungen,qualifizierten Bodenverbesserungen und Schichten ohne Bindemittel und besteht aus:• Stativ für die mittige Direktmessung der Setzung der Lastplatte mit ausklappbaremund ausziehbarem Messarm sowie Wegsensorhalterung 250 mm und 500 mm langund höhenverstellbaren schweren halbkugelförmigen Füßen zur optimalenAufstellung auch auf rauen und weichen Schichten (Bild 10).• Lastplatte Ø 300 mm mit Messtunnel zur Direktmessung der Setzung im Lastzentrum(Bild 11) Zusätzliche Lastplatten Ø 600 mm bzw. Ø 762 mm sind optional lieferbar.• 100 kN-Kraftmessdose (Auflösung der Normalspannung: 0,0001 MN/m²) undDruckzylinder (Hub: 150 mm) und Hydraulikpumpe (Bild 11) sowie steckbaremVerlängerungssatz für den Druckzylinder bis 650 mm.• robuster, rostfreier und wasserdichter Wegsensor (Hub: 15 mm, Auflösung derSetzung: 0,01 mm).• elektronisches Messgerät (Bild 12) zur Datenerfassung und Auswertung (Gehäuse ausPET mit kratzfest beschichtetem Klarsichtdeckel, Thermodrucker mit 58 mmPapierbreite und SD-Karte zur Speicherung von etwa 200 Prüfungen).Anix GmbH – 39179 Barleben – Tel.: +49(0)39202-8792-52 – www.anix.biz Seite 8/12

Neue Generation statischer PlattendruckgeräteBild 10:Kompaktstativ für mittige Direktmessung der Setzung der Lastplatteoben: in Transportstellung, mittig: in verschiedenen Montagestellungenunten: in Messstellung komplett ausgeklappt und ausgezogen(Das kompakte Design des Stativs gestattet den problemlosen Transport im Kofferraum einesPKW.)Bild 11:Lastplatte mit Messtunnel, fest montierter Kraftmessdose, Druckzylinder, Verlängerungsstücken,oberem Haftmagnet mit Kugelgelenk und HydraulikpumpeBild 12:Elektronisches Messgerät zur Datenerfassung und Auswertung bei der statischenPlattendruckprüfungAnix GmbH – 39179 Barleben – Tel.: +49(0)39202-8792-52 – www.anix.biz Seite 9/12

Neue Generation statischer PlattendruckgeräteDas elektronische Messgerät (Bild 12) ist durch das wassergeschützte Gehäuse, innenund außenliegende Tasten und eine hinterleuchtete Anzeige auch unter widrigenUmgebungsbedingungen, z. B. bei Regenwetter, einsetzbar.Es verfügt über eine interne Stromversorgung, die schnellladefähig ist (< 2 Std. Ladezeit)und einen kontinuierlichen Betrieb bis zu 48 Std. erlaubt.Neben den Messdaten für Kraft und Setzung werden Uhrzeit und Datum desMesspunktes gespeichert.Die bei der normgemäßen stufenweisen Be- und Entlastung des Bodens gemessenenmittleren Normalspannungen unter der Platte und die dazugehörigen Setzungen derLastplatte werden aufgenommen und in einem Diagramm als Drucksetzungsliniendargestellt. Das elektronische Plattendruckgerät AX 01 ermöglicht die Bestimmung derDrucksetzungslinien und der Verformungsmoduln E v2 , E v1 nach DIN 18134:2001-09(Plattendruckversuch) (als Kenngrößen für die Tragfähigkeit) sowie das Verhältnis E v2 /E v1(als Kenngröße für die Verdichtung).Wahlweise kann der Versuchsaufbau und die Durchführung auch nach anderenNormen, z. B. der italienischen Norm CNR BU 146, der schweizerischen Norm SN670312/SN 670317 oder der österreichischen Norm ÖNORM B4417 eingestellt werden.Die Ergebnisse des Versuches werden automatisch ermittelt und angezeigt. Mit demeingebauten Thermodrucker können schon auf der Baustelle Prüfprotokolle ausgedrucktwerden (siehe Bild 12).Die bei der Prüfung auf einer SD-Speicherkarte gespeicherten Messdaten könnenanschließend auf einen PC übertragen werden und stehen zur weiteren Bearbeitungunter Microsoft Excel ® mit entsprechendem Makro zum Einlesen der Daten und zurautomatischen Generierung eines Prüfprotokolls (siehe Tabelle 3) oder zur statistischenAuswertung zur Verfügung (siehe Tabelle 4).Ferner können die ermittelten Messdaten auch zur Bestimmung der Bettungsziffer z. B.für den Flugplatzbau verwendet werden.Als Bedienungssprache kann zwischen deutsch, englisch, italienisch, französisch,spanisch, portugiesisch, polnisch, russisch, serbisch, slowenisch, kroatisch undchinesisch gewählt werden.Anix GmbH – 39179 Barleben – Tel.: +49(0)39202-8792-52 – www.anix.biz Seite 10/12

Neue Generation statischer PlattendruckgeräteTabelle 3:Excel ® -Tabelle zur automatischen Generierung eines PrüfprotokollsTabelle 4:Excel ® -Tabelle zur statistischen AuswertungAnix GmbH – 39179 Barleben – Tel.: +49(0)39202-8792-52 – www.anix.biz Seite 11/12

Neue Generation statischer Plattendruckgeräte4. Die Anix GmbHDie Anix GmbH entwickelt, elt, fertigt und vertreibtmoderne Prüfgerätefür das Bauwesen und die Industrie:Herstellung von Geräten für statische PlattendruckversucheUm- und Aufrüstung und Service von PlattendruckgerätenKalibrierung von PlattendruckgerätenHerstellung und Umrüstungvon Planografen zur Bestimmung der LängsebenheitKonstruktion und Entwicklung von Geräten und SystemenAnix GmbH gehört zu den Marktführern beider Herstellung von statischenschenPlattendruckgeräten und kann sichdauerhaft am internationalen Marktplatzieren.Anix - dahinter steckt ein engagiertes und freundliches Team, das sich das Thema"Elektronische Prüftechnik" ganz groß auf die Fahne geschrieben hat. Wir sind für unsereKunden da - Freundlichkeit und hohe Service- und Beratungsgüte werden bei uns großgeschrieben.Das Unternehmen hat sich auf die Neu- und Weiterentwicklung vonPrüftechnik spezialisiert. Unsere Geräte werden von Kunden zurQualitätssicherung, zur Eigenüberwachung und zu Kontrollprüfungenu. a. im Bereich Straßen- und Wegebau, im Garten- und Landschaftsbau,im Tiefbau, im Bahnbau und im Wasserbau erfolgreich eingesetzt.Neben der Entwicklung unserer eigenen Produkte kooperieren wir mit renommiertenUniversitäten und Fachhochschulen und wirken an Forschungsprojekten mit.Wir entwickeln auch für Dritte mit den Schwerpunkten USB-Messboxen zuMessdatenaufzeichnung, Langzeit-Datalogger und Regelgeräte.Die UnternehmensgeschichteDipl. Ing. Matthias Weingart ist nach seinem Studium an der Universität Magdeburg imBereich Elektronikentwicklung tätig. Hier sammelt er Erfahrungen in derElektronikentwicklung, der Konstruktion und dem Bauwesen. Seit 1990 entwickelt erwesentliche Komponenten für ein leichtes Fallgewichtsgerät für dynamischePlattendruckversuche und das Plattendruckgerät für statische Plattendruckversuche.Die Anix GmbH entwickelt, fertigt und vertreibt seit 2004 in eigenem Namen modernePrüfgeräte für das Bauwesen und die Industrie. Seit 2006 befindet sich die Anix GmbHin Barleben – Meitzendorf in neuen Räumlichkeiten für Büro und Fertigung.Anix GmbH – 39179 Barleben – Tel.: +49(0)39202-8792-52 – www.anix.biz Seite 12/12