Sessionsprüfung Sommer 2015

Transkript

1 Seite von 9 ufgabe - ualitativer Kräfteverlauf und Multiple Choice zu allstudien (ca. min.) ei vier verschiedenen Tragwerken, die sich an konkrete eispiele anlehnen, sind die äusseren Lasteinwirkungen sowie die uflagerbedingungen gegeben. Zeichnen Sie qualitativ in die jeweilige axonometrische Zeichnung einen möglichen inneren Kräfteverlauf und die uflagerkräfte ein (Die schematischen Grundrisse und nsichten sollen einzig zum besseren erständnis der Geometrie dienen). erwenden Sie die arbe rot für Zug, blau für Druck und grün für die uflagerkräfte. eantworten Sie zudem die jeweils sechs Multiple-Choice-ragen zu den vier auwerken mit Richtig oder alsch. a) Modell zum Tragwerksentwurf für das reilichttheater Grötzingen Grundriss Richtig alsch ufriss (Modell) Der Entwurf stammt von Heinz sler und Michael alz. Der Entwurf stammt von rei Otto und Günter ehnisch. Die orm wurde ursprünglich anhand von D-Computer-Modellen generiert. Der Entwurfsansatz gründet auf der nvertierung der Spannungen: Zug im Modell wird zu Druck im auwerk. n den Randelementen tritt in der Regel eine höhere eanspruchung als in den inneren Elementen auf. ei dem auwerk handelt es sich um ein kontinuierliches lächentragwerk. b) Tragwerk des Celestino ernández Lagerhauses in allejo Grundriss Richtig alsch ufriss Der Entwurf stammt von Eladio Dieste. Der Entwurf stammt von elix Candela. Das Material des Tragwerks ist Stahlbeton. Der Entwurf gründet auf einer experimentellen ormfindung anhand von Modellstudien (z.. Textil). Die Schirme bestehen aus einer Kombination von vier hyperbolischen Paraboloiden. enn sich die Schirme nicht gegenseitig berühren, müssen sie unten im undament eingespannt sein.

2 Seite von 9 c) Tragwerk des Deutschen Pavillions für die Expo 97 in Montréal Grundriss Richtig alsch ufriss Der Entwurf stammt von Sergio Musmeci. Der Entwurf stammt von rei Otto. Membranstrukturen im Leichtbau sind vor allem auf Druck beansprucht. Druckkraft ist die massgebende eanspruchung in den Pylonen. Typologisch handelt es sich um ein Raumfachwerk. Der Entwurf gründet auf einer experimentellen ormfindung anhand von Modellstudien (z.. Textil). d) Tragwerk der Mediathek von Sendai Grundriss Richtig alsch ufriss Der Entwurf stammt von Kenzo Tange. Das Projekt wurde nach dem ettbewerb aufgegeben, die Mediathek von Sendai wurde nie gebaut. Das Material der Stützen ist Stahl. Typologisch handelt es sich um ein altwerk. Die Stützen sind in einem regelmässigen Raster mit einheitlichen bständen angeordnet. Die Stützen sind raumhaltig und beinhalten alle unktionen der Kerne, wie ufzüge, Treppen und Schächte.

3 Seite von 9 ufgabe - ualitativer Kräfteverlauf in assadenträgern (ca. 0 min.) Gegeben sind vier unterschiedliche assadenträger a) bis d) eines lughafengebäudes und deren äussere Lasteinwirkungen sowie deren uflagerbedingungen. Zeichnen Sie qualitativ in die jeweilige Zeichnung einen möglichen inneren Kräfteverlauf und die uflagerkräfte ein. erwenden Sie die arbe rot für Zug, blau für Druck und grün für die uflagerkräfte. a) b) c) d)

4 Seite von 9 ufgabe - ualitativer & uantitativer Kräfteverlauf in Stahlbeton-Konsolen (ca. min.) ufgabe a) ualitative Zugkraft-eurteilung Gegeben sind fünf andscheiben mit unterschiedlichen Lagerungsbedingungen. Markieren Sie bei welchen Scheiben innere Zugkräfte nicht zu vermeiden sind. ufgabe b) ualitativer & uantitativer Kräfteverlauf in Stahlbeton-Konsolen Gegeben sind drei Konsolen ), ) und ) mit unterschiedlichen Lagerungsbedingungen respektive Öffnungsmustern sowie eine Einwirkung von d = 00 kn. Entwickeln Sie für alle drei Konsolen einen möglichen qualitativen Kräfteverlauf und den dazu gehörigen Cremonaplan. enutzen Sie rot für Zug, blau für Druck und grün für die uflagerkräfte. Kräfteplan: Kräftemassstab cm = 0 kn ) = 00 kn ) = 00 kn ) = 00 kn ufgabe c) - Dimensionierung der Stahlbeton-Konsolen Ermitteln Sie für die Stahlbeton-Konsolen ) und ) aus ufgabenteil b) die erforderliche ewehrungsmenge. Nutzen Sie dafür die Ergebnisse aus dem vorherigen ufgabenteil und die Materialfestigkeit für ewehrungsstahl von f sd = N/mm.

5 Seite von 9 ufgabe - Materialverhalten des Stahls (ca. min.) Gegeben ist der dargstellte Stahlträger aus S. n eldmitte befindet sich am oberen Rand des Trägers die Messstelle, am unteren Rand die Messstelle. n diesen Messstellen lässt sich die Spannung und die Dehnung messen. Der Träger wird durch zwei aufeinanderfolgende elastungssequenzen beansprucht. elastsungssequenz, qualitativ dargestellt Phase : Der dargestellte Träger verformt sich proportional zur angreifenden äusseren Kraft. Phase : Erreicht die äussere Kraft eine bestimmte Grenze, so beginnt der Träger sich unter eibehaltung dieser Grenzkraft irreversibel zu verformen. Phase : Der Träger wird wieder entlastet, nähert sich der orm der ursprünlichen an, ohne sie jedoch wieder zu erreichen. Phase Phase Phase Phase Phase Phase Phase Phase Phase elastungssequenz, qualitativ dargestellt Phase : Der dargestellte Träger verformt sich proportional zur angreifenden äusseren Kraft. Phase : Erreicht die äussere Kraft eine bestimmte Grenze, so beginnt sich der Träger unter eibehaltung dieser Grenzkraft irreversibel zu verformen. Phase : b einer bestimmten erformung lässt sich der Träger unter Zunahme der äusseren Kraft bis zum ersagen des Trägers belasten. ufgabe a) Multiple Choice enennen Sie bei den folgenden drei ragen jeweils die richtigen achbegriffe. Markieren Sie das entsprechende Kästchen. ie nennt man Phase? ie nennt man Phase? ie nennt man Phase? Phase Phase Phase Phase Phase Phase Phase Phase Phase Phase Phase Phase elastische Phase erfestigungsphase Zugfestigkeitsphase erfestigungsphase plastische Phase erfestigungsphase nfangsphase elastische Phase ersagensphase Phase Phase Phase Phase Phase Phase ufgabe b) Messwertzuordnung im Spannungs-Dehnungs-Diagramm m unten dargestellten Spannungs-Dehungs-Diagramm sind Messwerte (,,,, ) gekennzeichnet. Ordnen sie diesen Messungen jeweils eine der beschriebenen Phasen ( bis ) mit ngabe des Messortes ( oder ) zu. Messwert Phase Phase Phase Phase Phase Phase Phase Phase Phase Phase Phase Phase Phase Phase Phase Phase Phase Phase & Ort Phase Phase Phase Phase Phase Phase Phase Phase

6 Seite von 9 ufgabe - btragung von ertikalkräften (ca. 0 min.) Gegeben ist der Entwurf eines Tragwerks aus Stahl und Stahlbeton für ein erienhaus. n den nachfolgenden Zeichnungen sind ausschliesslich die Tragelemente (Subsysteme) eingezeichnet, die zur btragung der ertikal- und der Horizontalkräfte notwendig sind. m olgenden soll der quantitative innere Kräfteverlauf mittels Cremonaplan für die drei Subsysteme (-C) ermittelt werden. Hinweis: Die Lastübertragung zwischen den Subsystemen erfolgt über Gelenke. Pläne: Massstab :00 Subsystem xonometrie Subsystem Subsystem Subsystem C Subsystem C Subsystem Subsystem Subsystem Subsystem Subsystem C Subsystem Subsystem C nsicht Grundriss. OG Obergeschoss nsicht nsicht nsicht R = 000 kn q = 0 kn/m = 00 kn R = 00 kn nsicht = 00 kn nsicht = 00 kn nsicht ufgabe a) - Subsystem Untenstehend gezeichnet ist die nnenansicht des Subsystems. Dieses wird mit einer Streckenlast von q=0 kn/m belastet, welche oberhalb des Subsystems angreift. Ermitteln Sie für das Subsystem einen möglichen quantitativen inneren Kräfteverlauf und die uflagerkräfte mit Hilfe des Cremonaplans. erwenden Sie dafür die arbe rot für Zug, blau für Druck und grün für die äusseren Kräfte. Kräfteplan: Kräftemassstab cm = 00 kn Lageplan: Massstab :00 R = 000 kn q = 0 kn/m = 00 RkN = 00 kn R = 00 kn = 00 kn = 00 kn = 00 kn = 00 kn R = 000 kn = 00 kn = 00 kn = 00 kn = 00 kn = 00 kn = 00 kn R = 00 kn = 00 kn = 00 kn R = 000 kn = 00 kn R = 00 kn = 00 kn R = 00 kn = 00 kn = 00 kn R = 00 kn = 00 kn = 00 kn

7 Seite 7 von 9 ufgabe b) - Subsystem Untenstehend gezeichnet ist die ussenansicht des Subsystems. Dieses wird mit einer Streckenlast von q=0 kn/m belastet, welche oberhalb des Subsystems angreift. Ermitteln Sie für das Subsystem einen möglichen quantitativen inneren Kräfteverlauf und die uflagerkräfte mit Hilfe des Cremonaplans. erwenden Sie dafür die arbe rot für Zug, blau für Druck und grün für die äusseren Kräfte. Kräfteplan: Kräftemassstab cm = 00 kn Lageplan: Massstab :00 q = 0 kn/m = 0 kn R = 00 kn = 00 kn = 0 kn = 00 kn = 0 kn = 00 kn R = 00 kn = 00 kn = 0 kn

8 Seite 8 von 9 ufgabe c) - Subsystem C Untenstehend gezeichnet ist das Subsystem C. ügen Sie die aus dem Subsystem und Subsystem resultierenden Einwirkungen hinzu. Ermitteln Sie für das Subsystem C einen möglichen quantitativen inneren Kräfteverlauf und die uflagerkräfte mit Hilfe des Cremonaplans. erwenden Sie dafür die arbe rot für Zug, blau für Druck und grün für die äusseren Kräfte. Kräfteplan: Kräftemassstab cm = 00 kn Lageplan: Massstab :00 00 kn 00 kn = 000 kn = 000 kn = 000 kn = 000 kn 00 kn 00 kn

9 Seite 9 von 9 ufgabe - btragung von Horizontalkräften (ca. 0 min.) etrachtet werden soll nun das Stahlbetondach des erienhauses. Das lachdach über dem ohngeschoss wird durch zwei Horizontalkräfte H = 0 kn und H = 0 kn beansprucht. Untersuchen Sie die btragung dieser Horizontalkräfte H und H bis in das undament unterhalb der tragenden Struktur. Die Kräfte H und H müssen nicht zwingend einzeln berücksichtigt werden; Es ist möglich die irkung der beiden Kräfte zusammengefasst zu betrachten. Entwickeln Sie dazu einen möglichen erlauf der inneren Kräfte in dem lachdach sowie in den einzelnen lastabtragenden auteilen die uflagerkräfte, und ermitteln Sie mit Hilfe des Cremonaplans die erte aller Kräfte. erwenden Sie dafür die arbe rot für Zug, blau für Druck und grün für die äusseren Kräfte. Kräfteplan: Kräftemassstab cm = 00 kn Lageplan Dachaufsicht: Massstab :00 Lageplan ände und achwerk: Massstab :00 xonometrie H = 0 kn R Dachausfsicht and and H = 0 kn H and and C C achwerk achwerk C H R and C C a R a a R a achwerk b R b b R b C + C C + C and R c c c R c