B.Sc.-Modulprüfung Geotechnik II

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1 Fachbereich Bau- und Uweltingenieurwissenschaften Institut und Versuchsanstalt für Geotechnik Prof. Dr.-Ing. Rolf Katzenbach Franziska-Braun-Straße Darstadt Tel Fax katzenbach@geotechnik.tu-darstadt.de B.Sc.-Modulprüfung Geotechnik II i WS 05/06 a Nae, Vornae: Matrikelnuer:

2 Prof. Dr.-Ing. Rolf Katzenbach Institut und Versuchsanstalt für Geotechnik der TU Darstadt Prüfung Geotechnik II Nae, Vornae: Matrikelnr.: Aufgabe (ax. 7 Punkte) Eritteln Sie die axial zulässige Beanspruchung V k nach de Nachweis der Sicherheit gegen Grundbruch für die Beessungssituation BS-P für das dargestellte Streifenfundaent. 4,0 V =? k +00,5 NHN,5 M k= 0,5 Vk +00,0 NHN GW +98,0 NHN ( ) Sa Bodenkennwerte Sand (Sa): = 9 /³ r = 0 /³ = 3 c = 0 /² Hinweis: Das Eigengewicht des Fundaentes ist bereits in V k enthalten.

3 Prof. Dr.-Ing. Rolf Katzenbach Institut und Versuchsanstalt für Geotechnik der TU Darstadt Prüfung Geotechnik II Nae, Vornae: Matrikelnr.: Aufgabe (ax. 7 Punkte) Überprüfen Sie it Hilfe des Mohr schen Spannungskreises, ob sich die konjugierte Gleitfläche frei i Boden ausbilden kann, und führen Sie anschließend die Nachweise gegen Gleichgewichtsverlust durch Kippen sowie der Sicherheit gegen Gleiten. GOF ± 0,0 0 3,0 Sa -3,0,0 0,5-4,0 0,5,0 Bodenkennwerte Sand (Sa): = 9 /³ r = 0 /³ = 30 c = 0 /² a = /3 p = -/3 Hinweise: - Der charakteristische Sohlreibungswinkel darf it angenoen werden. - Die Wichte der Stützauer darf it 5 /³ angenoen werden.

4 Prof. Dr.-Ing. Rolf Katzenbach Institut und Versuchsanstalt für Geotechnik der TU Darstadt Prüfung Geotechnik II Nae, Vornae: Matrikelnr.: Aufgabe 3 (ax. Punkte) In der Anlage ist eine Baugrube dargestellt. Der Wasserdruck unterhalb der sandigen Schluffschicht wird geessen. a) Bis zu welcher Höhe darf der Wasserdruck i Punkt A axial ansteigen, dait die Sicherheit gegen hydraulisch verursachtes Versagen noch nachgewiesen werden kann? b) Skizzieren Sie die qualitative Wasserdruckverteilung auf die Verbauwand für den i Aufgabenteil a) erittelten Wasserdruck. c) Wie groß ist die in die Baugrube einströende Wasserenge für den i Aufgabenteil a) erittelten Wasserdruck? d) Nennen Sie eine Maßnahe, die ergriffen werden kann, wenn der Wasserdruck über den i Aufgabenteil a) erittelten Wasserdruck ansteigt.

5 Prof. Dr.-Ing. Rolf Katzenbach Institut und Versuchsanstalt für Geotechnik der TU Darstadt Prüfung Geotechnik II Nae, Vornae: Matrikelnr.: 8,0 GOF ± 0,0 GOF ± 0,0 GW - 3,0 ( ) GW - 3,0 ( ) - 5,5 Sa GW - 6,0 ( )? - 9,0-0,0 sasi -,0 A -,0 Bodenkennwerte Sand (Sa): = 9,0 /³ r = 0,0 /³ ' = 3,5 c ' = 0 /² -4 k = 0 /s Schluff, sandig (sasi): = 0,0 /³ r =,0 /³ ' = 0,0 c ' = 5,0 /² -6 k = 0 /s Sa

6 Prof. Dr.-Ing. Rolf Katzenbach Direktor des Institutes und der Versuchsanstalt für Geotechnik der TU Darstadt Aufgabe M 0,5V b' be b 4 3 V V a 45 6 p 45 9 b' 3 r0 3, cos cos 6 a 0 0 tan 6 r 30 r e 4,3 tan 3 r 60 r e 6,0 Erittlung der ittleren Wichte: 5, 7, 5 A 6,3 ², 73, 3 3, 34, 4,3 A 0,50,95,7,6 3 4, 0,5 35, 4 38,9 ² A55, ² 6,3 ² 9 38,9 ² 0 A A ' ³ ³,7 A 55, ² ³ ittel Grundbruchwiderstand R n R a' b' ( b' N dn c N ) n b d c a ' Da ein Streifenfundaent vorliegt. b' 3,7 ³ 9 ³ d, 0 c 0 N b0 Nd0 Modulprüfung in Geotechnik II a Nb Nb0b ibb b Nb0,0,0,0,0 Nd Nd0d id d d Nd0, 0, 0, 0, 0 tan Nd 0 tan ² 45 e 3, tan 3,9 Aufgabe Bearb.: Fs a /

7 Prof. Dr.-Ing. Rolf Katzenbach Direktor des Institutes und der Versuchsanstalt für Geotechnik der TU Darstadt Rn 3, 7 33, 9 9 3, 9, ³ ³ Nachweis der Grundbruchsicherheit V V d k R d R G nk, Rv, Rnk, Vk, 35, 4 9, Vk, 4, 35 Vk 540,3 Modulprüfung in Geotechnik II a Aufgabe Bearb.: Fs a /

8 Prof. Dr.-Ing. Rolf Katzenbach Direktor des Institutes und der Versuchsanstalt für Geotechnik der TU Darstadt Aufgabe Ausbildung der konjugierten Gleitfläche GOF ± 0,0 0 Gleitfläche Fiktive Wand 3,0 Sa -3,0,0 0,5 ϑ a ' A -4,0 0,5,0 Spannungen in Punkt A: z 3,5tan 0 3,50,353,85 zcos ² 9 3,85cos ²(0 ) 7 ³ ² zcos sin 9 3,85cos(0 ) sin(0 ) ³ ² Modulprüfung in Geotechnik II a Aufgabe Bearb.: Fs a / 4

9 Prof. Dr.-Ing. Rolf Katzenbach Direktor des Institutes und der Versuchsanstalt für Geotechnik der TU Darstadt ϑ a = 64 Die konjugierte Gleitfläche schneidet soit nicht die Winkelstützauer. Das heißt, dass die konjugierte Gleitfläche sich frei i Boden ausbilden kann. Die Erddruckerittlung auf die fiktive Wand ist dait öglich. Nachweis gegen Gleichgewichtverlust durch Kippen Fiktive Wand: ' 30, 0, 0, a Kagh 0,34 3 Sohlplatte: ' 30, 0, 0, a Kagh 0,3 3 z [] e agh [/²] 0 0-3,85 oben 3,85 9 0,34 4,9 ³ -3,85 unten 3,85 9 0,3 3,4 ³ 4,35 4,35 9 0,3 6,4 ³ Modulprüfung in Geotechnik II a Aufgabe Bearb.: Fs a / 4

10 Prof. Dr.-Ing. Rolf Katzenbach Direktor des Institutes und der Versuchsanstalt für Geotechnik der TU Darstadt E E E E ah av ah ah 4,9 3,85 48 ² E tan 8,5 3,4 6,4 ² ² 0,5,5 E tan 4,5 3 av ah Gewichtskräfte: Stützauer: G 40,55 50 ² G 0,55 5 ² Boden: GB 0,50,359 6,65 ³ GB 3,59 33 ³ Modulprüfung in Geotechnik II a Aufgabe Bearb.: Fs a / 4

11 Prof. Dr.-Ing. Rolf Katzenbach Direktor des Institutes und der Versuchsanstalt für Geotechnik der TU Darstadt Hebelare in Bezug auf Punkt B: Eah : z 0,5 3,85,78 3 E : x,5 av E : z 0,5 ah E : x,5 av G : x 0,5 G : x 0,5,0,5 GB : x 0,5,0,8 3 G : x 0,5,0,5 B Nachweis der Sicherheit gegen Gleichgewichtsverlust durch Kippen E E dst G, dst stb G, stb BS-P + EQU: Gdst, Gstb,, 0,9 Estb G0, 5G,5GB,8GB,5Eav,5Eav,5 93,97 Edst Eah,78Eah0, 5 88,6 97,4 64,6 Nachweis erfüllt! Nachweis der Sicherheit gegen Gleiten H R R d d p, d R p,d wird nicht angesetzt. Rk V tan s, k 7, 65 tan(30 ) 3, 4 Hk Eah Eah 48,5 60,5 Rk H k, 35, 8,5 9,5 Nachweis erfüllt! Modulprüfung in Geotechnik II a Aufgabe Bearb.: Fs a / 4

12 Prof. Dr.-Ing. Rolf Katzenbach Institut und Versuchsanstalt für Geotechnik der TU Darstadt Aufgabe 3 I Noveber 05 wurden neue Teilsicherheitsbeiwerte festgelegt. I Folgenden wird noch it de alten Teilsicherheitsbeiwert H gerechnet. a) u A = Druck des Grundwassers in Punkt A Nachweis de der Sicherheit gegen Aufschwien (UPL) Gdst G, dst Gstb G, stb BS-T: Gdst,, 05 Gstb, 0,95 Gstb 0, , 5 Stabilisierende Einwirkungen ³ ³ ³ ² G u Destabilisierende Einwirkungen dst ua,05 90,5 0,95 ² 90,5 0,95 ² u A 8, 05 ² A Nachweis der Sicherheit gegen hydraulischen Grundbruch (HYD) ' Sdst H Gstb G, stb h Sdst fs l w l hw l Bei h handelt es sich u den Potentialunterschied zwischen de Grundwasser unterhalb des sandigen Schluffs (sasi) und de stehenden Grundwasser oberhalb dieser Schicht innerhalb der Baugrube. Sdst h 0 ³ ' Gstb 0, , 5 ³ ³ ³ ² Für BS-T und ungünstiger Boden: H, 6 (neuer Wert seit /05 =,9), 0,95 h 0,6 50,5 0,95 ³ ² 50,5 0,95 ² h 3, 0, 6 0 ³ Gstb Soit darf h axial 3,0 groß sein, was eine axialen Wasserdruck i Punkt A von u A = 70 /² entspricht und als geringster zulässiger Wert soit aßgebend ist. Modulprüfung in Geotechnik II a Aufgabe 3 Bearb.: a /

13 Prof. Dr.-Ing. Rolf Katzenbach Institut und Versuchsanstalt für Geotechnik der TU Darstadt b) 8,0 GOF ± 0,0 GOF ± 0,0 GW - 3,0 ( ) GW - 3,0 ( ) - 5,5 Sa GW - 6,0 ( ) 30 /² - 9,0 70 /² - 0,0 sasi 80 /² -,0 A 80 /² -,0 c) h 6 6,03,0 Q va kia k A0 8 l s, 0 5 ³ Q, 40 s d) Es gibt ehrere ögliche Maßnahen: Baugrube fluten führt zu einer Verkleinerung von h ' Auflast, also G stb, erhöhen z.b. Sauberkeitsschicht Modulprüfung in Geotechnik II a Aufgabe 3 Bearb.: a /