Sessionsprüfung Herbstsemester 2015 Seite 1 von 11

Transkript

1 Seite von ufgabe - Multiple Choice - Fragen zu Tragwerken (ca. 8 min.) eantworten Sie jeweils fünf Multiple Choice Fragen zu den sechs rücken mit ichtig oder Falsch. rücke Der Entwurf stammt von Christian Menn. Die rücke befindet sich in der Schweiz. Es handelt sich um eine Hängebrücke. Unter gleichmässiger elastung sind alle Elemente auf Zug beansprucht. Es gibt Elemente unter Druckbeanspruchung nur bei ungleichmässiger elastung. rücke Der Entwurf stammt von obert Maillart. Die rücke stammt aus dem. Jh vor Chr.. Es handelt sich nicht um ein ogen-seiltragwerk. Es handelt sich um ein statisch bestimmtes System. Es können sich unterschiedliche Drucklinien ausbilden. rücke Der Entwurf stammt von Gustave Eiffel. Die rücke wurde 980 gebaut. Es handelt sich nicht um einen Dreigelenkbogen. ogen und Fahrbahnplatte haben die gleiche Tragwirkung. Es können sich unterschiedliche Drucklinien im ogen ausbilden.

2 Seite von ufgabe - Multiple Choice - Fragen zu Tragwerken (ca. 8 min.) - Fortsetzung rücke Der Entwurf stammt von Christian Menn. Die rücke wurde in den 0er Jahren gebaut. Es handelt sich um eine Schrägseilbrücke. Die Fahrbahnplatte ist auf Zug beansprucht. Die Pylone sind hauptsächlich auf Druck beansprucht. rücke 5 Der Entwurf stammt von obert Maillart. Die rücke befindet sich in der Schweiz. Unter Eigenlasten sind alle Elemente der rücke auf Druck beansprucht. Es handelt sich um ein ogen-seil Tragwerk. Zugspannungen entstehen nur unter ungleichmässiger elastung. rücke 6 Der Entwurf stammt von Eugène Freyssinet. Die rücke kann ausschliesslich aus Stahlbeton ausgeführt werden. Das System ist statisch bestimmt. Im System entstehen Druck- sowie Zug-eanspruchungen. Es handelt sich um einen Dreigelenkrahmen.

3 Seite von ufgabe - Qualitativer Kräfteverlauf im D (ca. 5 min.) ei vier verschiedenen Tragwerken sind die äusseren Lasteinwirkungen gegeben. Zeichnen Sie qualitativ in die jeweilige axonometrische Darstellung einen möglichen inneren Kräfteverlauf und die uflagerkräfte ein (Die schematischen Grundrisse sollen einzig zum besseren Verständnis der Geometrie dienen). Verwenden Sie die Farben rot für Zug, blau für Druck und grün für die uflagerkräfte. Tragwerk Tragwerk Tragwerk Tragwerk

4 Seite von ufgabe - Qualitativer Kräfteverlauf in Treppen (ca. min.) Gegeben sind zwei Varianten a) und b) einer Treppe mit äusseren Lasteinwirkungen Q sowie deren uflagerbedingungen. In der Variante a) wird die rüstung strukturell aktiviert und kann dementsprechend für den Verlauf der inneren Kräfte mitberücksichtigt werden. In der Variante b) ist dagegen keine rüstung vorhanden. Zeichnen Sie qualitativ in die jeweilige Darstellung einen möglichen inneren Kräfteverlauf und die uflagerkräfte ein. Verwenden Sie die Farben rot für Zug, blau für Druck und grün für die uflagerkräfte. a) Treppe mit rüstung b) Treppe ohne rüstung

5 Seite 5 von ufgabe - Qualitativer und Quantitativer Kräfteverlauf in einem Dach-Fachwerk (ca. 5 min.) Gegeben ist das Fachwerk eines Daches und dessen äussere Lasteinwirkungen Q sowie dessen uflagerbedingungen. a) Ermitteln Sie quantitativ die inneren Kräfte für die Stäbe ) und ). b) enutzen Sie die Tabelle auf folgender Seite um den erforderlichen Durchmesser (t) der Stäbe ) und ) zu ermitteln, ohne erücksichtigung von möglichem Knicken. Es wird angenommen, dass das Fachwerk in Stahl S 5 mit vollen Kreis-Querschnitten ausgeführt wird. Tragen Sie die Ergebnisse in die darunterliegende Tabelle ein. c) enutzen Sie die zutreffende Knickkurve auf folgender Seite um die Tragsicherheit der Stäbe ) und ) zu prüfen. Tragen Sie den entsprechenden Nachweis in die Knickkurve ein. Falls die Stäbe nicht stabil sind, schlagen Sie eine mögliche Vorgehensweise vor. Q = f s,d = N/mm Länge des Stabs ): 50 cm, Länge des Stabs ): 0 cm Kräfteplan: Kräftemassstab cm = Ergebnisse Stab Stab a) Kraft (kn) 9.6 kn 0.5 kn b) t (mm) 8 mm mm = 5 kn = 5 kn F = 9.6 kn F = 0.5 kn 6 a) Die Kräfte aus dem Cremonadiagramm ausmessen. D = 9.6 kn Z = 0.5 kn b) erechnung der Druckspannung für den Stab ): σ D = 9.6 x 000 / f s,d = N / N/mm =.9 mm -> us der Tabelle -> t = 8 mm. erechnung der Zugspannung für den Stab ): σ Z = 0.5 x 000 / f s,d = N / N/mm = 9.5 mm -> us der Tabelle -> t = mm. c) Stab ), auf Druck belastet: D d / x f s,d = 9.6 x 000 / 50.7 x = / 60.8 = > Diesen Wert ins Diagramm einzeichnen. l cr / = 500 mm / 50.7 = 500 / 7. = 70. -> Diesen Wert auch ins Diagramm einzeichnen. us dem Diagramm wird geschlossen, dass der Stab ) für das gegebene Profil nicht stabil ist. Um die Stabilität sicherzustellen kann entweder der Durchmesser erhöht, oder ein anderes Profil verwendet werden. Stab ), auf Zug belastet und kann deshalb nicht knicken.

6 Seite 6 von Tabelle Durchmesser / volle Kreisquerschnittsfläche t (mm) (mm ) Knickkurven D D d l f s,d l 0.85 l l l t l = t 70.

7 Seite 7 von ufgabe 5 - btragung von Vertikalkräften (ca. 60 min.) Gegeben ist der Entwurf eines Tragwerks aus Stahlbeton für ein Ferienhaus. In den nachfolgenden Zeichnungen sind aussschliesslich die Tragelemente (Subsysteme) eingezeichnet, die zur btragung der Vertikalkräfte notwendig sind. Im Folgenden soll der quantitative innere Kräfteverlauf mittels Cremonaplan für die drei Subsysteme (,, C) ermittelt werden. Die Übertragung von Kräften von einem Subsystem zum benachbarten ist dabei konsequent zu verfolgen. Sie erfolgt über Gelenke. Subsystem C Subsystem xonometrie Subsystem Grundriss Fassade Schnitt Innere Kräfte ufgabe 5a) - Subsystem Untenstehend dargestellt ist die ussenansicht des Subsystems. Dieses wird mit einer Streckenlast von q = 50 kn/m belastet, welche oberhalb des Subsystems angreift. Ermitteln Sie für das Subsystem die uflagerkräfte und einen möglichen quantitativen inneren Kräfteverlauf mit Hilfe des Cremonaplans. Verwenden Sie dafür die Farben rot für Zug, blau für Druck und grün für die äusseren Kräfte. Kräfteplan: Kräftemassstab cm = 00 kn Lageplan: Massstab :00 = 600 kn q = 50 kn/m = 00 kn = 900 kn Ermittlung der uflagerkräfte

8 Seite 8 von ufgabe 5b) - Subsystem Untenstehend dargestellt ist die ussenansicht des Subsystems. Dieses wird mit einer Streckenlast von q = 0 kn/m belastet, welche oberhalb des Subsystems angreift, sowie mit der Punktlast welche vom Subsystem eingeleitet wird. Ermitteln Sie für das Subsystem die uflagerkräfte und einen möglichen quantitativen inneren Kräfteverlauf mit Hilfe des Cremonaplans. Verwenden Sie dafür die Farben rot für Zug, blau für Druck und grün für die äusseren Kräfte. Kräfteplan: Kräftemassstab cm = 00 kn Lageplan: Massstab :00 = 00 kn q = 0 kn/m F = 00 kn = 00 kn Ermittlung der esultierenden = 600 kn F = 00 kn = 00 kn = 600 kn = 00 kn F = 00 kn Innere Kräfte F

9 Seite 9 von ufgabe 5c) - Subsystem C Untenstehend dargestellt ist die nsicht des Subsystems C. Dieses wird mit einer Punktlast Q = 50 kn aus der etonplatte belastet. Fügen Sie die Einwirkung aus dem Subsystem hinzu. Ermitteln Sie für das Subsystem C die uflagerkräfte und einen möglichen quantitativen inneren Kräfteverlauf mit Hilfe des Cremonaplans. Verwenden Sie dafür die Farben rot für Zug, blau für Druck und grün für die äusseren Kräfte. Kräfteplan: Kräftemassstab cm = 00 kn Lageplan: Massstab : F = 00 kn = 50 kn Q = 50 kn Ermittlung der esultierenden Q F F Q Innere Kräfte F 6 5 Q

10 Seite 0 von ufgabe 6 - btragung von Horizontalkräften (ca. 0 min.) Gegeben ist der Entwurf eines Tragwerks aus Stahlbeton für einen Pavillon. Es sollen zwei unterschiedliche horizontale Einwirkungen betrachtet werden. ufgabe 6a) - Qualitativer Kräfteverlauf unter der Horizontalkraft H Die Platte wird durch eine Horizontalkraft H beansprucht. Untersuchen Sie qualitativ die btragung dieser Horizontalkraft bis in das Fundament unterhalb der tragenden Struktur. Entwickeln Sie dazu einen möglichen qualitativen Verlauf der inneren Kräfte der Platte sowie in den weiteren auteilen und ermitteln Sie die uflagerkräfte. Verwenden Sie dafür die Farben rot für Zug, blau für Druck und grün für die äusseren Kräfte. H D Darstellung H nsicht nsicht ufsicht der auteile unter der Deckenplatte nsicht nsicht

11 Seite von ufgabe 6b) - Quantitativer Kräfteverlauf unter der Horizontalkraft H Die Platte wird nun durch eine Horizontalkraft H = 00 kn beansprucht. Untersuchen Sie quantitativ die btragung dieser Horizontalkraft bis in das Fundament unterhalb der tragenden Struktur. Entwickeln Sie dazu einen möglichen quantitativen Verlauf der inneren Kräfte in der Platte sowie in den weiteren auteilen und ermitteln Sie die uflagerkräfte. Ermitteln Sie mit Hilfe des Cremonaplans die Werte aller Kräfte. Verwenden Sie dafür die Farben rot für Zug, blau für Druck und grün für die äusseren Kräfte. Kräfteplan: Kräftemassstab cm = 00 kn Lageplan Dachaufsicht: Massstab :00 Lageplan nsichten: Massstab :00 H = 00 kn D Darstellung H C = 00 kn C H = 00 kn nsicht = 00 kn nsicht ufsicht der auteile unter der Deckenplatte 00 kn 00 kn C 00 kn 00 kn nsicht C 00 kn 00 kn nsicht