Arbeitsblatt Konsolidationssetzung mit Lösungen

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1.Leicht
Δσ = 95 kPaSandTonCc​ = 0,15e0​ = 0,8σ′0​ = 135 kPa6,5 mGrundwasserspiegel

Eine 6,5 m dicke Schicht aus normal konsolidiertem Ton (Cc = 0,15, e₀ = 0,8) hat in ihrer Mitte eine effektive Vertikalspannung von 135 kPa. Eine ausgedehnte Aufschüttung erhöht die Vertikalspannung im Ton um 95 kPa. Betrachte die Schicht als eine Teilschicht mit den Spannungen in ihrer Mitte. Bestimme die Primärkonsolidationssetzung S in mm.

H = 6,5 mCc = 0,15e0 = 0,8σ′0 = 135 kPaΔσ = 95 kPa
S = mm
2.Leicht
Δσ = 120 kPaSandγ = 17 kN/m³4,5 mTonγsat​ = 19,5 kN/m³Cc​ = 0,3, e0​ = 0,74 mGrundwasserspiegelX

Eine 4 m dicke, normal konsolidierte Tonschicht (γsat = 19,5 kN/m³, Cc = 0,3, e₀ = 0,7) liegt unter 4,5 m Sand (γ = 17 kN/m³). Der Grundwasserspiegel liegt an der Oberkante des Tons; verwende γw = 9,81 kN/m³. Eine ausgedehnte Aufschüttung erhöht die Vertikalspannung im ganzen Ton um 120 kPa. Betrachte die Schicht als eine Teilschicht mit den Spannungen in ihrer Mitte. Bestimme die Primärkonsolidationssetzung S in mm.

Sand: Hs = 4,5 m, γ = 17 kN/m³Ton: H = 4 m, γsat = 19,5 kN/m³γw = 9,81 kN/m³Cc = 0,3e0 = 0,7Δσ = 120 kPa
S = mm
3.Mittel
Δσ = 40 kPaSandTonCc​ = 0,35, Cr​ = 0,05e0​ = 0,65σ′0​ = 55 kPaOCR = 35,5 mGrundwasserspiegel

Eine 5,5 m dicke, überkonsolidierte Tonschicht hat Cc = 0,35, Cr = 0,05 und e₀ = 0,65. In ihrer Mitte beträgt die effektive Vertikalspannung 55 kPa und der Überkonsolidierungsgrad OCR = 3. Ein neues Gebäude erhöht die Vertikalspannung in der Schichtmitte um 40 kPa. Bestimme die Primärkonsolidationssetzung S in mm.

H = 5,5 mCc = 0,35Cr = 0,05e0 = 0,65σ′0 = 55 kPaOCR = 3Δσ = 40 kPa
S = mm
4.Mittel
Δσ = 90 kPaSandTonCc​ = 0,4, Cr​ = 0,02e0​ = 1,2σ′0​ = 50 kPaOCR = 27 mGrundwasserspiegel

Eine 7 m dicke, überkonsolidierte Tonschicht hat Cc = 0,4, Cr = 0,02 und e₀ = 1,2. In ihrer Mitte beträgt die effektive Vertikalspannung 50 kPa und der Überkonsolidierungsgrad OCR = 2. Ein neues Gebäude erhöht die Vertikalspannung in der Schichtmitte um 90 kPa. Bestimme die Primärkonsolidationssetzung S in mm.

H = 7 mCc = 0,4Cr = 0,02e0 = 1,2σ′0 = 50 kPaOCR = 2Δσ = 90 kPa
S = mm
5.Schwer
SandTonH = 2,5 mcv​ = 4 m²/Jahr2,5 mSandGrundwasserspiegel

Eine 2,5 m dicke Tonschicht hat einen Konsolidationsbeiwert cv = 4 m²/Jahr. Sie liegt zwischen zwei Sandschichten, das Wasser kann also oben und unten austreten. Für 70 % mittlere Konsolidation ist der Zeitfaktor Tv = 0,403. Wie viele Jahre t braucht die Schicht, um 70 % Konsolidation zu erreichen?

H = 2,5 mcv = 4 m²/JahrU = 70%Tv = 0,403zweiseitige Entwässerung
t = Jahre
6.Schwer
SandTonH = 4,5 mcv​ = 5 m²/Jahr4,5 mundurchlässiger FelsGrundwasserspiegel

Eine 4,5 m dicke Tonschicht hat einen Konsolidationsbeiwert cv = 5 m²/Jahr. Sie liegt auf undurchlässigem Fels, mit Sand darüber, das Wasser kann also nur oben austreten. Für 80 % mittlere Konsolidation ist der Zeitfaktor Tv = 0,567. Wie viele Jahre t braucht die Schicht, um 80 % Konsolidation zu erreichen?

H = 4,5 mcv = 5 m²/JahrU = 80%Tv = 0,567einseitige Entwässerung
t = Jahre

Lösungsschlüssel

  1. 1. S = 125,3 mm
  2. 2. S = 248,8 mm
  3. 3. S = 39,56 mm
  4. 4. S = 205,1 mm
  5. 5. t = 0,1574 Jahre
  6. 6. t = 2,296 Jahre

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