Prأ¼fung im Modul Geotechnik IV im WS 2012/2013 am 11.03 2020-08-06آ  Prof. Dr.-Ing. Rolf Katzenbach

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  • Prüfung im Modul Geotechnik IV

    im WS 2012/2013

    am 11.03.2013

    Name, Vorname: __________________________________________ Matrikelnummer: __________________________________________

    Fachbereich Bauingenieurwesen und Geodäsie Institut und Versuchsanstalt für Geotechnik Prof. Dr.-Ing. Rolf Katzenbach Petersenstraße 13 64287 Darmstadt Tel. +49 6151 16 2149 Fax +49 6151 16 6683 E-Mail: katzenbach@geotechnik.tu-darmstadt.de www.geotechnik.tu-darmstadt.de

  • Prof. Dr.-Ing. Rolf Katzenbach  Direktor des Institutes und der Versuchsanstalt für Geotechnik der TU Darmstadt

    Prüfung im Modul Geotechnik IV 11.03.2013

    Name, Vorname: Matrikelnr.:

    ± 0,0 mGOF 10°

    Bodenkennwerte

    Sand (Sa):

    = 19,5 kN/m³

    = 20,5 kN/m³

    = 30,0°

    c = 0 kN/m²

    r

    '

    '

    '

    '

    � �

    � �

    a

    p

    = 2/3

    = /3

    +

    -1

    - 5,0 m

    1,5 m

    1,0 m

    2,0 m

    Sa

    0,5 m

    1,0 m

    1,5 m

    S

    2,45 m

    2,20 m

    Systemkennwerte

    Stahlbeton:

    = 25,0 kN/m³�

    Aufgabe 1 (max. 16 Punkte) a) Die unten dargestellte Winkelstützmauer wird zur Sicherung eines Geländesprunges

    hergestellt. Ermitteln Sie mit Hilfe des Mohrschen Spannungskreises, ob sich die konjugierte Gleitfläche frei im Boden ausbilden kann.

    b) Führen Sie die Nachweise der Sicherheit gegen Gleiten, Kippen und Grundbruch.

  • Prof. Dr.-Ing. Rolf Katzenbach  Direktor des Institutes und der Versuchsanstalt für Geotechnik der TU Darmstadt

    Prüfung im Modul Geotechnik IV 11.03.2013

    Name, Vorname: Matrikelnr.: Aufgabe 2 (max. 16 Punkte) Auf eine Sandschicht wird eine großflächige Auffüllung zu je 2,5 m aufgebracht. Zum Zeitpunkt t0 wird die Auffüllung A1 aufgebracht. Nach 15 Tagen (t1) wird die Auffüllung A2 aufgebracht. a) Wie groß sind die neutralen, wirksamen und totalen Spannungen in den Punkten A und B

    der Tonschicht (siehe Anlage 1) zum Zeitpunkt t2 = 30 Tage?

    b) Zu welchem Zeitpunkt t3 sind die Setzungen in der Tonschicht soweit eingetreten, dass nur noch 0,5 cm Restsetzungen zu erwarten sind?

    c) Nach Abschluss der Konsolidierung infolge der Aufschüttung wird eine 20 m breite und

    60 m lange Baugrube ausgehoben und mit p = 110 kN/m² gleichmäßig belastet (siehe Anla- ge 2). - Bestimmen Sie die für die Setzungen maßgebende Grenztiefe.

    - Wie groß sind die maximal möglichen Gesamtsetzungen des schlaffen Fundamentes zum Zeitpunkt t = ?

  • Prof. Dr.-Ing. Rolf Katzenbach  Direktor des Institutes und der Versuchsanstalt für Geotechnik der TU Darmstadt

    Prüfung im Modul Geotechnik IV 11.03.2013

    Name, Vorname: Matrikelnr.:

    -5,0 m

    GW -6,0 m (11.03.2013)

    Cl

    Fels

    Sa

    -2,5 m

    -8,0 m

    -14,0 m

    A

    A

    A

    B

    Auffüllung A2

    Auffüllung A1

    -10,0 m

    -12,0 m

    Fels, klüftig:

    k = 3,0 · 10 m/s -4

    Bodenkennwerte

    Auffüllung (A):

    = 20,0 kN/m³

    = 21,0 kN/m³

    E = 30,0 MN/m²

    E = 60,0 MN/m²

    r

    S, Erst

    S, Wieder

    E = Es,Ent S, Wieder

    Sand (Sa):

    = 18,0 kN/m³

    = 19,0 kN/m³

    �r k = 5 · 10 m/s

    -4

    S, ErstE = 25,0 MN/m²

    Ton (Cl):

    = 19,0 kN/m³

    = 20,0 kN/m³

    �r k = 2,5 · 10 m/s E = 15,0 MN/m²

    -9

    S, Erst

    E = 50,0 MN/m²S, Wieder E = Es,Ent S, Wieder

    E = 45,0 MN/m²S, Wieder E = Es,Ent S, Wieder

    E =S ∞

    Anlage 1 zu Aufgabe 2

  • Prof. Dr.-Ing. Rolf Katzenbach  Direktor des Institutes und der Versuchsanstalt für Geotechnik der TU Darmstadt

    Prüfung im Modul Geotechnik IV 11.03.2013

    Name, Vorname: Matrikelnr.:

    ±0,0 m

    -5,0 m

    GOF

    GW -6,0 m (11.03.2013)

    Cl

    Fels

    Sa

    -8,0 m

    -14,0 m

    A

    p = 110 kN/m²

    1,5 m

    20,0 m

    Bodenkennwerte

    Auffüllung (A):

    = 20,0 kN/m³

    = 21,0 kN/m³

    E = 30,0 MN/m²

    E = 60,0 MN/m²

    E = E

    r

    S, Erst

    S, Wieder

    s,Ent S, Wieder

    Fels, klüftig:

    k = 3,0 · 10 m/s -4

    Sand (Sa):

    = 18,0 kN/m³

    = 19,0 kN/m³

    �r k = 5 · 10 m/s

    -4

    S, ErstE = 25,0 MN/m²

    Ton (Cl):

    = 19,0 kN/m³

    = 20,0 kN/m³

    �r k = 2,5 · 10 m/s E = 15,0 MN/m²

    -9

    S, Erst

    E = 50,0 MN/m²S, Wieder E = Es,Ent S, Wieder

    E = 45,0 MN/m²S, Wieder E = Es,Ent S, Wieder

    E =S ∞

    Anlage 2 zu Aufgabe 2

  • Prof. Dr.-Ing. Rolf Katzenbach  Direktor des Institutes und der Versuchsanstalt für Geotechnik der TU Darmstadt

    Prüfung im Modul Geotechnik IV 11.03.2013

    Name, Vorname: Matrikelnr.: Aufgabe 3 (max. 13 Punkte) Die Gründung eines Gebäudes soll mit Schlitzwandelementen erfolgen. Die Ergebnisse der Baugrunderkundung sind in Anlage 1 dargestellt. Zur Bemessung sollen die in Anlage 2 angegebenen charakteristischen Werte des Pfahlspitzenwiderstands und der Pfahlmantel- reibung verwendet werden. Die von einer Gebäudestütze abgetragene Last beträgt Fk = 9.500 kN. a) Ermitteln Sie die zur Abtragung der Stützenlast erforderliche Tiefe eines Schlitzwand-

    elementes. Grundriss 1 Schlitzwandelement:

    b) Kann durch die Herstellung von zwei Schlitzwandelementen zur Abtragung der Stützenlast

    eine Reduktion der insgesamt erforderlichen Schlitzwandelementtiefe erreicht werden? Grundriss 2 Schlitzwandelemente:

  • Prof. Dr.-Ing. Rolf Katzenbach  Direktor des Institutes und der Versuchsanstalt für Geotechnik der TU Darmstadt

    Prüfung im Modul Geotechnik IV 11.03.2013

    Name, Vorname: Matrikelnr.:

    Anlage 1 zu Aufgabe 3

  • Prof. Dr.-Ing. Rolf Katzenbach  Direktor des Institutes und der Versuchsanstalt für Geotechnik der TU Darmstadt

    Prüfung im Modul Geotechnik IV 11.03.2013

    Name, Vorname: Matrikelnr.:

    Erfahrungswerte für den charakteristischen Pfahlspitzenwiderstand qb,k in nichtbindigen Böden:

    Bezogene Pfahlkopfsetzung

    s/Ds bzw. s/Db

    Pfahlspitzenwiderstand qb,k in kN/m² bei einem mittleren Spitzenwiderstand qc der Drucksonde in MN/m²

    7,5 15 25 0,02 550 1.050 1.750 0,03 700 1.350 2.250

    0,10 ( sg) 1.600 3.000 4.000 Zwischenwerte dürfen geradlinig interpoliert werden.

    Erfahrungswerte für die charakteristische Pfahlmantelreibung qs1,k in nichtbindigen Böden:

    Mittlerer Spitzenwiderstand qc der Drucksonde in MN/m²

    Bruchwert qs1,k der Pfahlmantelreibung in kN/m²

    7,5 55 15 105  25 130

    Zwischenwerte dürfen geradlinig interpoliert werden.

    Erfahrungswerte für den charakteristischen Pfahlspitzenwiderstand qb,k in bindigen Böden: Bezogene

    Pfahlkopfsetzung s/Ds bzw. s/Db

    Pfahlspitzenwiderstand qb,k in kN/m² Scherfestigkeit cu,k des undrainierten Bodens in kN/m² 100 150 250

    0,02 350 600 950 0,03 450 700 1.200

    0,10 ( sg) 800 1.200 1.600 Zwischenwerte dürfen geradlinig interpoliert werden.

    Erfahrungswerte für die charakteristische Pfahlmantelreibung qs1,k in bindigen Böden:

    Scherfestigkeit cu,k des undrainierten Bodens in kN/m²

    Bruchwert qs1,k der Pfahlmantelreibung in kN/m²

    60 30 150 50  250 65

    Zwischenwerte dürfen geradlinig interpoliert werden.

    Anlage 2 zu Aufgabe 3

  • Prof. Dr.-Ing. Rolf Katzenbach  Direktor des Institutes und der Versuchsanstalt für Geotechnik der TU Darmstadt  

    Modulprüfung in Geotechnik IV am 11.03.2013

    Lösungsvorschlag Aufgabe 1

    Bearb.: Fs am 29.05.2013

    Seite 1 / 7 

    Aufgabe 4  (max. 16 Punkte) 

       

    a) Die unten dargestellte Winkelstützmauer wird zur Sicherung eines Geländesprunges hergestellt. Ermitteln    Sie mit Hilfe des Mohrschen Spannungskreises, ob sich die konjugierte Gleitfläche frei im Boden ausbilden    kann.  b) Führen Sie die Nachweise der Sicherheit gegen Gleiten, Kippen und Grundbruch. 

     

     

  • Prof. Dr.-Ing. Rolf Katzenbach  Direktor des Institutes und der Versuchsanstalt für Geotechnik der TU Darmstadt  

    Modulprüfung in Geotechnik IV am 11.03.2013

    Lösungsvorschlag Aufgabe 1

    Bearb.: Fs am 29.05.2013

    Seite 2 / 7 

    a) Spannung im Punkt A

    2 2 A 3

    A

    kN kNσ =γ z cos β =19,5 6,35m cos 10°=120,1 m m²

    kN=γ z sinβ cosβ =21,2 m²

       

        

    ag',benötigt

    ag',vorhanden

    =72°

    =65°

      

    die konjugierte Gleitfläche bildet sich nicht frei im Boden aus