1. Untergrund und Unterbau

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Hennie Pfeiffer
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1 AUFGABE 1 1. Untergrund und Unterbau 1.1 Die in der Anlage dargestellten Böden sind nach DIN einzustufen und nach ZTVE-StB 94 hinsichtlich ihrer Frostempfindlichkeit zu beurteilen. 1.2 Beim Bau einer Bundesstraße steht in der Trasse der Boden (Boden 3) an. Bei ungünstigen Wasserverhältnissen im Untergrund ist für Bauklasse II die Mindestdicke des frostsicheren Straßenaufbaus anzugeben. 1.3 Für die Ausbildung der Frostschutzschicht steht das Kies-Sand-Gemisch (Boden 6) billig zur Verfügung. Es ist zu prüfen, ob es unaufbereitet verwendet werden kann. Gegebenenfalls sind geeignete Maßnahmen vorzuschlagen, um das Material für die Frostschutzschicht verwenden zu können. 1.4 Auf der erstellten Frostschutzschicht wurde ein Verformungsmodul von Ev 2 = 135 MN/m 2 festgestellt. Der Verdichtungsgrad D Pr in den obersten 20 cm betrug 102 %. Sind die Anforderungen an die Frostschutzschicht nach ZTVE- StB 94 damit erfüllt?

2 AUFGABE 3 Für einen anstehenden Boden soll die Proctordichte ρ pr und der optimale Wassergehalt w opt bestimmt werden. Im Laboratorium wurden untenstehende Versuchsdaten ermittelt. Probe Gewicht der feuchten Probe m g 1957,7 1958,6 1923,7 1711,5 1886,0 Volumen V cm Feuchtraumdichte ρ g/cm 3 Gewicht der trockenen Probe m tr Gewicht des Wassers m w g Wassergehalt W - Trockendichte ρd g/cm 3 g 1687,7 1659,8 1603,1 1555,9 1669,0 a) Aus den Versuchsdaten ist die Proctorkurve zu ermitteln und darzustellen. b) Wie hoch ist der optimale Wassergehalt und die zugehörige Trockendichte ρ pr? c) Bestimmen Sie die Sättigungslinie für S r = 1 (ρ s = 2,65 g/cm 3 ) d) Wie groß ist die Sättigung des Bodens bei ρ pr und w opt? e) Wie groß ist der Verdichtungsgrad, wenn auf der Baustelle eine Trockendichte von 1,76 g/cm 3 festgestellt wurde? Wurde der geforderte Verdichtungswert von 97 % erreicht?

3 AUFGABE 2 Bei einer Straßenbaumaßnahme soll der anstehende Boden als Frostschutzmaterial verwendet werden. Bei der Siebung ergaben sich folgende Anteile auf den einzelnen Sieben. Prüfsiebnennweite Siebrückstand Siebdurchgang mm g Gew. % Gew. % 31, ,5 0,25 0,125 0,063 Auffang 0 154,0 286,0 1100,0 198,0 132,0 132,0 44,0 44,0 33,0 77,0 Summe 2200,0 a) Die Korngrößenverteilung ist zu berechnen und in der Anlage darzustellen. b) In welche Bodengruppe ist der Boden nach DIN einzustufen? c) Wie ist die Frostempfindlichkeit des Bodens zu beurteilen (Frostempfindlichkeitsklasse)? d) Klassifizieren Sie die in der Anlage 1 dargestellten Böden nach DIN

4 Der in der Anlage dargestellte anstehende Boden soll zur Erhöhung der Tragfähigkeit und zur Verminderung der Frostgefährdung mit einem Splittgemisch verbessert werden. Anzustreben ist beim 2 mm Sieb ein Durchgang von 20 Gew. % des Boden-Splittgemisches. Wie groß müssen die Anteile von Boden und Splitt sein? Die sich daraus ergebende Gesamtkorngrößenverteilung ist zu bestimmen. Kornzusammensetzungen der Ausgangsmineralien Korndurchmesser Boden (Boden 1) Splittgemisch (Boden 2) mm # mm 22,4 100,0 100, ,0 90,0 11,2 100,0 60, ,0 40,0 5 80,0 20,0 2 35,0 5,0 0,71 15,0 2,0 0,25 10,0 1,0 0,063 8,0 0,5 Kornzusammensetzung der Mineralmischung gemäß der Anteile der Ausgangskörnungen in Gew.-% Korndurchmesser mm # mm 22, , ,71 0,25 0,063 % % % % % Σ 100 %

5 AUFGABE 4 Bemessungsaufgabe Auf einer Kreisstraße im Landkreis Waldeck-Frankenberg ist die Verkehrsbelastung stark angestiegen. Bei der Eröffnung der Straße 1974 lag der DTV noch bei 750 Fz/24 h und der LKW-Anteil bei 5 %. Auf Grund verschiedener Maßnahmen im Rahmen eines neuen Verkehrskonzeptes sind 5000 Fz/24 h hinzugekommen. Außerdem ist der LKW-Anteil auf 30 % angestiegen. Wegen der völligen Überlastung soll der gesamte Asphaltoberbau abgetragen und erneuert werden. Die Schottertragschicht soll im Straßenaufbau belassen werden. Beim Neubau sollen mindestens 45 Gew.-% des alten Asphaltaufbaues in der neuen Asphalttragschicht verwendet werden. Der Anteil an Recyclingmaterial darf dabei 30 Gew.-% nicht überschreiten. Im Jahr 1999 soll der Ausbau der Kreisstraße abgeschlossen sein und die Verkehrsübergabe erfolgen. Hinweis: Der DTV (SV) wurde für jede Fahrtrichtung getrennt erfasst. Die Kreisstraße wurde 1974 mit einer Fahrstreifenbreite von 3,50 m und einer Höchstlängsneigung von 3,50 % ausgebaut. Ihr Aufbau entspricht der heutigen Zeile 5 der RstO. Bestimmen Sie für den Ausbau der Kreisstraße die möglichen neuen Bauweisen nach RstO.

6 AUFGABE 5 Boden Die Anforderungen an den Verdichtungsgrad werden in den Zusätzlichen Technischen Vertragsbedingungen und Richtlinien für Erdarbeiten im Straßenbau (ZTVE-StB 94/98) formuliert. Sie haben die Aufgabe zu prüfen, ob der bei einer Straßenbaumaßnahme im Straßenunterbau verwendete Boden ausreichend verdichtet wurde. Der Verdichtungsgrad ist in den Bereich Planum bis 0,5 m Tiefe gemäß ZTVE-StB 94/98 Abschnitt einzustufen. Folgende Kenndaten aus dem Labor und von der Baustelle stehen Ihnen zur Verfügung. Laborwerte: Korndichte des Bodens: ρ s = 2,635 g/cm³ Feuchtdichte bei optimalem Wassergehalt nach dem Proctorversuch: ρ opt = 2,304 g/cm³ Optimaler Wassergehalt nach dem Proctorversuch: = ω Pr = 0,075 [-] Feldversuch Auf der Baustelle wurde nach dem Verdichten eine Trockendichte von ρ d = 2,073 g/cm³ nach DIN Teil 2 (Bestimmung der Dichte des Bodens, Feldversuche) festgestellt und 84 % Sättigung ermittelt. In der nachfolgenden Abbildung finden Sie die Siebanalyse des eingebauten Bodens: a) σςwelcher Verdichtungsgrad wurde erreicht? b) Wie groß muss der Verdichtungsgrad gemäß ZTVE-StB 94 mindestens sein? c) Werden die Anforderungen an den Verdichtungsgrad erfüllt? Sollten sich herausstellen, dass die Anforderungen nicht erfüllt werden, stellen Sie die Ursachen heraus und nennen Sie Möglichkeiten, wie der Verdichtungsgrad erhöht werden kann.

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