Meetgrootheid
In figuur 2 is een modellering van de verdichtingsmachine gegeven. Een viertal krachten speelt een rol:
- in de walsrol bevindt zich excentrisch een massa die met een zekere hoeksnelheid ω rond de as van de rol roteert waardoor een centripetale kracht (m • e • ω2) optreedt die de walsrol in trilling brengt;
- de daardoor optredende versnellingen veroorzaken massatraagheidkrachten (m • a);
- voorts werkt het eigengewicht van het frame van de machine (Mf • g) en
- het eigengewicht van de walsrol (Mw • g);
- de ondergrond reageert met een reactiekracht (FΒ).
[ link ]
Figuur 2 Modellering van de verdichtingsmachine
Uit het verticale krachtevenwicht kan een relatie tussen de aan de walsrol optredende versnelling (aw) en de reactiekracht van de ondergrond (FB) worden afgeleid (zie bijlage I):
waarin:
De formule laat zien dat er een relatie bestaat tussen de aan de walsrol optredende versnelling (aw) en de reactiekracht FB van de ondergrond. Deze versnelling wordt beïnvloed door de respons van de ondergrond, zoals een verandering van de stijfheid. De versnelling geeft daarom informatie over ondergrondeigenschappen. De versnelling van de walsrol wordt met een sensor gemeten en uit het meetsignaal wordt een dimensieloos getal afgeleid. Dit getal staat in relatie tot de (dynamische) stijfheid van de ondergrond. Er wordt aangenomen dat er indirect een relatie is met de verdichtingsgraad.
| F Β | : | reactiekracht van de ondergrond [N] |
| M w | : | massa van de walsrol [kg] |
| a w | : | verticale versnelling van de walsrol [m/s 2 ] |
| g* | : | ‘verhoogde’ zwaartekrachtversnelling die op de rol werkt door de massa van het frame [m/s 2 ] |
| m | : | massa van het excentergewicht [kg] |
| e | : | excenterafsta]nd [m] |
| ω | : | hoeksnelheid van het excenter [rad/s |
| φ Β | : | fasehoek van de excenterbeweging [rad] |
Het basisprincipe van CVC berust dus op de wisselwerking tussen de trillende walsrol en de reactie van de ondergrond. Bij een elastische ondergrond is het resulterende versnellingssignaal zuiver harmonisch. Bij een realistische ondergrond echter niet. Er treedt vervorming van het versnellingssignaal op als gevolg van niet-lineair gedrag van de ondergrond (figuur 3). De versnelling is doorgaans nog wel periodiek, maar niet meer harmonisch. Bij toename van de dichtheid neemt normaliter de stijfheid van de ondergrond toe. De vervorming van het versnellingssignaal blijkt in relatie te staan tot de ondergrondstijfheid. Wanneer de ondergrond meer niet-lineair reageert neemt de vervorming van dit signaal toe. Dit effect wordt meettechnisch vertaald in een getalswaarde voor het teweeggebrachte effect door het verdichten. Op deze wijze wordt de trillende rol in feite ook als meetinstrument gebruikt.
[ link ]
Figuur 3 Versnellingssignaal bij toenemend aantal overgangen van de verdichtingsmachine