Dynamisch vervormingsgedrag

In de praktijk van grondwerk en wegenbouw kan het elastische gedrag van grond worden beschreven met behulp van een der bovengenoemde moduli. De grootte van de moduli wordt beïnvloed door talrijke factoren; een van de belangrijkste invloeden is het vervormingsniveau waarbij de parameters worden vastgesteld. De spanningsvervormingscurve van figuur 3.7 laat bijvoorbeeld zien dat de grootte van de glijdingsmodulus sterk afhangt van de maat van de vervorming, in dit geval de hoekverdraaiing of schuifspanningsvervorming γ.

Bij een uiterst geringe hoekverdraaiing of een zeer laag belastingniveau is de glijdingsmodulus maximaal G₀. Bij relatief grote vervormingen en hoge schuifspanningsniveaus neemt de glijdingsmodulus af; bij een vervorming die behoort bij een schuifspanning die 50% van de kritieke schuifspanning bedraagt, is de glijdingsmodulus G₅₀ aanmerkelijk lager dan G₀.

Bij relatief langdurige belastingen zijn de vervormingsmoduli ten gevolge van viskeuze effecten bovendien lager dan bij kortstondige belastingen; een kortere belastingduur brengt ook minder vervorming teweeg. In figuur 3.8 is dit verschijnsel in beeld gebracht voor een range van schuifvervormingsniveaus, zoals die in de praktijk van grondwerk en wegenbouw of van grondmechanica en funderingstechniek voorkomen.

Een en ander geldt in principe voor statische, cyclische en dynamische belasting. In de wegenbouw worden de in het ontwerp gehanteerde elasticiteitsmoduli doorgaans bepaald onder dynamische belastingvoorwaarden; zij worden dan ook vaak betiteld als de dynamische moduli E_dyn en G_dyn. Hoewel het in principe mogelijk is deze grootheden te meten onder statische belastingcondities (bijvoorbeeld in een triaxiaalproef), stuit een dergelijke meting in de praktijk op problemen vanwege de voorwaarde dat daarbij uiterst kleine vervormingen nauwkeurig moeten worden geregistreerd.

In de praktijk bestaat soms verwarring over het verschil tussen ‘wegbouwkundige’ en ‘grondmechanische’ stijfheidsparameters. Eerstgenoemde parameters, ook wel dynamische parameters genoemd, zijn meestal enige malen groter dan de statische, grondmechanische parameters. Dat vindt zijn oorzaak in het feit dat in grondwerk en wegenbouw de relevante vervormingsniveaus in het algemeen kleiner zijn dan γ = 0,01%; in de grondmechanica en funderingstechniek zijn zij vaak groter dan γ = 0,1%. Figuur 3.9, ontleend aan Alpan [1970], laat zien dat de verhouding tussen dynamische en statische parameters grondsoortafhankelijk is.