Geotechniek: oefenopgaven en tentamenvragen

Grondmechanica voor civiel ingenieurs: grondeigenschappen, spanningen in de grond, waterspanning en effectieve spanning.

Oefen dit vak gratisDit vak oefenenMaak een proeftentamenElke dag 5 gratis opgaven. Geen creditcard nodig.

Samenvattingspakket (pdf)Formuleoverzichten, methodestappen en oefenopgaven met volledige oplossingen, klaar om af te drukken.

Onderwerpen in dit vak

  1. Effectieve spanning in grondgrondwaterstand aan maaiveld · grondwaterstand in de laag · twee lagenrekenopgaven
  2. Consolidatiezettingnormaal geconsolideerde klei · overgeconsolideerde klei · consolidatietijdrekenopgaven
  3. Hydrostatische krachtverticale wand · ondergedompelde schuif · drukpuntrekenopgaven

Tentamentips voor Geotechniek

  • Effectieve spanning = totale spanning − waterspanning.
  • Gebruik onder de grondwaterstand het verzadigd volumegewicht voor de totale spanning.
  • Teken het grondprofiel met elke laag en de grondwaterstand voordat je gaat rekenen.

Uitgewerkte voorbeelden

Effectieve spanning in grondMakkelijk
zandγsat​ = 20 kN/m³11 mgrondwaterstandXz = 8 m

Vind voor het getoonde grondprofiel de totale verticale spanning σ in punt X.

z = 8 mzw = 0 mγw = 9,81 kN/m³zand: γsat = 20 kN/m³

Gevraagd: σ (kPa)

Hints tonen
  1. Effectieve spanning = totale spanning − waterspanning.
  2. Gebruik het droge volumegewicht boven de grondwaterstand en het verzadigde eronder.
  3. σ = 160 kPa.
Toon het antwoord en de stapsgewijze oplossing

Effectieve spanning (Terzaghi): het korrelskelet draagt σ′ = σ − u. De totale spanning σ is het gewicht van alles boven het punt, Σγ·h, met het droge volumegewicht boven de grondwaterstand en het verzadigde eronder. Onder de grondwaterstand is de waterspanning hydrostatisch: u = γw·(diepte onder de grondwaterstand).

Totale spanning

Tel het gewicht op van elke grondlaag boven X. Boven de grondwaterstand gebruik je het droge volumegewicht, eronder het verzadigde.

σ = γsat·z = 20·8 = 160 kPa

Antwoord

σ = 160 kPa
ConsolidatiezettingGemiddeld
Δσ = 230 kPazandkleiCc​ = 0,5, Cr​ = 0,02e0​ = 1,2σ′0​ = 50 kPaσ′p​ = 150 kPa2 mgrondwaterstand

Een overgeconsolideerde kleilaag van 2 m dik heeft Cc = 0,5, Cr = 0,02 en e₀ = 1,2. Halverwege de laag is de effectieve verticale spanning 50 kPa en de voorbelastingsspanning is 150 kPa. Een nieuw gebouw voegt halverwege de laag 230 kPa verticale spanning toe. Vind de primaire consolidatiezetting S in mm.

H = 2 mCc = 0,5Cr = 0,02e0 = 1,2σ′0 = 50 kPaσ′p = 150 kPaΔσ = 230 kPa

Gevraagd: S (mm)

Hints tonen
  1. Vergelijk de eindspanning σ′₀ + Δσ met de voorbelastingsspanning.
  2. σ′f = 50 + 230 = 280 kPa > σ′p = 150 kPa.
  3. Splits het spanningsbereik bij σ′p: Cr van σ′₀ tot σ′p, daarna Cc van σ′p tot σ′f.
Toon het antwoord en de stapsgewijze oplossing

Primaire consolidatie van een kleilaag met dikte H, met de effectieve spanning in het midden van de laag: σ′f = σ′0 + Δσ. Normaal geconsolideerde klei: S = Cc·H/(1 + e0)·log₁₀(σ′f/σ′0). Overgeconsolideerde klei wordt langs Cr opnieuw samengedrukt tot de voorbelastingsspanning σ′p en volgt pas daarboven Cc. Tijd: t = Tv·Hdr²/cv, waarbij de drainageweg Hdr gelijk is aan H/2 als water boven en onder kan wegstromen, en aan H als maar één kant draineert.

Vergelijk met de voorbelastingsspanning

σ′f = 50 + 230 = 280 kPa > 150 kPa

Zetting

Herbelasting tot σ′p, maagdelijke samendrukking daarboven.

S = 0,02·2/(1 + 1,2)·log₁₀(150/50) + 0,5·2/(1 + 1,2)·log₁₀(280/150)
S = 8,675 + 123,2 = 131,9 mm

Antwoord

S = 131,9 mm

Zo werkt het oefenen

  • “Dit vak oefenen” mengt opgaven uit al zijn onderwerpen, net als een echt tentamen.
  • Elke opgave heeft nieuwe waarden, zodat je de methode leert in plaats van een antwoord.
  • Kom je vast te zitten? Open eerst een kleine hint en de volledige uitleg pas als je die nodig hebt.
  • Proeftentamens zijn getimed en hebben geen hints, en aan het eind krijg je je score en een volledige bespreking.

Calculators voor dit vak

Calculator voor consolidatiezettingDichtheidscalculator (massa, volume en dichtheid)

Gerelateerde vakken

Oefenen voor het FE Civil-examenWaterbouwkundeStromingsleerNatuurkunde voor ingenieursConstructieleer
Oefen dit vak gratisDit vak oefenenMaak een proeftentamenElke dag 5 gratis opgaven. Geen creditcard nodig.