B.Sc.-Modulprüfung Geotechnik II im WS 2018/2019 am 28.03 · Prof. Dr.-Ing. Hauke Zachert Institut und Versuchsanstalt für Geotechnik der Technischen Universität Darmstadt Prüfung

B.Sc.-Modulprüfung Geotechnik II

im WS 2018/2019

am 28.03.2019 Name, Vorname: __________________________________________ Matrikelnummer: __________________________________________

Fachbereich Bau- und Umwelt-ingenieurwissenschaften Institut und Versuchsanstalt für Geotechnik Prof. Dr.-Ing. Hauke Zachert Franziska-Braun-Straße 7 64287 Darmstadt Tel. +49 6151 16 22810 Fax +49 6151 16 22813 E-Mail: [email protected] www.geotechnik.tu-darmstadt.de

Prof. Dr.-Ing. Hauke Zachert Institut und Versuchsanstalt für Geotechnik der Technischen Universität Darmstadt

Prüfung im Modul Geotechnik II 28.03.2019 Seite 2

Name, Vorname: Matrikelnr.:

Aufgabe 1 (max. 8 Punkte) Für die in der Anlage dargestellten Streifenfundamente sind die charakteristischen Grundbruchwiderstände zu bestimmen. Folgende Aufgabenteile sind zu bearbeiten:

a) Berechnen Sie für den Fall 1 den charakteristischen Grundbruchwiderstand.

b) Inwieweit verändert sich im Fall 2 der charakteristische Grundbruchwiderstand im Vergleich zu Fall 1.

c) Inwieweit verändert sich im Fall 3 der charakteristische Grundbruchwiderstand im

Vergleich zu Fall 1.

d) Inwieweit verändert sich im Fall 4 der charakteristische Grundbruchwiderstand im Vergleich zu Fall 1.

e) Zeichnen Sie in die Anlage zu allen Fundamenten qualitativ die Grundbruchfigur ein.

Hinweis: - Die Aufgabenteile b), c) und d) können ohne Berechnungen gelöst werden.

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Anlage zu Aufgabe 1



Aufgabe 2 (max. 15 Punkte)

Führen Sie für die unten dargestellte Unterfangung die nachfolgenden Nachweise im ULS.

a) Nachweis der Sicherheit gegen Gleiten.

b) Nachweis der Sicherheit gegen Gleichgewichtsverlust durch Kippen.

Hinweis: - Die Resultierende der aktiven Erddruckkraft darf vereinfacht 2,0 m unter GOF angenommen werden

-2,0 m

1,0 m

1,5 m

-3,0 m

GOF ± 0,0 m

(28.03.2019)GW -2,5 m

(28.03.2019)GW -2,5 m

Sa

siSa

V= 40,0 kN/mp = 10,0 kN/m²

Systemkennwerte

Sand (Sa):

= 18,0 kN/m³ = 19,0 kN/m³’ = 32,5°

c’ = 0 kN/m²

r

a

p

= +2/3 ’ = –1/3 ’

Sand, schluffig (siSa):

= 19,0 kN/m³ = 20,0 kN/m³’ = 30,0°

c’ = 2,5 kN/m²

r

a

p

= +2/3 ’ = –1/3 ’

Unterfangungskörper:

= 21,0 kN/m³ Sohle = /3 ’ 2

-1,0 m

0,5 m



Aufgabe 3 (max. 22 Punkte)

a) Erstellen Sie für die in der Anlage 1 gegebene Situation Potentialnetze in den

durchströmten Schichten und geben Sie Randstrom- sowie Randpotentiallinien an.

b) Bestimmen Sie die Wasserdruckverteilung auf die Verbauwand und stellen Sie diese in Anlage 2 graphisch dar.

c) Führen Sie den Nachweis der Sicherheit gegen hydraulischen Grundbruch. d) Berechnen Sie überschlägig die notwendige minimale Mächtigkeit einer

Baugrubenseitigen Dichtungsschicht, damit das System, nicht versagt. Dabei muss die Baugrubensohle das gleiche Niveau behalten. Zeichnen Sie die Dichtschicht in Anlage 2 ein.

e) Geben Sie drei weitere Arten an, die Standsicherheit der Baugrube gegenüber

hydraulisch bedingtem Versagen zu erhöhen und erläutern Sie diese kurz anhand von Skizzen.

Hinweis: - Zum Nachweisen einer Dichtungsschicht ist immer der Nachweis gegen Aufschwimmen maßgebend.



Anlage 1 zu Aufgabe 3



Anlage 2 zu Aufgabe 3

Prof. Dr.-Ing. Hauke Zachert Leiter des Institutes und der Versuchsanstalt für Geotechnik der TU Darmstadt

Geotechnik II - SoSe

Klausur vom 28.03.2019

Lösungsvorschlag

Aufgabe 1

Bearb.: Fs,SL

am: 02.05.2019

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B.Sc.-Modulprüfung

Geotechnik II

Im WS 2018/2019

Am 28.03.2019




Lösungsvorschlag

Aufgabe 1

Bearb.: Fs,SL

am: 02.05.2019

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Aufgabe 1

a) Berechnen Sie für den Fall 1 den charakteristischen Grundbruchwiderstand.

, 2 1

2 tan

( )

0 0

tan (45 )2

18,4

(

n k b d c

do

bo

R a b b N d N c N

a

b b

N e

N N

, 3

1) tan 10,05

4 (20 4 10,05)

3214,9

do

bo b

n k

N N

kNR m

m

kN

m

b) Inwieweit verändert sich im Fall 2 der charakteristische Grundbruchwiderstand im


Der Grundbruchwiderstand bleibt gleich

c) Inwieweit verändert sich im Fall 3 der charakteristische Grundbruchwiderstand im


1 Der Widerstand halbiert sich aufgrund von:

2

d) Inwieweit verändert sich im Fall 4 der charakteristische Grundbruchwiderstand im

Vergleich zu Fall 1

Wenn b verdoppelt wird, vervierfacht sich der Grundbruchwiderstand.




Lösungsvorschlag

Aufgabe 1

Bearb.: Fs,SL

am: 02.05.2019

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Lösungsvorschlag

Aufgabe 2

Bearb.: Fs,SL

am: 02.05.2019

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Aufgabe 2

a) Nachweis der Sicherheit gegen Gleiten

Erddruck berechnen:

Aktive Seite:

Kagh=kaph Kach

Sa 0,25 -

SiSa 0,28 0,92

z σʹ eagh eaph each eah Eav=eahtanδa

[m] [kN/m²] [kN/m²] [kN/m²] [kN/m²] [kN/m²] [kN/m²]

0 0 0 2,5 0 2,5 1,0

1oben 18 4,5 2,5 0 7 2,8

1untern 18 5,04 2,8 -2,3 5,5 2

2,5 46,5 13,02 2,8 -2,3 13,5 4,9

3 51,5 14,42 2,8 -2,3 14,9 5,4

0

1,0

2,5

3,0

Sa

siSa

GW




Lösungsvorschlag

Aufgabe 2

Bearb.: Fs,SL

am: 02.05.2019

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1 3

2 3

3

2,5 7 5,5 13,5 13,5 14,91 1,5 0,5 26,1

2 2 2

1,0 2,8 2 4,9 4,9 5, 41 1,5 0,5 9,65

2 2 2

Gewicht des Unterfangungskörpers:

0,5 317 12,75

2

1 3 17 51,0

Auftrieb:

0,5 10 1

ah

av

kNE

m

kNE

m

kN kNG

m m

kN kNG m m

m m

kNA m

m

, ,

,

,5 7,5

(unter Vernachlässigung des passiven Erddrucks)

tanR

26,1 1,35 35, 2

(12,75 51 7,5 40,0 9,65 ) tan 20tan

R1,1

R 35,04

!

d d

d

R h R h

d ah G

d

R h

d

d d

kNm

m

H R

R V

kN kNH E

m m

kN kN kN kN kN

V m m m m m

kN

m

H R OK




Lösungsvorschlag

Aufgabe 2

Bearb.: Fs,SL

am: 02.05.2019

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b) Nachweis der Sicherheit gegen Gleichgewichtverlust durch Kippen.

, ,

,

,

, ,

Kippkante:

26,1 1 1,1 7,5 0,75 1,1

34,9

(50 1 9,65 1,5 12,75 0,33 51 1 ) 0,9

107,7

!

dst d stb d

dst d ah dst

stb d

dst d stb d

E E

kN kNE E m

m m

kN m

m

kN kN kN kNE m m

m m m m

kN m

m

E E OK




Lösungsvorschlag

Aufgabe 3

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am: 02.05.2019

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Aufgabe 3

a) Erstellen Sie für die in Anlage 1 gegebene Situation Potentialnetze in den durchströmten

Schichten und geben Sie Randstrom- sowie Randpotentiallinien an.

10,5 ( 9 ) 1,5

18 0,083

9

f

H m m m

Hn h m

n

m

q k h Q m q




Lösungsvorschlag

Aufgabe 3

Bearb.: Fs,SL

am: 02.05.2019

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b) Bestimmen Sie die Wasserdruckverteilung auf die Verbauwand und stellen Sie diese in Anlage

2 graphisch dar.

n z in m (von 100% aus) α in % u in kN/m³

3 1,5 16,7 12,5

8 3 44,4 23,4

12 3 66,7 20

�� ∙ �� ∙ ∆�

40 kN/m ²

0 kN/m ²

0 kN/m ²

23,4 kN/m ² 20,0 kN/m ²

12,5 kN/m ²




Lösungsvorschlag

Aufgabe 3

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am: 02.05.2019

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c) Führen Sie den Nachweis der Sicherheit gegen hydraulischen Grundbruch.

,

2

3 2

, , ,

2

Günstiger Baugrund: w < w feste Konsistenz

1,5 1,5 =1

15

12,5 1,5 18,75

1,3 =0,95

1,3 15 =19,5

dst H stb G stb

L

dst s w w

stb

H T G stb T

S G

hh m l m i

l

kNS f l i l h

m

kN kNG m

m m

kN kN

m m

2 2

>17,8 =18,75 0,95

Der Nachweis ist nicht erfüllt!

kN

m

d) Berechnen Sie überschlägig die notwendige minimale Mächtigkeit einer Baugrubenseitigen

Dichtungsschicht, damit das System nicht versagt. Dabei muss die Baugrubensohle das gleiche

Niveau behalten. Zeichnen Sie die Dichtschicht in Anlage 2 ein.

, ,

2

, 3 2

, 3 2

, , , ,

2 2 2 2

Aufschwimmen:

0,5 1 0,5

0,5 1 1 21 10,5

1,5 10 1 15

1,05 0,95

15 1,05 15,75 9,975 10,5 0

dst G dst stb G stb

Dichtung

stb k

dst k

G dst T G stb T

G G

m mA m

m m

m m kN kNG

m m m m

kN m kNG m

m m m

kN kN kN kN

m m m m

,95

Der Nachweis ist nicht erfüllt!

Mindestdicke der Dichtungsschicht:

Aufschwimmen

) doppelt: 1,0m 2 2 20,5 20

) dreifach: 1

a H m i

b

,5m 2,5 1,6 31,5 25 H m i




Lösungsvorschlag

Aufgabe 3

Bearb.: Fs,SL

am: 02.05.2019

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e) Geben Sie drei weitere Arten an, die Standsicherheit der Baugrube gegenüber hydraulisch

bedingtem Versagen zu Erhöhen und erläutern Sie diese kurz anhand von Skizzen.

1) Dichtungsschicht vergrößern

2) GW entlasten

3) Dichtungsschicht tiefer legen

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