Klausur Stahlbau Grundlagen. - Theorieteil -

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1 Fachgebiet Stahl- & Verbundbau Prof. Dr.-Ing. Uwe E. Dorka Klausur Stahlbau Grundlagen 11. Oktober Theorieteil - Bearbeitungsdauer: 90 Minuten Name: Vorname: Matr.-Nr.: Versuch Nummer: Aufgabe Σ Punkte Erreichte Punkte Alle Nachweise - wenn nicht anders angegeben - nach DIN (11.90)

2 1 Fragen- und Theorieteil 1 1 Fragen- und Theorieteil Punkte Sie stellen einen Standsicherheitsnachweis auf. Bei einem Träger aus einem S235 ist die zulässige Durchbiegung um 25% überschritten. Läßt sich durch den Einsatz eines Stahles S 355 die Durchbiegung auf ein tolerierbares Maß reduzieren? Begründen Sie kurz Ihre Aussage Punkte Gegeben ist das in der Skizze dargestellte statische System eines gabelgelagerten Einfeldträgers. Der Träger sei durch eine Normalkraft N d und eine Querlast q d, welche am Obergurt des Profils IPE 300 angreift, belastet. In einem bereits geführten Biegeknicksicherheitsnachweis um die starke Profilachse (Ausweichen in globale z-richtung) zeigt das System eine Ausnutzung von 90%. Welcher Tragsicherheitsnachweis ist noch zu führen? Erwarten Sie, dass Sie in diesem noch zu führenden Nachweis Tragsicherheit für den Träger nachweisen können? Begründen Sie Ihre Aussage. (a) Statisches System (ohne Maßstab) (b) Skizze Lastangriffspunkt

3 1 Fragen- und Theorieteil Punkte Eine Stahlstütze sei ausschließlich durch eine ständig wirkende Normalkraft N = 165 kn belastet. Die Berechnung der Knicklast mit einem vertrauenswürdigen Stabwerksprogramm liefert Ihnen als kleinste Verzweigungslast N ki = 2137 kn. Der Querschnitt der Stahlstütze besteht aus einem Rundrohr 48, 3 3. Der zur Ausführung kommende Baustahl habe eine Streckgrenze von f y = 240 N/mm 2. Wie beurteilen Sie die Tragfähigkeit der Stütze? Punkte Tragen Sie im nachfolgenden Bild den Spannungsverlauf über das IPE-Profil unter Wirkung von M y,pl und N pl in den Teilbildern (A) und (B) ein. Gehen Sie dann davon aus, daß eine Normalkraft N < 0, 5 N pl und ein Moment M y,pl,n wirke. Zeichnen Sie für diesen Fall qualitativ die vollplastische Spannungsverteilung im Teilbild (C) ein. Machen Sie zeichnerisch deutlich, in welcher Höhe die jeweiligen Spannungsverläufe ihren Nullpunkt haben.

4 1 Fragen- und Theorieteil Punkte Tragen Sie in das unten gegebene Diagramm die Spannungs-Dehnungsbeziehung - beobachtet im einachsigen Zugversuch - für die zwei angegebenen Stähle ein. Geben Sie jeweils den E-Modul, die Zugfestigkeit und die Streckgrenze an und markieren Sie diese Größen im Diagramm Punkt Was ist der wesentliche Unterschied zwischen einer SLV- und einer SLVP-Verbindung?

5 1 Fragen- und Theorieteil Punkte Ordnen Sie die im Zugversuch beobachteten Kraft/Verformungskurven den zwei genannten Schraubenverbindungen zu. Schraubenverbindungen: SLP SL Punkte Leiten Sie die Verzweigungslast N ki des unten dargestellten Systems her.

6 1 Fragen- und Theorieteil Punkte Tragen Sie in das unten bereitgestellte Diagramm eine typische Knickspannungslinie nach DIN18800 (11.90) für 1. ein Doppel-T-Walzprofil der Reihe IPE und 2. ein geschweißtes Doppel-T-Profil ein. Das Ausweichen soll jeweils rechtwinklig zur starken Profilachse erfolgen.

7 1 Fragen- und Theorieteil Punkte Das unten links dargestellte statische System A soll als Abfangkonstruktion eine Last F abtragen. 1. Skizzieren sie in der Skizze des Systems A die Knickfigur für die eingetragene Last F. (1P) 2. Tragen Sie in Ihre Skizze die Knicklänge ein und schätzen Sie den Knicklängenbeiwert β A ab. (1P) Im Rahmen eines Tragsicherheitsnachweises stellt sich heraus, dass die Stützen des Systems A einen zu großen Schlankheitsgrad λ k aufweisen. Ein Ertüchtigungskonzept schlägt das unten rechts dargestellte System B vor, bei dem der Firstknoten biegesteif ausgeführt werden soll. 1. Skizzieren sie in der Skizze des Systems B die Knickfigur für die eingetragen Last F. (1P) 2. Tragen Sie in Ihre Skizze die Knicklänge ein und schätzen Sie den Knicklängenbeiwert β B ab. (1P) 3. Weist das System B im vergleich zu System A einen geringeren Schlankheitsgrad λ k auf? (1P) (c) System A (d) System B

8 1 Fragen- und Theorieteil Punkte Gegeben ist das unten dargestellte geschweißte Kastenprofil aus S235. Entwickeln Sie das M-N- Interaktionsdiagramm für das unten dargestellte Profil und tragen Sie es in das bereitgestellte Diagramm ein.