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- Berthold Dittmar
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1 Name: Unterschrift Datum Note Vorname: Erstkorrektor: Stud.-Jg.: Zweitkorrektor: Matr.-Nr.: Bachelor-Prüfung Geotechnik II Klausurprüfung, Prüfungsdauer: 75 Minuten Vorbemerkungen: Die Prüfungsfragen sind in knapper und deutlicher Art sowie gegebenenfalls anhand sauberer, klar beschrifteter Skizzen (Diagramme mit notwendigen Maßstäben und Koordinatenbezeichnungen) zu beantworten. Die Berechnungen müssen nachvollziehbar sein. Die verwendeten Formeln sind anzugeben, die Formelzeichen haben den gültigen Normen zu entsprechen oder sind zu erläutern. Eventuell fehlende Angaben in der Aufgabenstellung sind sinngemäß zu ergänzen. Für die Bearbeitung sind alle Hilfsmittel zugelassen. Alle benutzten Literaturquellen einschließlich der Normen sind anzugeben. Die neben der Aufgabennummer angegebene Punktzahl gilt für die vollständige Lösung und eine klare, saubere Darstellung des Lösungsweges. Die maximal erreichbare Zahl der Punkte beträgt 100. Universität der Bundeswehr München Seite 1 von 30
2 Aufgabe 1: (20 Punkte) Für die in Abbildung 1.1 dargestellte Böschung ist die Sicherheit gegen Böschungsbruch im LF 1 nach dem Lamellenverfahren (Bishop/Krey) zu ermitteln. Die Lammelleneinteilung, die Abstände, die erforderlichen Winkel sowie Flächen sind bereits in Abbildung 1.1 eingetragen. Für die Berechnung kann die Tabelle 1.2 herangezogen werden. Anmerkung: Als Startwert für µ in der iterativen Berechnung ist der Wert 0,44 zu verwenden! Abbildung 1.1 Tabelle 1.1: Bodenkennwerte γ [kn/m³] γ [kn/m³] ϕ c [kn/m²] Sand 21,0 11, Universität der Bundeswehr München Seite 2 von 30
3 Tabelle 1.2 Universität der Bundeswehr München Seite 3 von 30
4 Lösung: Lamelle Nr.: G [kn/m] u [kn/m] b [m] 1 31,5 0 1,5 2 48,51 0 1,5 3 24, 3 59,43 0 1,5 5 39, 4 18,69 0 0,5 9 57, υ [ ] υ [bog] , 0, , c' d , ,8 0, ,8 0, ,8 1, ,8 ϕ' d [ ] ϕ' d [bog] Beispiel 1: Lamellenverfahren Zähler 0, ,47 0, ,54 0, , , , , , Nenner 16, , , , , Σ 47, , mit µ = 0,44 µ = 0,43994 Universität der Bundeswehr München Seite 4 von 30
5 Aufgabe 2: (20 Punkte) Für den in Abbildung 2.1 dargestellten Bohrpfahl ist der Nachweis der Tragfähigkeit sowie der Gebrauchstauglichkeit nach DIN 1054 (LF 1) zu führen. Die maximal aufnehmbare Setzung des darüber liegenden Bauwerks beträgt 3,5 cm. V k = 15 MN GOK ± 0,00 m Bodenprofil 6,0 m 5,0 m 7,0 m Bohrpfahl Schluff, fest, c u = 0,20 MN/m² Grobsand, dicht, q c = 10,0 MN/m² Kies, dicht, q c = 15,0 MN/m² d = 3,0 m Abbildung 2.1: Pfahlgründung und Bodenaufbau Universität der Bundeswehr München Seite 5 von 30
6 Tabelle 2.1: Bodenkennwerte γ [kn/m³] γ [kn/m³] q c [MN/m²] c u [kn/m²] Schluff 19,0 10,0-200 Sand 20,0 10, Kies 21,0 11, Universität der Bundeswehr München Seite 6 von 30
7 Tabelle 2.2: Tabellen B.1 B.2 aus DIN 1054:2005 Universität der Bundeswehr München Seite 7 von 30
8 Tabelle 2.3: Tabellen B.3 B.5 aus DIN 1054:2005 Universität der Bundeswehr München Seite 8 von 30
9 Universität der Bundeswehr München Seite 9 von 30
10 Universität der Bundeswehr München Seite 10 von 30
11 Universität der Bundeswehr München Seite 11 von 30
12 Aufgabe 3: (15 Punkte) Abbildung 3.1 zeigt eine frei auskragende Spundwand. Vervollständigen Sie Abbildung 3.2 und ermitteln Sie den Ausnutzungsgrad des Erdwiderstands (Nachweis des Erdwiderlagers) für den geotechnischen Lastfall LF 2. Beachten Sie folgende Angaben: Berechnung mit aktivem Erddruck Erddruckbeiwerte Sand: K agh = K aph = 0,22 ; K pgh = 7,20 Drehpunkt bei t 1 = 4,0 m ansetzen gemäß Abbildung 3.1 Die Verkehrslast p k = 15 kn/m² ist komplett als veränderliche Auflast anzusetzen (Achtung: B h,d γ G B h,k!) Erdwiderstand: η Ep = 1,0 p k = 15 kn/m² Auffüllung γ / γ = 18,0 / 10,0 kn/m³ ϕ = 25 ; c = 0 Sand, schluffig (SU) γ / γ = 21,0 / 12,0 kn/m³ ϕ = 35 ; c = 0 Abbildung 3.1 Universität der Bundeswehr München Seite 12 von 30
13 Abbildung 3.2 Universität der Bundeswehr München Seite 13 von 30
14 Universität der Bundeswehr München Seite 14 von 30
15 Lösung zu Aufgabe 3: Universität der Bundeswehr München Seite 15 von 30
16 7,20 345,6 345,6 691,2 1,0*691,2/1,3 531,69 kn/lfdm 531,69 0,66 Universität der Bundeswehr München Seite 16 von 30
17 Aufgabe 4: (15 Punkte) Berechnen Sie den Ausnutzungsgrad für den Nachweis der Tiefen Gleitfuge im geotechnischen Lastfall LF 1. Beachten Sie folgende zusätzliche Angaben: Abbildung 4.1 die Verbauberechnung erfolgte mit aktivem Erddruck und δ a = 2/3 ϕ Horizontale, charakteristische (vorhandene) Ankerkräfte aus der Verbauberechnung: vorh A h,k = 170 kn/m vorh A Gh,k = 140 kn/m vorh A Qh,k = 30 kn/m Abminderungen der aktivierbaren Ankerkraft A mögl aufgrund der horizontalen Ankerabstände sind nicht erforderlich Universität der Bundeswehr München Seite 17 von 30
18 p k = 20 kn/m² Grobsand, (SE) γ / γ = 19,0 / 11,0 kn/m³ ϕ = 37,5 ; c = 0 P 1k =? P 2k =? E 1,k = 70 kn/m E ah,k = E agh,k + E aph,k E ah,k = 315 kn/m E av,k =? G ges,k = G k + G,k G ges,k = 2060 kn/m Abbildung 4.1 Universität der Bundeswehr München Seite 18 von 30
19 Lösung zu Aufgabe 4: Universität der Bundeswehr München Seite 19 von 30
20 Universität der Bundeswehr München Seite 20 von 30
21 Aufgabe 5: Wasserhaltung (10 Punkte) a) Was wird unter offener Wasserhaltung und geschlossener Wasserhaltung verstanden? b) Nennen Sie 2 Möglichkeiten (Verfahren) eine geschlossene Wasserhaltung durchzuführen. c) Nennen Sie 3 Nachteile bei der Ausführung einer Grundwasserabsenkung. d) Berechnen Sie für den in der Abbildung 5.1 dargestellten Pumpversuch die Durchlässigkeit der wasserführenden Schicht 2. Abbildung 5.1 Universität der Bundeswehr München Seite 21 von 30
22 Lösung: a) Offene Wasserhaltung: das Grundwasser wird oberflächennah in Rinnen/ Gräben/ Drainageleitungen gesammelt und mittels Pumpen gefördert Geschlossene Wasserhaltung: Grundwasser wird im Erdboden gesammelt und abgepumpt. Es tritt kein Wasser an die Oberfläche b) Schwerkraftentwässerung, Vakuumentwässerung c) Setzungen an Nachbarbauwerken, Zersetzung von organischem Material im Boden, Trockenlegung benachbarter Brunnen d) Universität der Bundeswehr München Seite 22 von 30
23 Aufgabe 6: (14 Punkte) a) Skizzieren Sie in das nachstehende Diagramm die Porenwasserüberdruckverläufe für die Tonschicht infolge der plötzlich aufgebrachten Last für die Zeiten t = 0, 0 < t < und t = qualitativ ein. Bitte machen Sie farblich oder mittels Beschriftung kenntlich, welcher Verlauf zu welcher Zeit gehört. Universität der Bundeswehr München Seite 23 von 30
24 b) Berechnen Sie für die in Abbildung 6.1 dargestellte Schluff-Tonschicht: 1. die Endsetzung infolge der plötzlich aufgebrachten unendlichen Flächenlast 2. die Zeitsetzung nach 20 Tagen infolge der aufgebrachten Belastung 3. die Zeit, nach der sich 80% der Setzungen eingestellt haben. Abbildung 6.1 Universität der Bundeswehr München Seite 24 von 30
25 Abbildung 6.2: U m (Verfestigungsgrad)-T v -Diagramm Universität der Bundeswehr München Seite 25 von 30
26 Lösung: a) b) Universität der Bundeswehr München Seite 26 von 30
27 . Universität der Bundeswehr München Seite 27 von 30
28 Universität der Bundeswehr München Seite 28 von 30
29 Aufgabe 7: (6 Punkte) a) Nennen Sie je 2 wasserundurchlässige und zwei wasserdurchlässige Verbauvarianten b) Nennen Sie 2 Varianten einen Verbau auszusteifen und skizzieren Sie diese kurz. Universität der Bundeswehr München Seite 29 von 30
30 Lösung: a) Wasserundurchlässige: Spundwand, Schlitzwand ( überschnittene Bohrpfahlwand) Wasserdurchlässige: Träger-Bohl-Verbau, aufgelöste Bohrpfahlwand b) Anker, Steifen Universität der Bundeswehr München Seite 30 von 30
Name: Unterschrift Datum Note. Bachelor-Prüfung Geotechnik Grundlagen
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