Hausarbeit Bodenmechanik & Grundbau Aufgabe 5 Seite 1 Lehrstuhl für Grundbau, Boden- und Felsmechanik Ruhr-Universität Bochum Vorname:... Name:... Matr.-Nr.:... E-mail:... Studiengang:... Ausgabedatum: 10.07.2014 Abgabedatum vorlesungsbegleitend: 21.07.2014 Gültigkeit bis: 30.09.2014 Freiwillige studienbegleitende Hausarbeit (PO 2013) Grundlagen Bodenmechanik & Grundbau (Version 7 Aufgabe 5) Aufgabe 5 anerkannt
Hausarbeit Bodenmechanik & Grundbau Aufgabe 5 Seite 2 Lehrstuhl für Grundbau, Boden- und Felsmechanik Ruhr-Universität Bochum Regelung zur Bearbeitung der Hausarbeit für die Studiengänge BI BSc. und UTRM BSc.: 1. Die Hausarbeit im Fach Bodenmechanik & Grundbau wird vorlesungsbegleitend in fünf Teilen ausgegeben. Zur Bearbeitung gibt es folgende alternative Möglichkeiten: (a) Bearbeitung vorlesungsbegleitend empfohlen Um Bonuspunkte für die Modulprüfung zu erhalten, muss die freiwillige studienbegleitende Hausarbeit bis spätestens 21.07.2014 abgegeben und als erfolgreich bearbeitet bewertet worden sein. Die Bonuspunkte bleiben auch für folgende Prüfungsversuche bestehen. (b) Bearbeitung innerhalb eines Semesters Wird die freiwillige studienbegleitende Hausarbeit nicht bis zum 21.07.2014, aber noch innerhalb des Semesters, bis spätestens 30.09.2014, abgegeben und als erfolgreich bearbeitet bewertet, werden die Bonuspunkte für die folgenden Prüfungsversuche anerkannt. Nach Ablauf des Semesters verliert die freiwillige studienbegleitende Hausarbeit ihre Gültigkeit. 2. Falls weniger als 80 % der freiwilligen studienbegleitenden Hausarbeit korrekt bearbeitet werden, gilt diese Version als insgesamt nicht erfolgreich bearbeitet. Falls mindestens 80 % der freiwilligen studienbegleitenden Hausarbeit korrekt bearbeitet werden, gilt sie als erfolgreich bearbeitet. Es besteht keine Möglichkeit für eine Nachbesserung einer freiwilligen studienbegleitenden Hausarbeit nach dem Abgabetermin. Die durchgesehene und mit Korrektureintragungen versehene freiwillige studienbegleitende Hausarbeit darf an einem vereinbarten Termin eingesehen werden. 3. Die Hausarbeit ist handschriftlich anzufertigen, mit einem Rechner angefertigte Arbeiten werden nicht gewertet. 4. Die in den Aufgaben zu verwendenden Parameter A,B und C ergeben sich aus der Matrikelnummer nach folgendem Schlüssel. Der Parameter D ist bereits vorgegeben. Matrikel-Nr. 1 0 8 0 4 Parameter - - - - - - - - - A B C D
Hausarbeit Bodenmechanik & Grundbau Aufgabe 5 Seite 3 Lehrstuhl für Grundbau, Boden- und Felsmechanik Ruhr-Universität Bochum Regelung zur Bearbeitung der Hausarbeit für den Studiengang Geowissenschaften MSc.: 1. Geowissenschaftler, die im Sommersemester 2014 die Vorlesungen Bodenmechanik und Grundbau erstmalig belegt haben und bis zum 06.08.2014 die freiwillige studienbegleitende Hausarbeit abgegeben haben und diese als erfolgreich bearbeitet anerkannt wurde (80% richtig bearbeitet), nehmen an der Bonuspunkteregelung zur Klausur am 02.09.2014 teil. Die Bonuspunkte bleiben auch für folgende Prüfungsversuche bestehen. Die Abgabefrist 06.08.2014 gilt nur für Geowissenschaftler. An der Bonuspunkteregelung dürfen nur die Studierenden teilnehmen, die im Sommersemester 2014 die Vorlesungen Grundbau und Bodenmechanik erstmalig belegt haben. Sie gilt nicht für die Hörer der früheren Semester. 2. Wird die freiwillige studienbegleitende Hausarbeit nicht bis zum 06.08.2014, aber noch innerhalb des Sommersemesters, spätestens bis 30.09.2014 abgegeben und als erfolgreich bearbeitet bewertet, werden die Bonuspunkte für die folgenden Prüfungsversuche anerkannt. Nach Ablauf des Semesters verliert die freiwillige studienbegleitende Hausarbeit ihre Gültigkeit. 3. Die Bonuspunkte werden getrennt nach Bodenmechanik und Grundbau bewertet und angerechnet. Deshalb ist es z.b. möglich, den Teil Bodenmechanik der Hausarbeit bis zum 06.08.2014 abzugeben und den Teil Grundbau bis zum 30.09.2014 abzugeben. Für die Klausur am 02.09.2014 können aber nur Teile der Hausarbeiten berücksichtigt werden, welche bis zum 06.08.2014 abgegeben wurden. Dabei gilt auch, dass die 80% richtige Bearbeitung für jeden Teil getrennt erfüllt sein muss. Eine Nachbesserung einer einmal abgegebenen Arbeit ist nicht möglich. 4. Desweiteren gelten die Punkte 2. - 4. der Regelung zur Bearbeitung der Hausarbeit für die Studiengänge BI BSc. und UTRM BSc..
Aufgabe 5: Zur Gründung eines Bauwerks wird die in Abbildung 5.1 und 5.2 dargestellte Baugrube errichtet und durch eine Schlitzwand mit einer Dicke von 0,5 m gesichert. Die Bodenplatte mit einer Dicke von 1,0 m wird zur Trockenhaltung der Baugrube als Dichtsohle ausgeführt. Die Einbindetiefe der Schlitzwand beträgt 18,0 m. Der Aushub für die Bodenplatte beträgt 15,0 m. Um die Baugrube gegen Auftrieb zu sichern, ist eine Grundwasserabsenkung geplant. Die Anordnung ist in Abbildung 5.1 skizziert. Die rechteckige Brunnenachse verläuft im Abstand von 1,5 m zu den Außenabmessungen der Schlitzwand. Für jede Seite ist mittig ein 23,0 m tiefer Brunnen vorgesehen (insgesamt 4 Brunnen). Der Grundwasserspiegel in einer Tiefe von -3,0 m soll um 4,0 + 0,2 * B [m] abgesenkt werden. Im Einzelnen sind folgende Punkte zu bearbeiten: a) Ermitteln Sie anhand eines Pumpversuches die Durchlässigkeit des anstehenden Bodens. Die Daten des Versuches sind in Tabelle 5.1 zusammengefasst. Das Bodenprofil entspricht Abbildung 5.2. Hinweis: Gehen Sie für die folgenden Aufgabenteile von einer Durchlässigkeit k = 2,0 * 10-4 m/s aus. b) Ermitteln Sie den notwendigen Durchmesser der 4 Brunnen, damit das vorgesehene Absenkziel von 4,0 + 0,2 * B [m] erreicht wird. c) Führen Sie den Nachweis der Sicherheit gegen Auftrieb. Gehen Sie dazu im Bereich der Baugrube von einem konstanten Grundwasserspiegel in Höhe des Absenkziels aus. Gegebene Parameter: ϕ' = 40 ; K ah = 0,18 γ = 19 kn/m³ γ' = 11 kn/m³ γ Beton = 24 kn/m³ Hinweis: Der Nachweis zur Sicherheit gegen Auftrieb soll nicht pro laufenden Meter berechnet werden, sondern für die gesamte Konstruktion. 1
Brunnen Piezometerrohr a Piezometerrohr b Entfernung zum Brunnen [m] - 10,0 5,0 Abstand Grundwasserspiegel - Felshorizont [m] - 18,0 + 0,2 A 15,5 + 0,2 * C Pumpmenge [m³/s] 0,1 - - Tiefe [m] 33,0 - - Tabelle 5.1: Daten eines Pumpversuches Abbildung 5.1: Draufsicht auf die geplante Baugrube (nicht maßstäblich) 2
Abbildung 5.2: Schnitt A-A der geplanten Baugrube (nicht maßstäblich) 3