Ruhr-Universität Bochum

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1 Ruhr-Universität Bochum Lehrstuhl für Verkehrswegebau Prof. Dr.-Ing. M. Radenberg Modulprüfung Verkehrswegebau Masterstudiengang Bauingenieurwesen Mittwoch, den :30 11:30 Uhr Zugelassene Hilfsmittel: Skripte und Mitschriften, Fachliteratur, Taschenrechner Aufgabe % Punkte Note erreicht Name: Matr. Nr.:

2 Aufgabe 1 20 Punkte Die Ergebnisse eines Proctorversuches mit Schottertragschichtmaterial sind in nachstehender Tabelle aufgeführt Feuchte Probe + Zylinder Zylinder Feuchte Probe Volumen des Zylinders Feuchtdichte Feuchte Probe + Behälter Trockene Probe + Behälter Behälter Wasser Trockene Probe Wassergehalt Zugabewassergehalt 8,5 5 6,5 7 Trockendichte a) Zeichnen Sie die Proctorkurve in das Formblatt ein. Bestimmen Sie die Proctordichte und den optimalen Wassergehalt. b) Zeichnen Sie die 100%-Sättigungslinie und erläutern Sie die Funktion bzw. Aussage von Sättigungslinien. c) Erläutern Sie den Unterschied zwischen Zugabewassergehalt und Wassergehalt.

3 Aufgabe 1 20 Punkte Formblatt Aufgabe 1

4 Aufgabe 2 10 Punkte Im Rahmen einer Kontrollprüfung eines Splittmastixasphalt 0/8 S sind folgende Ergebnisse erzielt worden. Gesteinskörnungsgemisch: - Füller: 10,7 M.-%, ρf = 2,712 g/cm³ - Feine Gesteinskörnung: 18,1 M.-%, ρfg = 2,660 g/cm³ - Grobe Gesteinskörnung: 72,3 M.-%, ρgg = 2,738 g/cm³ Bindemittel: Raumdichte MPK: Rohdichte der Asphaltprobe: ρ25 = 1,015 g/cm³ ρbssd = 2,340 g/cm³ ρm = 2,402 g/cm³ a) Berechnen Sie den Bindemittelgehalt B und prüfen Sie, ob dieser den Anforderungen entspricht. b) Berechnen Sie den Fiktiven Hohlraumgehalt VMA.

5 Aufgabe 2 10 Punkte Anlage 1: Bezeichnung Kategorie Einheit SMA 11 S SMA 8 S SMA 5 S Baustoffe Gesteinskörnungen (Lieferkörnung) Anteil gebrochener Kornoberflächen C *) C 100/0 *) C 100/0 *) C 100/0 Widerstand gegen Zertrümmerung SZ/LA SZ 18 /LA 20 SZ 18 /LA 20 SZ 18 /LA 20 Widerstand gegen Polieren PSV PSV angegeben (51) PSV angegeben (51) PSV angegeben (48) resultierender Fließkoeffizient S der Kornklasse 0,063/2 Bindemittel, Art und Sorte PmB 45; (50/70) PmB 45; (50/70) PmB 65; (50/70); (PmB 45) Zusammensetzung Asphaltmischgut Gesteinskörnungsgemisch Siebdurchgang bei 16 mm M.-% mm M.-% 90 bis mm M.-% 50 bis bis mm M.-% 35 bis bis bis mm M.-% 20 bis bis bis 40 0,063 mm M.-% 8 bis 12 8 bis 12 7 bis 12 Mindest-Bindemittelgehalt B min B min 6,6 B min 7,2 B min 7,4 Bindemittelträger M.-% 0,3 bis1,5 0,3 bis 1,5 0,3 bis 1,5 Asphaltmischgut minimaler Hohlraumgehalt MPK V min V min 3,0 V min 3,0 V min 2,0 maximaler Hohlraumgehalt MPK V max V max 4,0 V max 4,0 V max 4,0 maximaler Hohlraumfüllungsgrad VFB max VFB max83 VFB max83 ist anzugeben proportionale Spurrinnentiefe PRD Luft ist anzugeben ist anzugeben PRD LuftNR

6 Aufgabe 3 23 Punkte a) Berechnen Sie die Leistungsfähigkeit der folgenden Strecke: m 150 m 900 Die Strecke soll mit einer Geschwindigkeit von 120 km/h befahren werden. Die Zuglänge beträgt 400 m. In der Nacht (21 6 Uhr) beträgt die Pufferzeit 45 Minuten und tagsüber 5 Minuten. b) Für Sanierungen des Gleises wird außerhalb der Hauptpendlerzeit (9 16 Uhr) eine Langsamfahrstelle (V = 30 km/h) von einem Kilometer eingerichtet. Die Bremsverzögerung und Beschleunigung beträgt 0,4 m/s. Wie verändert sich die Leistungsfähigkeit der Strecke? c) Die hoch ausgelastete Strecke wird ebenfalls von einem privaten Anbieter genutzt. Damit sich die Strecke weiterhin rentiert, muss trotz der Langsamfahrstelle eine Leistungsfähigkeit von 100 Zügen/Tag gewährleistet werden. Wie lang darf die Langsamfahrstelle dann noch sein? Bewerten Sie ihr Ergebnis.

7 Aufgabe 4 37 Punkte Herr Sunshine, Besitzer des Safariparks Sunshine Safari, plant für die Besucher eine Eisenbahntrasse, die alle wichtigen Aussichtspunkte verbindet. Die geplante Trassierung ist in der folgenden Abbildung dargestellt. r = 1400 m r = 1600 m r = r = 800 m r = 800 m r = 1400 m r = 1500 m r = 1600 m r = a) Herr Sunshine ist sich noch unschlüssig, ob er eine Normalspur oder eine Meterspur mit kleineren Bahnen bauen soll. Die Bahn soll die Strecke mit mehr als 40 km/h befahren können. Die freie Seitenbeschleunigung soll jedoch 0,3 m/s nicht überschreiten. Welche maximalen Geschwindigkeiten sind bei der Meterspur im Vergleich zur Normalspur zulässig? Welche Spurbreite würden Sie Herrn Sunshine basierend auf ihren Ergebnissen empfehlen? b) Bestimmen Sie alle Trassierungselemente (Normalspur) für eine Entwurfsgeschwindigkeit Ve = 80 km/h?

8 Aufgabe 4 37 Punkte c) Herr Sunshine versucht weiterhin Wale an der benachbarten Küste anzusiedeln. Der Beobachtungspunkt soll dann nachträglich durch eine Weichenverbindung an die bestehende Trasse angeschlossen werden. Wählen Sie eine geeignete Weichenverbindung, skizzieren Sie das Krümmungsband und berechnen Sie die Länge der Gleisverbindung. Mit welcher Geschwindigkeit kann die Weiche befahren werden?

9 Aufgabe 5 15 Punkte Ihnen sind folgende Bilder des Autobahnkreuzes Breitscheid (Verbindung A3 und A 52) und des Autobahndreiecks Breitscheid (Verbindung A 52 und A 524) gegeben:

10 Aufgabe 5 15 Punkte a.) Um welche Systeme genau handelt es sich bei dem Autobahnkreuz und dem Autobahndreieck? b.) Wie unterscheidet sich das vorliegende Autobahnkreuzsystem von der Standardform (Art der Rampen, Bauwerke, Anzahl und Lage der starken Eckströme)? c.) Welche Nachteile weist das vorliegende Autobahndreiecksystem auf? Welches System kann alternativ verwendet werden und wie unterscheiden sich die beiden? d.) Welches sind die am häufigsten verwendeten Grundsysteme für planfreie Knotenpunkte?

11 Aufgabe 6 15 Punkte Ihnen ist folgende Abbildung der Versuchsergebnisse zur Schaumbitumenherstellung mit drei unterschiedlichen Wassergehalten gegeben: 9 Volumen Schaumbitumen % Wasserzugabe 2% Wasserzugabe 1% Wasserzugabe Volumen [l] Zeit [s] a.) Bestimmen Sie die maximale Expansion und die Halbwertszeit für alle drei Versuche. b.) Stellen Sie Ihre Ergebnisse grafisch dar, indem Sie in ein Koordinatensystem auf der Abszisse die Halbwertszeit und auf der Ordinate die maximale Expansion eintragen. c.) Welche Kriterien müssen erfüllt sein, damit ein Schaumbitumen allgemein als geeignet anerkannt wird? Welche der vorliegenden Bitumen erfüllen diese Kriterien? d.) Kreuzen Sie jeweils in der nachfolgenden Tabelle an, ob die Aussagen zu den Einflüssen auf das Schaumbitumen bei der Herstellung richtig oder falsch sind (falsche Angaben führen zu Minuspunkten).

12 Aufgabe 6 15 Punkte Tabelle Aufgabe 6 Aussage richtig falsch Durch einen höheren Wasseranteil erhöhen sich die maximale Expansion und die Halbwertszeit Der Druck bei der Wasserzugabe sollte zwischen 1 bar und 3 bar betragen Höhere Bitumentemperaturen führen bei den meisten Bitumensorten zu einer Verbesserung der Schaumeigenschaften

13 Aufgabe 7 30 Punkte Ein kurvenreicher und schwer einzusehender Landstraßenabschnitt soll durch einen Rückbau vorhandener Böschung und Bebauung übersichtlicher gestaltet werden, um die Unfallzahlen zu reduzieren. a.) Berechnen Sie wie stark die Zahl der Unfälle zurückgehen müsste, damit sich die Maßnahme aus wirtschaftlicher Sicht lohnt. Straßentyp: Landstraße Länge des betrachteten Abschnitts: 2 km Investitionskosten: 1,4 Mio. Betrachtungszeitraum: Abschreibungszeitraum: 1 Jahr 10 Jahre Zinssatz p: 3,0 % Laufende Kosten: ,00 / (km * a) Unfallstatistik Ist-Fall: Anzahl Unfälle: 70 U/a Anteil Personenschaden: 26% Anteil Sachschaden: 74% Unfallstatistik Plan-Fall: Anzahl Unfälle:? Anteil Personenschaden: 24% Anteil Sachschaden: 76%

14 Aufgabe 7 30 Punkte b.) Ein Gutachten hat ergeben, dass die Geschwindigkeit aufgrund der verlängerten vorhandenen Haltesichtweite von 60 km/h auf 80 km/h erhöht werden kann. Berechnen Sie den sich bei den Pkw und Lkw ergebenen Nutzen aus der Änderung der Fahrzeit! Randbedingungen: (Zeitraum, Abschnittslänge wie unter a) ) V (Ist-Fall): V (Plan-Fall): Anzahl Pkw: Anzahl Lkw: 60 km/h 80 km/h Kfz/(24 h * Ri) 400 Kfz/(24 h * Ri) Anlage 2: Kostensätze für Straßenverkehrsunfälle [ /U] Unfallkategorie schwerste Unfallfolge außerorts Straßenkategorie innerorts Autobahn übrige Außerortsstraßen Verkehrsstraßen Erschließungsstraßen P: U mit Personenschaden S: U mit Sachschaden 86,91 81,80 36,30 ST 6.0: 21,47 ST 6.1: 27,61 9,71 6,13 6,13 4,20 Anlage 3: Zeitkostensätze nach Fahrzeuggruppen in [ /(Kfz*h)] Fahrzeuggruppe normal-, ulaubswerktags sonntags PKW (P) 5,62 2,81 LKW (L) 21,47 21,47 Lastzug (Z) 30,68 30,68 BUS (B) 63,91 63,91

15 Aufgabe 8 30 Punkte Zur Eignungsprüfung eines KRC-Gemisches liegen Ihnen die Ergebnisse des Spaltzugversuchs für zwei verschiedene Varianten nach 7 Tagen Lagerung bei T = 5 C vor (Anlage 4). Zudem sind Ihnen folgende Randbedingungen bekannt: Variante A Variante B Probekörperhöhe [mm] 107,8 108,2 Probekörperdurchmesser [mm] Spaltzugfestigkeit bei T = 5 C nach 28 Tagen βsz,28 [N/mm 2 ] 0,8346 0,9768 a.) Bestimmen Sie nachvollziehbar die Spaltzugfestigkeit, die Bruchdehnung und den E-Modul beider Varianten nach 7 Tagen Lagerung und einer Temperatur von T = 5 C. Gehen Sie dabei von einer Querdehnzahl von 0,30 aus. b.) Nach welchen Kriterien richtet sich die Dicke einer KRC-Schicht? c) Nach welchem Prinzip wird die Verdichtung bei der Eignungsprüfung von KRC- Proben durchgeführt? Warum wird dabei nicht die Proctorverdichtung angewandt?

16 Aufgabe 8 30 Punkte Anlage 4: Variante A:

17 Aufgabe 8 30 Punkte Variante B: