Prüfung im Modul Geotechnik III. im WS 2016/2017. am

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1 Fachbereich Bau- un Uweltingenieurwissenschaften Institut un Versuchsanstalt für Geotechnik Prof. Dr.-Ing. Rolf Katzenbach Franziska-Braun-Straße Darstat Tel Fax katzenbach@geotechnik.tu-arstat.e Prüfung i Moul Geotechnik III i WS 016/017 a Alle in er Aufgabenstellung angegebenen Werte sin charakteristische Größen. Nae, Vornae: Matrikelnuer:

2 Prof. Dr.-Ing. Rolf Katzenbach Institut un Versuchsanstalt für Geotechnik Technische Universität Darstat Prüfung i Moul Geotechnik III Nae, Vornae: Matrikelnr.: Aufgabe 1 (ax. 17 Punkte) Für ie in er Anlage argestellte Baugrube wure eine Mehrbrunnenanlage zur Entspannung es Grunwassers hergestellt. a) Mit welcher Gesatförerrate er Mehrbrunnenanlage uss as Grunwasser gepupt weren, ait für ie fertig gestellte Baugrube ie Nachweise er Sicherheit gegen Aufschwien un hyraulischen Grunbruch erfüllt weren? Nehen Sie zur Erittlung er Gesatförerrate eine Reichweite R von 93,0 an. b) Überprüfen Sie, ob er Grunwasserleiter währen es Betriebs er Mehrbrunnenanlage weiterhin gespannt bleibt. c) Überprüfen Sie as Fassungsverögen er Brunnen.

3 Prof. Dr.-Ing. Rolf Katzenbach Institut un Versuchsanstalt für Geotechnik Technische Universität Darstat Prüfung i Moul Geotechnik III Nae, Vornae: Matrikelnr.: Grunriss B Schnitt B-B 1,5 1,5 Br. 1 (r = 0,4 ) Br. Br. 3 (r = 0,4 ) (r = 0,4 ) 1,5 GOF ± 0,0-1,0 8,0 A A 11,0 GW -3,0 GW -7,5-6,5-8,0 GW -3,0 Sa 1,5 1,5 Br. 4 (r = 0,4 ) Br. 5 (r = 0,4 ) Br. 6 (r = 0,4 ) 1,5-11,5-11,0 Cl sisa 9,5 1,5 B 3,0 1,0 Filterstrecke -16,0 Cl Schnitt A-A -1,0 GOF ± 0,0 GW -3,0 GW -3,0 Sa -7,0 GW -7,5-6,5-8,0 Boenkennwerte San (Sa): Ton (Cl): San, schluffig (sisa): -11,5-11,0 Cl sisa = 18,5 /³ r = 19,5 /³ = 30,0 c = 0 /² -4 k = 1 10 /s = 0,0 /³ r = 1,0 /³ = 0,0 c = 0,0 /² -8 k = 10 /s I = 0,61 c = 19,5 /³ r = 0,5 /³ = 7,5 c =,5 /² -5 k = 5,6 10 /s -16,0 Anlage Cl zu Aufgabe 1

4 Prof. Dr.-Ing. Rolf Katzenbach Institut un Versuchsanstalt für Geotechnik Technische Universität Darstat Prüfung i Moul Geotechnik III Nae, Vornae: Matrikelnr.: Aufgabe (ax. 8 Punkte) Führen Sie für ie unten argestellte Spunwan in er Beessungssituation BS-P en Nachweis er Sicherheit gegen Versagen es Erwierlagers. Hinweis: Der Kraftansatzpunkt er Erauflagerkraft arf it z = 0,6 t 0 angenoen weren. p = 10,0 /² + 0,0-1, Ankerplatte MW -,5 GW -,5-4,5 Sa - 7,0 Boenkennwerte San (Sa): = 0,0 /³ r = 1,0 /³ = 3,5 c = 0 /² -5 k = 1 10 /s a = +/3 = -1/3 p

5 Prof. Dr.-Ing. Rolf Katzenbach Institut un Versuchsanstalt für Geotechnik Technische Universität Darstat Prüfung i Moul Geotechnik III Nae, Vornae: Matrikelnr.: Aufgabe 3 (ax. 0 Punkte) Für ie in er Anlage argestellte Situation (BS-P) soll er Nachweis er Gesatstansicherheit anhan es gekennzeichneten Gleitkörpers it e Laellenverfahren geführt weren.

6 Prof. Dr.-Ing. Rolf Katzenbach Institut un Versuchsanstalt für Geotechnik Technische Universität Darstat Prüfung i Moul Geotechnik III Nae, Vornae: Matrikelnr.:,0 0,6 M + 0,0 11 MW -3,0 r = 1,3 -,5 10 GW -3,0 10 F A. = 110,0 / - 8,0 Sa ,0 Systekennwerte: San (Sa): Schlitzwan: γ = 19 /³ γ = 5 /³ γ r = 0 /³ φ = 30 c = 0 Anlage zu Aufgabe 3

7 Prof. Dr.-Ing. Rolf Katzenbach Institut un Versuchsanstalt für Geotechnik er TU Darstat Aufgabe 1 a) Erittlung er notwenigen Grunwasserabsenkung Nachweis gegen Aufschwien BS-T: G,st = 1,05 G,stb = 0,95 BGS bei -7,0: Gstb 0, 518, 5 0, 519, ² 8 ³ ³ ³ Gst h w A h10 1 ² h10 ³ G, stb Gstb G, st Gst 0,958 h 7,4 1,0510 Die benötigte Absenkung es Grunwasserspiegels, u en Nachweis gegen Aufschwien zu erfüllen, beträgt soit: s (11, 0 1, 0) 7, 4, 58 BGS bei -6,0: Gstb 8 0, 518, 5 1 ² 91,5 ² ³ Gst h w A h10 1² h 10 ³ 0,9591,5 h 8, 6 1,0510 s (11,01,0) 8,6 1,74 Nachweis gegen hyraulischen Grunbruch BS-T: G,stb = 0,95 H = 1,9, a bei Ton it I c = 0,61 < 0,75 eine weiche Zustansfor vorliegt (siehe Tab. XV-1 i Skript) un soit er Baugrun ungünstig ist (siehe S.III-31). BGS bei -7,0: Gstb 0,518,5 0,59, ³ ³ ³ ² h Sst fs l iw l w l hw h10 l ³ H Sst G, stb Gstb 47 0,95 h,35 101,9 Die benötigte Absenkung es Grunwasserspiegels, u en Nachweis gegen hyraulischen Grunbruch zu erfüllen, beträgt soit: s (7, 5 1), 35 4,15 Moulprüfung in Geotechnik IV a Aufgabe 1 Bearb.: Re a / 4

8 Prof. Dr.-Ing. Rolf Katzenbach Institut un Versuchsanstalt für Geotechnik er TU Darstat BGS bei -6,5: Gstb 47 0,518,5 56, 5 ² ³ ² Sst h10 ³ 56,5 0,95 h,81 101,9 s (7,5 1),81 3, 69 MAßGEBEND: Nachweis gegen hyraulischen Grunbruch Für BGS bei -7,0: s = 4,15 Für BGS bei -6,5: s = 3,69 Erittlung er notwenigen Gesatförerrate Überprüfung, ob Forel nach SICHARDT gültig ist R Beingung: ln 1 x Fläche, welche von en Brunnen eingeschlossen wir, auf er sicheren liegen: F 14 (111) 448 ² F 448 ² Ersatzraius x 11,94 Reichweite R = 93,0 (gegeben) 93 ln, ,94 Forel kann angewenet weren! Gesatförerrate Da gespanntes Grunwasser vorliegt, gilt ie folgene Forel: s Qg k 1 ln R ln xi n 5 Durchlässigkeitsbeiwert er Ton-Schicht: k 5, 6 10 s Dicke er Schicht it gespannte Grunwasser: = 5,0 Anzahl Brunnen: n = 6 R = 93,0 Moulprüfung in Geotechnik IV a Aufgabe 1 Bearb.: Re a / 4

9 Prof. Dr.-Ing. Rolf Katzenbach Institut un Versuchsanstalt für Geotechnik er TU Darstat Bestiung von ax ln(x i ) Kritische Punkte: Grunriss B 1,5 1,5 Br. 1 (r = 0,4 ) Br. (r = 0,4 ) C Br. 3 (r = 0,4 ) 1,5 8,0 A A B A 11,0 1,5 1,5 Br. 4 (r = 0,4 ) Br. 5 (r = 0,4 ) Br. 6 (r = 0,4 ) 1,5 B 9,5 1,5 1,0 3,0 Punkt A Brunnen x y x i ln x i 1 0 5,5 5,5 1, ,04, ,76 3, ,5 5,5 1, ,04, ,76 3,49 15,5 Punkt B Brunnen x y x i ln x i 1 3 5,5 3,47 3,48 1 7,14 3, , ,5 3,47 3, ,14 3, ,95 17,06 Punkt C Brunnen x y x i ln x i 1 1,5 0 1,5 3,07 10,5 1,5 10,61, ,5 1,5 10,61,36 4 1,5 11 4,15 3, ,5 1,5 16,3, ,5 1,5 16,3,79 16,55 Moulprüfung in Geotechnik IV a Aufgabe 1 Bearb.: Re a / 4

10 Prof. Dr.-Ing. Rolf Katzenbach Institut un Versuchsanstalt für Geotechnik er TU Darstat Bei BGS von -7,0 it s A = 4,15: Q g 5 4,15 3 ³ 5,610 5,0 3, ln 93,0 15,5 s 6 Bei BGS von -6,5 it s B = 3,69: Q g 5 3, 69 3 ³ 5,610 5,0 3, ln 93,0 17,06 s 6 3 ³ Maßgeben ist soit ie notwenige Gesatförerrate von 3, s b) Überprüfung, ob Grunwasser noch gespannt ist Grunwasser ist gespannt, wenn folgenes erfüllt ist: H0 Q 1 H0 HR (ln R ln xi ) k n Da bei Brunnen bzw. 5 ie größte Absenkung es Grunwassers zu erwarten ist, wir ie Überprüfung an iesen Brunnen urchgeführt. Brunnen Brunnen x y x i ln x i ,5 11,1, r 0 = 0,4-0, , ,5 16,65, , ,4 3,3 13,1 3 ³ 3, ,0 s H ln93,0 13,1 9,9 5,0 5 5,610 5,0 6 s Das Grunwasser ist soit noch gespannt! c) Überprüfung es Fassungsverögens 5 k 5,610 Q r0 0,45, ³ Q 3, ³ Q 6,710 6,410 s 6 6 s Das Fassungsverögen eines Brunnens ist soit ausreichen. Moulprüfung in Geotechnik IV a Aufgabe 1 Bearb.: Re a / 4

11 Prof. Dr.-Ing. Rolf Katzenbach Institut un Versuchsanstalt für Geotechnik er TU Darstat Aufgabe Nachweis er Sicherheit gegen Versagen es Erwierlagers Erruckbeiwerte: 0 3,5 0 K agh = K aph = 0,5 a 3 1 p 3 4,6 K pgh Aktiver un passiver Erruck: eah ( z 0 ) pkaph 100,5,5 ² eah ( z,5 ),50,50,515 ² eah ( z 4,5 ) ,5 0,5 ² eah ( z 7 ) 0,5 11,50, 5 7, 4 ²,5 15 0,5 e ( z 4,5 ) 0 ph eph ( z 7,0 ),5114,6 17,1 ² 1 E ph, k 17,1,5 158,8 17,1 e [/²] ph e [/²] ah 7,4 Erruckulagerung 1 1 Eah, k, obgs (,5 15),5 (15 0,5),0 57, 4 hk 1, 0, 7 H 4,5 H h k e ho H/ h Für Spunwan it 0, k eho 0,3 gilt nach Abb.XI-14: 1, 5 H e hu e hu H/ H H Eah, k, obgs eho ehu 4,5 4,5 57, 4 (1,5 ehu ) ehu ehu 10,, eho 15,3 ² ² Moulprüfung in Geotechnik III a Aufgabe Bearb.: Re a /

12 Prof. Dr.-Ing. Rolf Katzenbach Institut un Versuchsanstalt für Geotechnik er TU Darstat Auflagerkraft A h,k E ah1 E ah z z 1 E E E ah1 ah ah3 15,3, 5 34, 4 10,, 5,95 1 0,5 7,4,5 59,9 z 3 B h,k z E ah3 z 0,6 (74,5 ) 1,5, 5 z1 1, 0,075, 5 z, 5 1,,175,5 7, 4 0,5 z3 7 1, 4,61 3 7, 4 0,5 M B A hk, Nachweis B E B B 0 34,4 0,075,95,175 59,9 4,61 4,5 1,5 1, 0 67, 4 h, hk, G ph, B 67,41,35 91,0 Eph, k 158,8 113,5 1, 4 E Re, h, ph, hk, Nachweis ist erfüllt! Moulprüfung in Geotechnik III a Aufgabe Bearb.: Re a /

13 Prof. Dr.-Ing. Rolf Katzenbach Institut un Versuchsanstalt für Geotechnik er TU Darstat Aufgabe 3 Laellenverfahren an eine kreisförigen Gleitkörper,0 0,6 M + 0,0 +ϑ i 11 MW -3,0 r = 1,3 -,5 10 GW -3,0 10 F A. = 110,0 / - 8,0 Sa ,0 Scherparaeter: tan tan 30 tan 4,8 1, c c Laelle 1: 1 p Da er Gleitkreis steiler ist als er Gleitflächenwinkel es Erwierstans, uss statt er Laelle er Erwierstan angesetzt weren. 0 P k pg, h tan ² 45, Ep, h² kpgh,,7², ,3 ME E,, 89,3 (8,7 ) 875,14 p p a 3 Moulprüfung in Geotechnik III a Aufgabe 3 Bearb.: Fs a / 3

14 Prof. Dr.-Ing. Rolf Katzenbach Institut un Versuchsanstalt für Geotechnik er TU Darstat Laelle 11: Anker Da an ieser Stelle ausschließlich ie Stansicherheit berechnet wir, arf er Ausnutzungsgra it 1 angesetzt weren. F sin tan 1110 sin10tan 4,8 1,3 137,5 cos tan sin cos 691 tan 4,8sin 69 R r F cos 1, 3110 cos691058, Ai, Ai i, RM,, r i i, i M,3, Ai, i Ai i Für ie aneren Laellen gilt: R i, Ai, Ai i, M, r i cosi tan, i sini E r G sin M, i, i i ( G F sin ) tan Laelle h 1 * h * b* ϑ i G G i, G i, * sin (ϑ i ) R M,,i /r [] [] [] [ ] [/³] [/] [/] [/],7 3, ,6 40,94 3 3,6 4, ,93 4,04 4 4,1 4, ,3 40,60 5 4,3 4, ,3 37, ,1 9 0, , ,3 7, ,3 5, ,7 3, ,8 69 3, ,45 4,13 54, ,91 11, ,58 113, , 105, ,97 95,74 131,4 1,67 76,88 616,9 78,3 Moulprüfung in Geotechnik III a Aufgabe 3 Bearb.: Fs a / 3

15 Prof. Dr.-Ing. Rolf Katzenbach Institut un Versuchsanstalt für Geotechnik er TU Darstat Daraus folgt: ( G F sin ) tan R r r F M i, Ai, Ai i, M, Ai, cosi Ai Ep, i cosi tan, i sini RM, 1, 378, 3 137, 5 58, 875,14 108,1 E rg sin 1,3616,9 7588,14 M, i, i i Nachweis: E R M, M, 7588,14 108,1 Moulprüfung in Geotechnik III a Aufgabe 3 Bearb.: Fs a / 3