VORDIPLOM- bzw. ZWISCHENPRÜFUNG im Studienfach TRAGWERK UND MATERIAL. - Klausur -

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1 Vordiplom- bzw. Zwischenprüfung Teil I Name: Datum: Seite / 9 Matr.-Nr.: VORDIPLOM- bzw. ZWISCHENPRÜFUNG im Studienfach TRAGWERK UND MATERIAL - Klausur - Datum: Beginn: Uhr Ort: Gebäude 30 / Mensa I - III Prüfungsdauer: Teil I: 60 Min Teil II: 60 Min Allgemeine Hinweise Die Prüfung gliedert sich in zwei Teile, die von allen Kandidaten zu bearbeiten sind. Bitte schreiben Sie auf allen Blättern, auch auf die Aufgabenblätter, Ihren Namen und Ihre Matrikelnummer deutlich lesbar!!!!! BITTE KEINEN GRÜNEN STIFT BENUTZEN!!!! Teil 1 Für Studenten der Fachrichtungen Facility Management neue Studienordnung (ab WS 2014), Architektur, Lehramt Holztechnik und Lehramt Bautechnik werden im ersten Teil in insgesamt 14 Aufgaben Verständnisfragen zu Themen der Veranstaltung Tragwerk und Material I & II bzw. Grundlagen der Tragwerkslehre I,II gestellt. Die Fragen sind auf den Aufgabenblättern durch kurze Erläuterungen, wenn möglich stichpunktartig, zu beantworten. Die Ausführungen sollten, falls dies sinnvoll erscheint oder ausdrücklich gefordert ist, durch Skizzen ergänzt werden. Die Aufgaben sind nach 60 Minuten abzugeben. Zur Bearbeitung sind keine Hilfsmittel zugelassen! Teil 2 Der zweite Teil beinhaltet die Prüfung des Fachwissens zur Lösung (Berechnung) konkreter Aufgaben aus Tragwerk und Material I & II bzw. Grundlagen der Tragwerkslehre I,II. Es werden vier Aufgaben gestellt, die von allen Prüfungsteilnehmerinnen und Prüfungsteilnehmern zu bearbeiten sind. Die Aufgaben sind nach 60 Minuten abzugeben. Zur Bearbeitung der Aufgaben ist lediglich eine DIN A4 Seite mit Notizen (Vorder- und Rückseite) sowie nichtprogrammierbare Taschenrechner und Geodreieck zugelassen. Andere Hilfsmittel wie Medien und Kommunikationseinrichtungen mit Zugriff auf Informationen außerhalb des Prüfungsraumes (programmierbare Taschenrechner, Handy, Laptop, Smartwatch), dürfen nicht verwendet werden. In beiden Teilen der Klausur werden jeweils 70 Punkte vergeben. VIEL ERFOLG! Kaiserslautern, den Prof. Dr.-Ing. Jürgen Graf

2 Vordiplom- bzw. Zwischenprüfung Teil I Name: Datum: Seite 1 / 9 Matr.-Nr.: 1) Rahmenverformung (6 Punkte) Zeichnen Sie die Verformungsfiguren der gezeigten Rahmen unter der entsprechenden Belastung ein. 2) Pilze (4 Punkte) 2.1: Welche beiden Umgebungsparameter müssen gegeben sein, damit es zu einem Pilzbefall an Holz kommt? 2.2: Wo erwarten Sie bei Holzpfählen, die ständig bis zur halben Höhe im Wasser stehen am ehesten Pilzbildung? Welche Stellen sind vor Pilzbildung sicher?

3 Vordiplom- bzw. Zwischenprüfung Teil I Name: Datum: Seite 2 / 9 Matr.-Nr.: 3) Schnittkraftverläufe (11,5 Punkte) Geben Sie die Schnittkraftverläufe inklusive Werte der folgenden Systeme an. w N Q M l g l q l F l/2 l/2 F l F

4 Vordiplom- bzw. Zwischenprüfung Teil I Name: Datum: Seite 3 / 9 Matr.-Nr.: 4) Brücken (4,5 Punkte) Auf den nachfolgenden Bildern sind drei verschiedene Brückenarten zu sehen. Benennen Sie die Brückenarten und geben Sie an, in welcher Form (Druck, Zug, Biegung,...) die Lasten vorwiegend abgetragen werden. 5) Einwirkungen (3 Punkte) Welche Arten von Einwirkungen sind Ihnen bekannt? Zählen Sie 6 Arten auf.

5 Vordiplom- bzw. Zwischenprüfung Teil I Name: Datum: Seite 4 / 9 Matr.-Nr.: 6) Wippe (6 Punkte) Berechnen Sie die Gewichtskraft B damit die Wippe im Gleichgewicht ist. Zeichnen Sie qualitativ den Momentenverlauf im Träger. Wie groß ist das Moment über dem Auflager? Ist das System statisch bestimmt, statisch unbestimmt oder kinematisch? A = 0,3 kn B =? kn 1,0 m 6,0 m 3,0 m C = 0,4 kn Momentenverlauf 7) Holzfeuchte und Nutzungsklassen (5 Punkte) In DIN EN Eurocode 5: Bemessung und Konstruktion von Holzbauten Teil 1-1: Allgemeines Allgemeine Regeln und Regeln für den Hochbau sind drei Nutzungsklassen für die Einbausituation von Bauhölzern vorgesehen. a) Welche Einbausituationen sind das und welche Holzfeuchtewerte sind dort zu erwarten? b) Wie wirkt sich die Holzfeuchte auf die Materialeigenschaften aus und wie wird dies in der Bemessung berücksichtigt?

6 Vordiplom- bzw. Zwischenprüfung Teil I Name: Datum: Seite 5 / 9 Matr.-Nr.: 8) Grundaufgaben der Statik (4 Punkte) Die Bauteile einer Baukonstruktion erfüllen bezüglich der Abtragung von Lasten verschiedene Aufgaben. Nennen Sie die vier Grundaufgaben der Statik. Geben Sie jeweils ein baukonstruktives Beispiel an, welches die jeweilige Aufgabe erfüllt. 9) Lastgrößen (charakteristisch) (3,5 Punkte) Beziffern Sie die Wichten ( kn/m³ ) nachfolgender Baustoffe: - Beton: - Stahl: - Stahlbeton: - Nadelholz: Beziffern Sie die Flächenlasten ( kn/m² ) nachfolgender Einwirkungen: - übliche Verkehrslast im Einfamilienhaus: - eine 50 cm hohe Schneesäule: - 10 cm hoch anstehendes Wasser auf einer Dachebene (Regenrohre verstopft):

7 Vordiplom- bzw. Zwischenprüfung Teil I Name: Datum: Seite 6 / 9 Matr.-Nr.: 10) Sicherheitskonzept (8,5 Punkte) a) Erklären Sie, was unter dem semiprobabilistischen Sicherheitskonzept (EN 1990) zu verstehen ist. b) Erklären Sie, was unter einem charakteristischen Festigkeitswert f k zu verstehen ist. c) Eine ausreichend große Anzahl an Untersuchungen hat gezeigt, dass die Eigenlast eines bestimmten Baustoffs modellhaft als normalverteilt interpretiert werden kann. Markieren Sie in der nachfolgenden Darstellung qualitativ die Lage des charakteristischen Wertes der Eigenlast für den Baustoff. Beziffern sie den entsprechenden Quantilwert in %. Häufigkeit n Eigenlast g d) Es soll der Nachweis der Tragfähigkeit erbracht werden. Geben Sie dazu die für eine Berechnung notwendigen Teilsicherheitsbeiwerte an: γ F, Eigenlast ; γ F, Schneelast ; γ F, Windlast ; γ M, Holz ; γ M, Stahl e) Welchen Hintergund hat der Kombinationsbeiwert ψ?

8 Vordiplom- bzw. Zwischenprüfung Teil I Name: Datum: Seite 7 / 9 Matr.-Nr.: 11) Holzschäden und Schädlinge (3 Punkte) a) Wovon ernähren sich Bläuepilze und welche Art der Schädigung der Holzbauteile verursachen sie? 12) Gebrauchsklassen (3 Punkte) Ordnen sie den Holzbauteilen in den folgenden 3 Bildern die entsprechenden Gebrauchsklassen nach DIN Holzschutz Allgemeines zu. Mastenfuß Balkonstütze sichtbare Hölzer in einem Wohnraum

9 Vordiplom- bzw. Zwischenprüfung Teil I Name: Datum: Seite 8 / 9 Matr.-Nr.: 13) Zentrales Ebenes Kraftsystem ( 4 Punkte) Nach einem Motorschaden wird ein Lastkahn von 2 Schleppern gezogen. Schlepper 1 zieht mit 76 kn und Schlepper 2 mit 52 kn gemäß nachfolgender Skizze. In welche Richtung und mit welcher Kraft wird der Lastkahn bewegt? 1 76 kn 52 kn 2

10 Vordiplom- bzw. Zwischenprüfung Teil I Name: Datum: Seite 9 / 9 Matr.-Nr.: 14) Zentrales Ebenes Kraftsystem ( 4 Punkte) Eine Hängematte wird gemäß nachfolgender Skizze unter einer Mannslast (F=1kN) ausgelenkt. Ermitteln Sie graphisch die Seilkraft s1 und s2, sowie die Größe der horizontalen Beanspruchung an beiden Wandauflagern. s1 F s2

11 Vordiplom- bzw. Zwischenprüfung Teil II Name: Datum: Seite / 9 Matr.-Nr.: VORDIPLOM- bzw. ZWISCHENPRÜFUNG im Studienfach TRAGWERK UND MATERIAL - Klausur - Datum: Beginn: Uhr Ort: Gebäude 30 / Mensa I - III Prüfungsdauer: Teil I: 60 Min Teil II: 60 Min Allgemeine Hinweise Die Prüfung gliedert sich in zwei Teile, die von allen Kandidaten zu bearbeiten sind. Bitte schreiben Sie auf allen Blättern, auch auf die Aufgabenblätter, Ihren Namen und Ihre Matrikelnummer deutlich lesbar!!!!! BITTE KEINEN GRÜNEN STIFT BENUTZEN!!!! Teil 1 Für Studenten der Fachrichtungen Facility Management neue Studienordnung (ab WS 2014), Architektur, Lehramt Holztechnik und Lehramt Bautechnik werden im ersten Teil in insgesamt 14 Aufgaben Verständnisfragen zu Themen der Veranstaltung Tragwerk und Material I & II bzw. Grundlagen der Tragwerkslehre I,II gestellt. Die Fragen sind auf den Aufgabenblättern durch kurze Erläuterungen, wenn möglich stichpunktartig, zu beantworten. Die Ausführungen sollten, falls dies sinnvoll erscheint oder ausdrücklich gefordert ist, durch Skizzen ergänzt werden. Die Aufgaben sind nach 60 Minuten abzugeben. Zur Bearbeitung sind keine Hilfsmittel zugelassen! Teil 2 Der zweite Teil beinhaltet die Prüfung des Fachwissens zur Lösung (Berechnung) konkreter Aufgaben aus Tragwerk und Material I & II bzw. Grundlagen der Tragwerkslehre I,II. Es werden vier Aufgaben gestellt, die von allen Prüfungsteilnehmerinnen und Prüfungsteilnehmern zu bearbeiten sind. Die Aufgaben sind nach 60 Minuten abzugeben. Zur Bearbeitung der Aufgaben ist lediglich eine DIN A4 Seite mit Notizen (Vorder- und Rückseite) sowie nichtprogrammierbare Taschenrechner und Geodreieck zugelassen. Andere Hilfsmittel wie Medien und Kommunikationseinrichtungen mit Zugriff auf Informationen außerhalb des Prüfungsraumes (programmierbare Taschenrechner, Handy, Laptop, Smartwatch), dürfen nicht verwendet werden. In beiden Teilen der Klausur werden jeweils 70 Punkte vergeben. VIEL ERFOLG! Kaiserslautern, den Prof. Dr.-Ing. Jürgen Graf

12 Vordiplom- bzw. Zwischenprüfung Teil II Name: Datum: Seite 1 / 9 Matr.-Nr.: 1) Fachwerk (17 Punkte) Gegeben ist ein Fachwerkträger, der auf zwei Lagern aufliegt. In den oberen Knoten wirken Einzellasten. 80 kn 80 kn 80 kn 80 kn 40 kn 40 kn 2,5 m ,0 m 5,0 m 5,0 m 5,0 m 5,0 m a) Ermitteln Sie den Grad der statischen Bestimmtheit dieses Systems. b) Welche Stäbe sind unter der dargestellten Belastung Nullstäbe? c) Geben Sie an, welche Stäbe jeweils die größten Normalkräfte aufzunehmen haben, für: - den Obergurt - den Untergurt - die Diagonalen d) Ermitteln Sie die Kräfte in den von Ihnen in b) angegebenen Stäben. (Hilfsskizzen für die Kräfte verwenden)

13 Vordiplom- bzw. Zwischenprüfung Teil II Name: Datum: Seite 2 / 9 Matr.-Nr.: 2) Dachsparren (23 Punkte) Gegeben ist ein geneigter Balken eines Pfettendachs auf 2 Stützen mit einem Kragarm auf der linken Seite. Auf ihn wirken eine Streckenlast und eine Punktlast. 4 kn/m 2,70 m 3 kn 0,60 m 0,80 m 3,60 m a) Ermitteln Sie alle Auflagerkräfte. b) Ermitteln Sie alle Schnittkräfte. c) Stellen Sie die Schnittkraftverläufe grafisch dar.

14 Vordiplom- bzw. Zwischenprüfung Teil II Name: Datum: Seite 3 / 9 Matr.-Nr.: 3) Deckenbalken Lasten ( 6,5 Punkte) Ermitteln Sie: 1) die Eigenlast der nachfolgend skizzierten Holzbalkendecke (ohne den Balken) als charakteristische Flächenlast, 2) die charakteristische Linienlast auf einen Holzbalken, inkl. der Eigenlast der Holzbalkens. (s. Tab. 6 und 7) Bodenaufbau: - Bodenfliesen 20 mm - Anhydritestrichlage 80 mm - Diffussionsoffene Folie (Gewicht zu vernachlässigen) - Trittschalldämmung 30 mm - Polystorol Hartschaum PS 30 mm 80 cm - Schalungslage Nut + Feder 24 mm Querschnitt: 10/20 Wichte: γ = 5,0 kn/m³

15 Vordiplom- bzw. Zwischenprüfung Teil II Name: Datum: Seite 4 / 9 Matr.-Nr.: 4) Deckenbalken Bemessung (23,5 Punkte) Nachfolgend ist ein Deckenbalken 10/20 C24 skizziert, der an drei Stellen auflagert. (Abb. 4.1) Abb ,95 m 3,95 m A B C Verkehrslast: p k = 1,5 kn/m Eigenlast: g k = 2,0 kn/m Teil A: ursprüngliches System 1) Ermitteln Sie die Biegefestigkeit f md und die Schubfestigkeit f vd des Balkens nach Tafel 9.8 für k mod = 0,8. 2) Ermitteln Sie das Moment M d, und die maximale Querkraft V d, die der Balken nach dem semiprobabilistischen Teilsicherheitskonzept abtragen darf. 3) Berechnen Sie die Auflagerkräfte mit Hilfe der Tabelle 4.14 auf Seite 6. 4) Ermitteln Sie die Querkräfte und Momente im Feld und über dem Auflager B. 5) Zeigen Sie, dass die Spannungsnachweise für den Durchlaufträger unter der aufgeführten Beanspruchung unter Volllast eingehalten werden. 6) Weisen Sie mit Hilfe der Tabelle (Seite 8) und der Tafel 9.8 (Seite 7) nach, dass die Anfangsdurchbiegung l /300 ist. Teil B: System nach Schädigung Holzzerstörende Pilze haben zur Schädigung des Deckenbalkens am Auflager A geführt. Der Architekt schlägt vor, den Deckenbalken zwischen den Auflagern A und B zu kappen und das Balkenteilstück durch einen neuen Balken gleicher Querschnittsabmessungen gemäß Abbildung 4.2 zu ersetzen: Abb ,95 m 3,95 m A B C neues Teilstück Verkehrslast: p k = 1,5 kn/m Eigenlast: g k = 2,0 kn/m

16 Vordiplom- bzw. Zwischenprüfung Teil II Name: Datum: Seite 5 / 9 Matr.-Nr.: 7) Führen Sie einen Spannungsnachweis auf Biegung und auf Querkraft für eines der beiden Einfeldträgersysteme in Abb ) Zeigen Sie, dass das Durchbiegungskriterium (Anfangsdurchbiegung) von w max l /300 nicht eingehalten wird. Um die geforderte Anfangsdurchbiegung einhalten zu können schlägt der Tragwerksplaner die Teilsanierung mit Ausbildung eines Gerbergelenks gemäß Abb. 4.3 vor: Abb ,25 m 3,95 m A 0,7 m B C neues Teilstück Verkehrslast: p k = 1,5 kn/m Eigenlast: g k = 2,0 kn/m 9) Ermitteln Sie die Durchbiegung w Mitte im Bereich BC mit Hilfe der Tabelle (Seite 6). Hierfür kann folgendes Teilsystem (Abb. 4.4) angenommen werden. Die Einzellast F entspricht hierbei der Querkraft im Gelenk G v : F = G v Verkehrslast: p k = 1,5 kn/m Eigenlast: g k = 2,0 kn/m Abb ,7 m B 3,95 m C

17 Vordiplom- bzw. Zwischenprüfung Teil II Name: Datum: Seite 6 / 9 Matr.-Nr.: Tabelle 4.14 Tabelle 1.1.6

18 Vordiplom- bzw. Zwischenprüfung im Studienfach Tragwerk und Material Datum: Tafel 9.8 Teil II Bearbeitungszeit: 60 Minuten Seite 7/9 Name: Matr.-Nr.:

19 Vordiplom- bzw. Zwischenprüfung Teil II Name: Datum: Seite 8 / 9 Matr.-Nr.: Tabelle 1.1.2

20 Vordiplom- bzw. Zwischenprüfung Teil II Name: Datum: Seite 9 / 9 Matr.-Nr.: Tabelle : Tabelle : Schalungslage Nut + Feder 4,2 kn/m³