Beschreibung und Klassifikation

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Marie Fuhrmann
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1 Beschreibung und Klassifikation Bodenmechanik für Bauingenieurinnen und Bauingenieure 4. Semester Departement BAUG Beschreibung und Klassifikation 1

2 1 Zusammenfassung Ziel der ersten Laborübung im Bereich der Grundlagen der Bodenmechanik ist es, den Studierenden das Wesentliche der Geotechnik näher zu bringen: Der Boden und seine Bestandteile. Mittels einfacher Versuche soll eigenständig erfahren werden, wieso Böden in verschiedene Klassen eingeteilt werden, welches die Eigenschaften dieser Klassen sind und wie diese Einteilung vorgenommen wird (Feldklassifikation). Dazu gehören Beobachtungen (sehen, tasten, riechen...), Messungen, Berechnungen und Diskussion. Zudem soll ein Gefühl für den Boden und seine Zustände entwickelt werden; dies vor allem im Zusammenhang mit dem Wassergehalt. Dadurch wird der Weg zu einer ingenieurmässigen Beurteilung des Bodens und seiner Eigenschaften erleichtert ( engineering judgement ). Beschreibung und Klassifikation 2

3 2 Allgemeine Information 2.1 Gruppeneinteilung Gearbeitet wird in Gruppen. Die Einteilung der Gruppen erfolgt durch die Assistenz und wird auf der GEOTip-Webseite veröffentlicht. Sie bleibt auch für die nachfolgenden Laborübungen bestehen. Die Teilnahme an den Übungen ist obligatorisch: Es wird eine Präsenzkontrolle durchgeführt. Vom Laborbericht muss 1 Exemplar pro Gruppe am nachfolgenden Tag bis 17:00 Uhr abgegeben werden (grauer Kasten C-Stock beim Treppenhaus 10, neben Tür C 10.7). Die Namen der beteiligten Studierenden, sowie die Gruppennummer muss angegeben werden. Es liegt an den einzelnen Studierenden, sich Kopien zu beschaffen. Für die Übung ist ein Taschenrechner, Schreibzeug und das jeweilige Skript erforderlich. Eine weitere Voraussetzung ist die Lösungen der GEOTip-Übungen zum entsprechenden Kapitel. 2.2 Termine + Lokale Siehe im GEOTip im Kurs unter Allgemeines -> Labor. Die Übungen finden in den Räumen HIF B23, B25 und B29 statt. 2.3 Ablauf Der Ablauf der Übungen ist wie folgt vorgesehen: Einführung in die Aufgabenstellung durch die Assistenz. Bearbeiten der gestellten Aufgaben. Die jeweiligen Gruppen bearbeiten die Aufgaben autonom; für allfällige Hinweise und Fragen steht ein Assistierender pro Raum zur Verfügung. Die Aufgaben sind auf den beiliegenden Formularen zu lösen (Antwortfelder auf Aufgabenstellung / leere Siebkurven). Aufräumen der Übungslokale. Die Übung ist dann erfüllt, wenn alle Aufgaben gemäss Aufgabenstellung abgeschlossen und die benutzten Räume und Geräte gereinigt worden sind. Beschreibung und Klassifikation 3

4 3 Aufgaben 3.1 Beschreibung und Klassifikation Für jeweils 2 Gruppen liegen Kisten mit 5 verschiedenen Materialien bereit. Folgende Punkte sind zu bearbeiten: 1. Beschreiben Sie Grösse und Form der einzelnen Körner aller Materialien. Grösse Form 2. Korngrössenverteilung von grobkörnigen Böden: Zeichnen Sie für 3 grobkörnige Materialien die Siebkurven bez. Korngrössenverteilungen auf dem beiliegenden Formular. Die vorhandenen Korngrössen und Massen sind abzuschätzen. (Hinweis: Bestimmen Sie 3 Stützstellen an denen Sie die Masseanteile abschätzen.) Berechnen Sie anhand der von Ihnen gezeichneten Korngrössenverteilungen Ungleichförmigkeitszahl, Krümmungszahl und schätzen Sie die Grössenordnung der Durchlässigkeit der Materialien ab (siehe Seite 8). Ungleichförmigkeitszahl Krümmungszahl Durchlässigkeit Beschreibung und Klassifikation 4

5 3. Für die Klassifikation gemäss EN (Identifikation der Lockergesteine: Labormethode) werden Siebsätze benötigt, welche zur Demonstration bereit stehen. 4. Ihr Assistent wird Ihnen nun eine kleine Einführung in die für diese Übung relevanten Normen geben. 5. Beschreiben und benennen Sie nun die von Ihnen untersuchten Materialien. Ihre Zusammenfassung sollte folgende Angaben beinhalten: - Hauptbestandteile des Bodens; - Nebenbestandteile des Bodens; bezüglich der Materialien 5 und 6 auch: - Zustand des Bodens (Konsistenz); - Trockenfestigkeit - Plastizität Beschreibung und Klassifikation 5

6 3.2 Konsistenzgrenzen Zur Klassifikation von feinkörnigen Böden können die Fliessgrenze und die Ausrollgrenze bestimmt werden. 1. Der Fallkonusversuch dient zur Bestimmung der Fliessgrenze. Führen Sie den Versuch mit Material Nr.6 für einen Wassergehalt durch. Bestimmen Sie mit Hilfe der Ergebnisse dieses Versuchs und den Ergebnissen vorheriger Versuche für zwei weitere Wassergehalte, die Ihnen zur Verfügung gestellt werden, die Fliessgrenze des Material Nr Bestimmen Sie die Ausrollgrenze des Materials Nr. 6. Dafür steht Ihnen das Material, eine Zeitung, Waaggläser, Waage und Mikrowelle zur Verfügung. 3. Betrachten Sie die Materialien, die auf dem Flur ausgestellt sind. - welche Materialien gehören zu den feinkörnigen Böden - welches feinkörnige Material hat die grösste Fliessgrenze - welches feinkörnige Material hat den grössten Plastizitätsindex Beschreibung und Klassifikation 6

7 3.3 Dichtebestimmung Der Sand und ein Moränenmaterial sollen in ein Plastikrohr einmal so locker wie möglich und einmal so dicht wie möglich eingefüllt werden. Für die Verdichtung kann ein Stempel zur Hilfe genommen werden. Festzuhalten ist das Zusammenspiel zwischen Verdichtbarkeit und Kornform bzw. Korngrössenverteilung. Berechnen Sie die erzielte Dichte. Es stehen hierfür Waage und Lineal zur Verfügung. Bodenart Volumen [cm 3 ] Masse [g] Dichte [g/cm 3 ] locker verdichtet locker verdichtet Beschreibung und Klassifikation 7

8 4 Formeln, Werte und Tabellen d60 Ungleichförmigkeitszahl: cu d 10 Krümmungszahl: c k 2 d30 d d Durchlässigkeit: Tone / tonige Silte mittlerer-hoher Plastizität m/s Tonige Silte kleiner-mittlerer Plastizität m/s Silte m/s Saubere Sande m/s Saubere Kiese m/s Beschreibung und Klassifikation 8

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