Ruhr-Universität Bochum

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1 Ruhr-Universität Bochum Lehrstuhl für Verkehrswegebau Prof. Dr.-Ing. M. Radenberg Modulprüfung BI-19 Straßenbau und erhaltung (PO13) BI-20 Verkehrswegebau (PO09) Bachelorstudiengang Bauingenieurwesen Donnerstag, den :00 11:00 Uhr Zugelassene Hilfsmittel: Skripte und Mitschriften, Fachliteratur, Taschenrechner Hinweis: Die Klausuren können nach einer zweijährigen Aufbewahrungsfrist nach Voranmeldung am Lehrstuhl abgeholt werden. Andernfalls werden sie vernichtet. Aufgabe Bonuspunkte Σ % Punkte Note erreicht Name: Matr. Nr.:

2 Aufgabe 1 20 Punkte Sie sind beauftragt worden eine neue Industriestraße in Duisburg zu dimensionieren. Folgende Daten stehen Ihnen zur Verfügung: - Nutzungszeitraum 30 - Steigung: 3% - Fahrstreifenbreite: 3,25m - Anzahl der Fahrstreifen: 2 - EDTA: 575 Fz/24h (in beiden FR); 40 % 2-Achser, 60 % 3-Achser Aufgrund der schlechten Auftragslage, muss eine Firma ihr Werk nach 9 Jahren schließen. Dadurch verringert sich die Anzahl der 3-Achser auf der Industriestraße um 20 %. Alle anderen Daten bleiben gleich. Frosteinwirkungszone: Duisburg Günstige Klimaverhältnisse Grundwasser zeitweise höher als 1,5 m unter Planum Einschnitt Entwässerung der Fahrbahn über Abläufe und Rohrleitung Frostempfindlichkeitsklasse: F2 a) Bestimmen Sie die Belastungsklasse B. b) Ermitteln Sie die Gesamtdicke des frostsicheren Oberbaus. c) Wählen Sie jeweils eine passende Asphaltbauweise und stellen Sie diese mit allen erforderlichen Angaben dar. d) Erläutern Sie kurz welche Eigenschaften die einzelnen Schichten, in den Bitumen vorkommt, in Ihrer dargestellten Bauweise haben.

3 Aufgabe 2 16 Punkte Bei der Bestimmung der Korngrößenverteilung wurden die folgenden Ergebnisse ermittelt: Siebgröße [mm] Rückstand [g] Anteil [M.-%] Durchgang [M.-%] ,5 172, , ,4 0, ,8 < 0, ,4 SUMME a) Berechnen Sie den Siebdurchgang und stellen Sie diesen in dem nachfolgenden Diagramm (Anlage 1) dar. b) Bestimmen Sie anhand der Korngrößenverteilung die Forstempfindlichkeit des Bodens! c) Darf dieser Boden als Frostschutzschicht verwendet werden? d) Welche Mindesteinbaudicke muss für diese Frostschutzschicht im verdichteten Zustand gewählt werden?

4 Aufgabe 2 16 Punkte Anlage 1: Kornverteilungslinie

5 Aufgabe 3 12 Punkte Bitumen wird im Straßenbau als Bindemittel verwendet. Drei Bitumen wurden im Labor untersucht. Die Ergebnisse stehen Ihnen in der nachfolgenden Tabelle zur Verfügung. Bitumen 1 (Polymermodifiziertes Bitumen, PmB A) Bitumen 2 (Straßenbaubitumen) Bitumen 3 (Polymermodifiziertes Bitumen, PmB A) Erweichungspunkt Ring und Kugel Nadelpenetration Brechpunkt nach Fraaß [ C] [1/10 mm] [ C] a) Bestimmen Sie anhand der Angaben in der Tabelle um welche Bitumen es sich handelt. b) Nennen Sie zwei Eigenschaftsverbesserungen von Bitumen, die durch Polymerzusätze möglich sind. Neben den konventionellen Prüfverfahren, werden Bitumen auch mit performanceorientierten Prüfverfahren untersucht. Die nachfolgende Abbildung stellt Untersuchungsergebnisse einer performance-orientierten Prüfung dar. c) Um welche performance-orientierte Prüfung handelt es sich? d) Kennzeichnen Sie in der Abbildung die Graphen. Welcher Verlauf ist einem Straßenbaubitumen und welcher einem polymermodifiziertem Bitumen zuzuordnen?

6 Aufgabe 4 12 Punkte Sie sind Straßenplaner und sollen die Konstruktion einer symmetrischen Wendeklothoide überprüfen. Die Kreisbögen haben die Radien R1 = 400 m und R2 = 550 m. Der Abstand der Mittelpunkte der beiden Kreise zueinander wurde zu M = 1031,75 m ermittelt. a) Überprüfen Sie, ob der Klothoidenparamter mit A = 400 m ausreichend genau gewählt wurde. Da Sie versehentlich Kaffee über das Nomogramm symmetrischer Wendeklothoiden nach Osterloh geschüttet haben, können Sie dieses nicht verwenden. Verwenden Sie stattdessen die in der Anlage gegebene Klothoidentafel. b) Bestimmen Sie die Länge der Wendeklothoide und den Abstand des Klothoidenwendepunktes zum Schnittpunkt der Wendetangente mit M. c) Wie groß wäre der Abstand E des Klothoidenwendepunktes zum Schnittpunkt der Wendetangente, wenn der Radius R2 ebenfalls 400 m betragen würde? d) Wodurch zeichnet sich eine symmetrische Wendeklothoide aus?

7 Aufgabe 4 12 Punkte Anlage Aufgabe 4:

8 Aufgabe 5 12 Punkte Ihnen liegt nachfolgender unmaßstäblicher Ausschnitt aus einem Höhenplan vor: B s B =? C s c =? y A s A =1,5 % 530 m x Der Abstand der Tangentenschnittpunkte beträgt 530 m. Die beiden Ausrundungshalbmesser sind betragsmäßig gleich groß. Die Koordinaten der Punkte A und B sind in nachfolgender Tabelle gegeben: x-koordinate [m] y-koordinate [m] Punkt A Punkt B Ermitteln Sie die Stationierung und die Höhe des Punktes C und die Längsneigung sc im gleichen Punkt. Geben Sie zusätzlich die Längsneigung sb im Punkt B an und beide Stichmaße.

9 1/R [1/m] Aufgabe 6 24 Punkte Ihnen liegt folgende Tabelle zu einem Straßenverlauf (EKA 2) vor: Nr. Element L R A τ α 1 Kreisbogen Klothoide Kreisbogen ,971 4 Klothoide Kreisbogen Ermitteln Sie nachvollziehbar die fehlenden Werte in der Tabelle! Der kleinste Abstand der Kreise 3 und 6 zueinander beträgt 9,36 m. Wählen Sie aus der Anlage B 1 bis B 3 das geeignete Nomogramm zur Ermittlung des Klothoidenparameters. Zeichnen Sie das Krümmungsband inklusive Beschriftung in Anlage A! Anlage A zu Aufgabe 6: 0,003 Krümmungsband 0,002 0,001 0 rechts Länge [m] links -0,001-0,002

10 Aufgabe 6 24 Punkte Anlage B 1 zu Aufgabe 6:

11 Aufgabe 6 24 Punkte Anlage B 2 zu Aufgabe 6:

12 Aufgabe 6 24 Punkte Anlage B 3 zu Aufgabe 6:

13 Aufgabe 7 24 Punkte Ein Straßenabschnitt (Funktionsklasse II) wird einer Zustandserfassung unterzogen. a) Ermitteln Sie den Gesamtwert und die Qualitätsstufe des Straßenabschnittes, gehen Sie dabei von folgenden Zustandsgrößen aus: - Allgemeine Unebenheit : 4,0 cm 3 - Fiktive Wassertiefe: 6,0 mm - Spurrinnentiefe: 14,0 mm - Griffigkeit : 0,48 µscrim - unregelmäßige Risse: 15 % - Flickstellen : 9 % Verwenden Sie zur Bearbeitung des Aufgabenteils die beiden Abbildungen auf der folgenden Seite! b) Welche verkehrliche Dringlichkeit besteht bei folgender Straße hinsichtlich winterdienstlicher Maßnahmen: (bitte numerischen Wert angeben) - Straßenkategorie III - höchster Verkehrsstärke - starker öffentlicher Nahverkehr (Busse) c) Beschreiben sie Stichwortartig den Unterschied zwischen Gebrauchs- und Substanzwert.

14 Aufgabe 7 24 Punkte