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Prüfung im Modul Geotechnik IV
im SS 2015
am 17.08.2015
Alle in der Aufgabenstellung angegebenen Werte sind charakteristische Größen.
Name, Vorname: __________________________________________ Matrikelnummer: __________________________________________
Fachbereich Bau- und Umwelt- ingenieurwissenschaften Institut und Versuchsanstalt für Geotechnik Prof. Dr.-Ing. Rolf Katzenbach Franziska-Braun-Straße 7 64287 Darmstadt Tel. +49 6151 16 2149 Fax +49 6151 16 6683 E-Mail: [email protected] 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 17.08.2015 Seite 2
Name, Vorname: Matrikelnr.:
Aufgabe 1 (max. 33 Punkte) Im Rahmen eines Bauprojektes ist es geplant, eine großflächige Last p auf dem in der Anlage dar-
gestellten Gelände als Vorbelastung aufzutragen.
a) Wie groß muss die Last p sein, damit eine Gesamtsetzung von 7 cm nach 90 Tagen erreicht
wird? Die Last wird sehr schnell aufgebracht.
b) Ermitteln Sie in diesem Fall die vertikalen totalen, neutralen und wirksamen Spannungen in
Abhängigkeit der Tiefe zu den folgenden Zeitpunkten:
für t < 0 d
nach t = 0 d (nach Aufbringen der Last)
nach t = 30 d
nach t = 90 d
nach t =
Stellen Sie Ihre Ergebnisse graphisch dar. Geben Sie die Werte an, die an jeder Schichtgrenze und in der Mitte der Tonschicht erreicht werden.
Prof. Dr.-Ing. Rolf Katzenbach Direktor des Institutes und der Versuchsanstalt für Geotechnik der TU Darmstadt
Prüfung im Modul Geotechnik IV 17.08.2015 Seite 3
Name, Vorname: Matrikelnr.:
± 0,0 mGOF
Kennwerte
Sand, schluffig (siSa):
= 19,0 kN/m³
= 20,0 kN/m³
= 30,0°
c = 2,5 kN/m²
�
�
�
r
'
'
k = 7·10 m/sE = 35,0 MN/m²
-4
S
GW -2,0 m(17.08.2015)
- 5,0 m
Ton (Cl):
= 20,0 kN/m³
= 21,0 kN/m³
= 20,0°
c = 20,0 kN/m²
�
�
�
r
'
'
k = 4·10 m/sE = 6,0 MN/m²
-9
S
Cl
- 17,0 m
siSa
Z
p = ?
Fels (Z):
k = 1·10 m/sE
-5
S, Fels >> ES, Sand
100
u [kN/m²]
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
� [kN/m²]
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
� [kN/m²]'
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
200 100100
12
13
14
z [m]
12
13
14
z [m]
12
13
14
z [m]
200 300300 200
15
16
17
15
16
17
15
16
17
400
Anlage
zu Aufgabe 1
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Prüfung im Modul Geotechnik IV 17.08.2015 Seite 4
Name, Vorname: Matrikelnr.:
Aufgabe 2 (max. 40 Punkte)
Im Rahmen des Neubaus einer Brücke ist die Gründung eines Pfeilers zu entwerfen. Die für die-
sen Entwurf gewählten Abmessungen der Fundamentplatte und die Erkenntnisse aus der Bau-
grunderkundung sind in der Anlage 1 dargestellt.
Variante 1: Flachgründung
a) Ermitteln Sie für die in der Anlage dargestellte starre Fundamentplatte die im Gebrauchszu-
stand zu erwartende Setzung.
Variante 2: Pfahlgründung
Die Lasten sollen über Großbohrpfähle (Durchmesser D = 1,5 m, Länge L = 15,0 m unter der in
der Anlage dargestellten Fundamentplatte) in den Baugrund abgetragen werden. Die Ermittlung
der charakteristischen Pfahlmantelreibung und des charakteristischen Pfahlspitzenwiderstands
kann auf Grundlage der in Anlage 2 angegebenen Erfahrungswerte erfolgen.
b) Zeichnen Sie die Widerstands-Setzungs-Linie eines Einzelpfahls.
c) Ermitteln Sie die erforderliche Pfahlanzahl, damit der Nachweis im Grenzzustand der Tragfä-
higkeit erfüllt ist. Der Einfluss der Pfahl-Pfahl-Interaktion auf das Tragverhalten der benach-
barten Gründungspfähle darf für diese Dimensionierung vernachlässigt werden.
Varianten 3 und 4:
In der Variante 3 werden die Pfähle bis in den Fels gegründet.
In der Variante 4 erfolgt die Gründung mittels einer Kombinierten Pfahl-Plattengründung.
d) Welche Auswirkungen sind in den Varianten 3 und 4 im Vergleich zu den Varianten 1 und 2
qualitativ auf die Setzungen und Herstellungskosten zu erwarten? Begründen Sie Ihre Ant-
wort.
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Prüfung im Modul Geotechnik IV 17.08.2015 Seite 5
Name, Vorname: Matrikelnr.:
(17.08.2015)
± 0,0 mGOF
-25,0 m
-12,0 m
12,5 m
10
,0 m
GW -5,5 m
-2,5 m
GW
p = 240 kN/m²
Ton (Cl):
= 19,5 kN/m³
= 21,0 kN/m³
= 20,0°
c = 25,0 kN/m²
c
�
�
�
r
u
'
'
= 200,0 kN/m²
E = 10,0 MN/m²
E = 30,0 MN/m²
E = E
S, Erst
S, Wieder
S, Ent S, Wieder
Fels:
E ES, Fels S, clSi>>
Kennwerte
Stahlbeton (Platte):
= 25,0 kN/m³�b
Schluff, tonig (clSi):
= 19,0 kN/m³
= 20,0 kN/m³
= 22,5°
c = 20,0 kN/m²
c
�
�
�
r
u
'
'
= 150,0 kN/m²
E = 15,0 MN/m²
E = 45,0 MN/m²
E = E
S, Erst
S, Wieder
S, Ent S, Wieder
Cl
Z
clSi
Schnitt A-A
Draufsicht Fundament
A A
Anlage 1 zu Aufgabe 2
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Prüfung im Modul Geotechnik IV 17.08.2015 Seite 6
Name, Vorname: Matrikelnr.:
Lokale Erfahrungswerte für den charakteristischen Pfahlspitzenwiderstand qb,k in nichtbin-
digen Böden:
Bezogene Pfahl-
kopfsetzung 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
0,02 550-800 1.050-1.400 1.750-2.300
0,03 700-1.050 1.350-1.800 2.250-2.950
0,10 ( sg) 1.600-2.300 3.000-4.000 4.000-5.300
Lokale 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
0 0
7,5 55-80
15 105-140
25 130-170
Lokale Erfahrungswerte für den charakteristischen Pfahlspitzenwiderstand qb,k in bindigen
Böden:
Bezogene Pfahl-
kopfsetzung s/Ds
bzw. s/Db
Pfahlspitzenwiderstand qb,k in kN/m²
Scherfestigkeit cu,k des undrainierten Bodens in kN/m²
100 150 250
0,02 350-450 600-750 950-1.200
0,03 450-550 700-900 1.200-1.450
0,10 ( sg) 800-1.000 1.200-1.500 1.600-2.000
Lokale Erfahrungswerte für die charakteristische Pfahlmantelreibung qs1,k in bindigen Bö-
den:
Scherfestigkeit cu,k
des undrainierten Bodens in kN/m²
Bruchwert qs1,k
der Pfahlmantelreibung in kN/m²
60 30-40
150 50-65
250 65-85
Hinweis: Zwischenwerte dürfen geradlinig interpoliert werden.
Anlage 2
zu Aufgabe 2
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Prüfung im Modul Geotechnik IV 17.08.2015 Seite 7
Name, Vorname: Matrikelnr.:
Aufgabe 3 (max. 17 Punkte)
An dem in der Anlage 1 dargestellten Bohrpfahl mit einem Durchmesser D = 0,9 m wurde eine
Probelastung durchgeführt. Es wurden die aufgebrachte Kraft Q, die Setzung s am Pfahlkopf, die
Kraft Qs am Pfahlfuß und die Dehnungen des Pfahles A und B in den Punkten A und B gemes-
sen. Die Ergebnisse der Pfahlprobebelastung sind in der Anlage 2 dargestellt.
a) Ermitteln Sie die Bruchwerte der Pfahlmantelreibung und des Pfahlspitzenwiderstandes.
b) Ermitteln Sie mit Hilfe der Ergebnisse der Probebelastung des Pfahles mit D = 0,9 m den
Bemessungswert des axialen Pfahlwiderstands für einen Pfahl gleicher Länge mit einem
Durchmesser von D = 1,2 m für die Bemessungssituation BS-P.
Hinweis:
Das Elastizitätsmodul des Pfahls wurde in Versuchen zu EPfahl = 30.000 MN/m² bestimmt.
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Prüfung im Modul Geotechnik IV 17.08.2015 Seite 8
Name, Vorname: Matrikelnr.:
B
0,9 m
-2,5 m
GOF ± 0,0 m
Q
Kraftmessdose
A
Dehnungsmessebene
-5,0 m
- 12,0 m
Dehnungsmessebene
Si
Sa
siSa
Kennwerte
Sand (Sa):
= 19,0 kN/m³
= 21,0 kN/m³
= 35,0°
c = 0 kN/m²
�
�
�
r
'
'
E = 100,0 MN/m²S
Schluff (Si):
= 19,5 kN/m³
= 20,5 kN/m³
= 27,5°
c = 7,5 kN/m²
�
�
�
r
'
'
E = 15,0 MN/m²S
Sand, schluffig (siSa):
= 20,0 kN/m³
= 21,0 kN/m³
= 30,0°
c = 2,5 kN/m²
�
�
�
r
'
'
E = 25,0 MN/m²S
(17.08.2015)
GW -1,5 mGW
Anlage 1
zu Aufgabe 3
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Prüfung im Modul Geotechnik IV 17.08.2015 Seite 9
Name, Vorname: Matrikelnr.:
Anlage 2
zu Aufgabe 3
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Modulprüfung in Geotechnik IV am 17.08.2015
Lösungsvorschlag Aufgabe 1
Bearb.: Re am 20.11.2015
Seite 1 / 4
a)
Anfangs- und Randbedingungen:
4
9
5
7 10 /
4 10 /
1 10
beidseitige Entwässerung
/
Cl SiSa
Cl
s
Fels
iSa
Cl
Fels
k m s
k m s
k m
k
s
k
k k
Durch die schnell aufgebrachte, als unendlich betrachtete Last p ergibt sich eine rechteckige Nullisochrone:
12,0 6,0
2d m
Setzungen zum Zeitpunkt t = 90 d:
Setzung im Sand: , 90 ,,
5,0 siSa t d siSa
s siSa
p ms s
E
(sofortige Setzung)
Setzung im Ton: , 90 90 , 90,
12,0 U UCl t d t d Cl t d
s Cl
p ms s
E
Konsolidierungsgrad Ut=90d zum Zeitpunkt t = 90 d:
Verfestigungsbeiwert: 9
64 10 60002,4.10 ² /
10,0s
vw
k Ec m s
Zeitfaktor: 90 Tagen 7.776.000t s
62 2
7.776.0002,4.10
6,0v
tT c
d
Konsolidierungsgrad: 900,52 0,77t dT U (Ablesung: Kurve C1)
2d
Nullisochrone
durchlässiger Rand
durchlässiger Rand
0 0,60,40,2 0,8 1,0100
1,2 1,4
Zeitfaktor T
Ko
nso
lid
ieru
ng
sgra
dU
[%]
K
0
20
40
60
80
C3
C1
C277
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Modulprüfung in Geotechnik IV am 17.08.2015
Lösungsvorschlag Aufgabe 1
Bearb.: Re am 20.11.2015
Seite 2 / 4
Erforderliche Last, um eine Setzung von 7 cm nach 90 Tagen zu erreichen:
Bedingung: 90 7,0t ds cm mit 90 , 90 , 90t d siSa t d Cl t ds s s
90
90
90
90
9
90, ,
90,
0
,
7,0
7
5,0 12,0U 7,0
0,0705,0 12,0
U
0,0705,0 12,0
0,7735000 / ² 6000 / ²0,070
/ ²
,0
7,0
70,
,0
7,0
00168
t ds siSa s Cl
t ds siSa s C
t d
t d
t d
t d
d
l
t
p m p mcm
E E
mp
m mE E
mp
m m
kN m kN m
p k
s cm
s cm
s cm
s cm
s
N m
c
41,7 / ²p kN mm
b)
Vertikalspannungen zum Zeitpunkt t < 0d:
z (m) (kN/m²) u (kN/m²) ' = - u (kN/m²) 0,0 0,0 0,0 0,0
+ 2,0 * 19,0
-2,0 = 38,0 0,0 38,0 + 3,0 * 20,0
-5,0 = 98,0 30,0 68,0 + 6,0 * 21,0
-11,0 = 224,0 90,0 134,0 + 6,0 * 21,0
-17,0 = 350,0 150,0 200,0 Vertikalspannungen zum Zeitpunkt t = 0 d:
Zum Zeitpunkt t = 0 d wird die aufgebrachte Belastung p = 41,7 kN/m² in den durchlässigen Schichten sehr schnell über das Korngerüst abgetragen (Zunahme der wirksamen Spannungen). In der undurchlässigen Tonschicht wird die Last p hingegen vollständig durch den Zusatzdruck im Porenwasser getragen.
z (m) z (m) z (m)
� (kN/m²) u (kN/m²) �' (kN/m²)
+ p
+ p
+ p
Vertikalspannungen zum Zeitpunkt t = 0 d
Vertikalspannungen zum Zeitpunkt t < 0 d
Sandschicht(durchlässig)
Tonschicht(undurchlässig)
Felsschicht(durchlässig)
Prof. Dr.-Ing. Rolf Katzenbach Direktor des Institutes und der Versuchsanstalt für Geotechnik der TU Darmstadt
Modulprüfung in Geotechnik IV am 17.08.2015
Lösungsvorschlag Aufgabe 1
Bearb.: Re am 20.11.2015
Seite 3 / 4
Vertikalspannungen zum Zeitpunkt t = :
Der Konsolidierungsvorgang ist abgeschlossen. Für t = ist der Zusatzdruck im Wasser komplett abgebaut und die Last wird nur über das Korngerüst abgetragen.
Neutrale und wirksamen Vertikalspannungen an den Zeitpunkten t = 30 d und t = 90 d:
t = 90 d:
0,51 0,37 0,37 41,7 15, 4 / ²
( 11,0 ; 90 ) 90,0 15, 4 105, 4 / ²
'( 11,0 ; 90 ) 175,7 15, 4 160,3 / ²
oT u u kN m
u z m t d kN m
z m t d kN m
t = 30 d:
0,510,17 0,80 33, 4 / ²
3( 11,0 ; 30 ) 90,0 33, 4 123, 4 / ²
'( 11,0 ; 30 ) 175,7 33, 4 142,3 / ²
oT u u kN m
u z m t d kN m
z m t d kN m
z (m) z (m) z (m)
� (kN/m²) u (kN/m²) �' (kN/m²)
+ p
+ p
Vertikalspannungen an der Zeitpunkt t = �
Vertikalspannungen an der Zeitpunkt t < 0 d
�u�uo
z
d
0,5 1
T=
1,0
Nullisochrone
T = 0
T=
0,5
T= 0,25
T = 0,1
T = 0,05
T = 0,025
1
2
�
�
u = Porenwasserüberdruck zur Zeit t
u = Porenwasserüberdruck am oberen
Rand zum Zeitpunkt t = 0o
�u = Porenwasserüberdruck am unteren
Rand zum Zeitpunkt t = 0u
2d
Nullisochrone
durchlässiger Rand
durchlässiger Rand
0,37 0,80
T = 0,52
T = 0,17
± 0,0 mGOF
Kennwerte
Sand, schluffig (siSa):
= 19,0 kN/m³
= 20,0 kN/m³
= 30,0°
c = 2,5 kN/m²
�
�
�
r
'
'
k = 7·10 m/sE = 35,0 MN/m²
-4
S
GW -2,0 m(17.08.2015)
- 5,0 m
Ton (Cl):
= 20,0 kN/m³
= 21,0 kN/m³
= 20,0°
c = 20,0 kN/m²
�
�
�
r
'
'
k = 4·10 m/sE = 6,0 MN/m²
-9
S
Cl
- 17,0 m
siSa
Z
p = ?
Fels (Z):
k = 1·10 m/sE
-5
S, Fels >> ES, Sand
100
u [kN/m²]
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
� [kN/m²]
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
� [kN/m²]'
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
200 100100
12
13
14
z [m]
12
13
14
z [m]
12
13
14
z [m]
200 300300 200
15
16
17
15
16
17
15
16
17
400
38,0
98,0
224,0
350,0 391,7
265,7
139,7
79,7
30,0
90,0
150,0
71,7
131,7
191,7
123,4
105,4
38,0
68,0
134,0
200,0 241,7
175,7
109,7
79,7
t < 0 d
t = 0 d
t =30 d
t = 90 d
t = �
Legende
160,3
142,3
Seite4/4
Modulprüfung in Geotechnik IV am17.08.2015
LösungsvorschlagAufgabe 1
Bear: Ream 20.11.2015
Prof. Dr.-Ing. Rolf Katzenbach Direktor des Institutes und der Versuchsanstalt für Geotechnik der TU Darmstadt
Modulprüfung in Geotechnik IV am 17.08.2015
Lösungsvorschlag Aufgabe 2
Bearb.: Re am 14.12.2015
Seite 1 / 5
Aufgabe 2
Variante 1: Flachgründung
a)
Ermittlung der Grenztiefe:
Lastermittlung:
2
2
2
2,5 19,5 48,75
2,5 240,0 62,5 240,0 302,50
302,50 48,75 253,75
25
Aushub
Gesam
Erst
t
kN
mkN
mkN
pm
p
p
z *z *z
b 'in situ 0, 2 'in situ
0, 2 'in situip
m m 2
kN
m
2
kN
m
-2,5 0,0 0,0 48,75 9,75 0,038 -5,5 -3,0 0,30 107,25 21,45 0,084 -12,0 -9,5 0,95 178,75 35,75 0,141 -22,5 -20,0 2,0 283,75 56,75 0,243 -25,0 -22,5 2,25 308,75 61,75 0,224
*z - Tiefe ab Unterkante der Platte
2' * 0,0 2,5 19,5 48,75in situ
kNz
m
2' * 3,0 48,75 3,0 19,5 107,25in situ
kNz
m
2' * 9,5 107,25 6,5 11,0 178,75in situ
kNz
m
2' * 20,0 178,75 10,5 10,0 283,75in situ
kNz
m
2' * 22,5 283,75 2,5 10,0 308,75in situ
kNz
m
**12,5
1, 25 1, 42 14, 210,0
GrenzGrenz
zaz m
b b unter der Fundamentplatte (siehe Diagramm S. 2)
14,2 2,5 16,7Grenzz m unter GOF
Prof. Dr.-Ing. Rolf Katzenbach Direktor des Institutes und der Versuchsanstalt für Geotechnik der TU Darmstadt
Modulprüfung in Geotechnik IV am 17.08.2015
Lösungsvorschlag Aufgabe 2
Bearb.: Re am 14.12.2015
Seite 2 / 5
Ermittlung der Setzung: mit 10,0 und 1, 25 a
b mb
z *z *z
b f
m m
-2,5 0,0 0,0 0 -12,0 -9,5 0,95 0,5 -16,7 -14,2 1,42 0,61
Wiederbelastung:
0,5 0,61 0,548,75 10,0 0,93
30000 45000Ws cm
Erstbelastung:
0,5 0,61 0,5253,75 10,0 14,55
10000 15000Ersts cm
Gesamtsetzung:
14,55 0,93 15,48W Ersts s s cm
z
b
z
b
0,0 0,0
0,9
1,8
1,0 0,1
1,0
1,9
2,0 0,2
1,1
2,0
3,0 0,3
1,2
4,0 0,4
1,3
5,0 0,5
1,4
6,0 0,6
1,5
7,0 0,7
1,6
8,0 0,8
1,7
9,0
10,0
11,0
12,0
13,0
14,0
15,0
16,0
17,0
18,0
19,0
20,0
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,00,1 0,3 0,5 0,7 0,9
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,00,1 0,3 0,5 0,7 0,9
1
a / b=
2
3
5
10
¥
1
1,5
a/b=1
1,5
2
3
5
10
¥
i =c
sz
s0
i =c
sz
s0
1,42
Prof. Dr.-Ing. Rolf Katzenbach Direktor des Institutes und der Versuchsanstalt für Geotechnik der TU Darmstadt
Modulprüfung in Geotechnik IV am 17.08.2015
Lösungsvorschlag Aufgabe 2
Bearb.: Re am 14.12.2015
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Variante 2: Pfahlgründung
b) Widerstands-Setzungs-Linie
Pfahlfußwiderstand:
Pfahllänge 15,0L m Pfahlfuß im tonigen Schluff 2150,0u
kNc
m
Pfahldurchmesser 1,5D m 2 2
2,
1,51,767
4 4b k
DA m
s
sD s ,b kq ,b kR
cm 2
kN
m
MN
0,02 3,0 600 1,06 0,03 4,5 700 1,24 0,10 15,0 1200 2,12
Pfahlmantelwiderstand:
2, 2 4,712s kA L R L m
Länge im Ton (Cl): 12,0 2,5 9,5ClL m
,2 2200 57,5u s k
kN kNc q
m m (Interpolation zwischen den jeweiligen kleinsten Werten)
, , 57,5 9,5 4,712 2574s k ClR kN
Länge im tonigen Schluff (clSi): 15 9,5 5,5clSiL m
,2 2150 50,0u s k
kN kNc q
m m
, , 50,0 5,5 4,712 1296s k clSiR kN
, 2,574 1,296 3,87s kR MN
, ,0,5 0,5 , 0,1sg s k sg sg s ks R s cm mit Rs k s R D
0,5 3,87 0,5 2,44 3,0sgs cm cm
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Lösungsvorschlag Aufgabe 2
Bearb.: Re am 14.12.2015
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s
sD s ,b kR ,s kR , , ,c k b k s kR R R
cm MN 2
MN
m
2
MN
m
2,44 0,86 (interpoliert)
3,87 4,73
0,02 3,0 1,06 3,87 4,93 0,03 4,5 1,24 3,87 5,11 0,10 15,0 2,12 3,87 5,99
R [MN]k
s [cm]
4,01,0 2,0 3,0
Rb,k
Rs,k
Rc,k
3,0
2,44
3,0
4,5
15,0
5,0 6,0
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Lösungsvorschlag Aufgabe 2
Bearb.: Re am 14.12.2015
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c) Erforderliche Pfahlanzahl
Nachweis:
, ,c d c dF R
, 2 3240 25,0 2,5 10,0 12,5 37813c k
kN kNF m m m kN
m m
1,35G (BS-P)
, 37,813 1,35 51,04c dF MN
Widerstand eines Pfahls:
, ,
5,9904,28
1,4c d EinzelR MN
Anzahl der Pfähle:
51,0411,9
4,28n
Gewählt: 12n
d)
Variante 3 (Pfähle im Fels)
Setzung geringer als bei den Varianten 1 und 2, da der Steifigkeitsmodul des Fels viel größer ist als die Steifigkeitsmodule der tonigen und schluffigen Schichten ist.
Kosten höher als bei der Variante 1 wegen des Baus von Pfählen.
Falls die Anzahl der Pfähle nicht geändert wird, sind im Vergleich zu der Variante 2 höhere Kosten zu erwarten, da die Pfähle länger gebaut werden. Da diese Pfahlgruppe aber eine höhere Tragfähigkeit besitzt, ist eine eventuelle Reduzierung der Pfahlanzahl zu berücksichtigen. In dem Fall ist keine direkte Aussage zu den Einwirkungen auf die Kosten möglich.
Variante 4 (KPP): Das Konzept der KPP sieht vor, dass bei der Bemessung im Gegensatz zu einer konventionellen Pfahlgründung auch die Tragwirkung der Gründungsplatte berücksichtigt wird. Dadurch werden eine Kostenminimierung im Vergleich zu einer konventionellen Pfahlgründung (weniger Pfähle) sowie eine Setzungsreduktion im Vergleich zu einer reinen Flächengründung (durch die Tragfähigkeit der Pfähle) erzielt.
Setzung und Kosten liegen zwischen den jeweiligen Werten von Varianten 1 und 2.
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Lösungsvorschlag Aufgabe 3
Bearb.: Re am 30.11.2015
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a)
Bruchwerte der Pfahlmantelreibung und des Pfahlmantelwiderstands:
Grenzlast (aus Diagramm) : 4,6gQ MN
Entsprechende Setzung: 3,0gs cm
4,6
3,00
4,6
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Lösungsvorschlag Aufgabe 3
Bearb.: Re am 30.11.2015
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4
4
1,90 (abgelesen)
2,02 10 (abgelesen)
1,82 10 (abgelesen)
s
A
B
Q MN
An den Punkten A und B (Querschnitt):
2 2 20,45 0,636Pfahl bb
NE mit A R m
A
430000 2,02 10 0,636 3,85A Pfahl A bN E A MN
430000 1,82 10 0,636 3,47B Pfahl B bN E A MN
Werte für , , und :s k b kq q
, , , , , , 1,35As k Sa s k Sa s k Sa
Q NR q A mit
(statische Pfahlprobebelastung 1 2 , ,min ,1,35; c m c c mittR R R )
, , 2, ,
4,60 3,850,079
1,35 0,9 2,5A
s k Sas k Sa
Q N MNq
A m
, , , ,A B
s k Si s k Si
N Nq A
, , 2, ,
3,85 3,470,040
1,35 0,9 2,5A B
s k Sis k Si
N N MNq
A m
, , , ,B s
s k SiSa s k SiSa
N Qq A
, , 2, ,
3, 47 1,9090 0,059
1,35 0,9 7,0B S
s k SiSas k Si
N Q MNq
A m
, , 2
1,902, 213
1,35 0,636S
b k SiSab
Q MNq
A m
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Lösungsvorschlag Aufgabe 3
Bearb.: Re am 30.11.2015
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b)
Bemessungswert des axialen Pfahlwiderstands für einen Pfahl mit L = 12,0 m und D = 1,2 m:
, , ,c k b k s kR R R
2
,
1, 22,213 2,50
2b kR MN
, 0,079 2,5 1, 2
0,040 2,5 1, 2
0,059 7,0 1, 2
0,198 0,100 0, 413 1, 2
2,68
s kR
MN
, , , 2,50 2,68 5,18c k b k s kR R R MN
Bemessungswert:
,,
5,184,71
1,1c k
c dt
RR MN