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

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1 Vordiplom- bzw. Zwischenprüfung Teil I Name: Datum: Seite / 7 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 Studierenden zu bearbeiten sind. Bitte schreiben Sie auf alle Blätter, auch auf die Aufgabenblätter, Ihren Namen und Ihre Matrikelnummer deutlich lesbar!!!!! BITTE KEINEN GRÜNEN STIFT BENUTZEN!!!! Teil 1 Es werden im ersten Teil in insgesamt zwölf Aufgaben Verständnisfragen zu Themen der Veranstaltung Technik und Ressourcen I 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 Technik und Ressourcen I bzw. Grundlagen der Tragwerkslehre I,II und besteht aus vier Aufgaben. Die Aufgaben sind nach 60 Minuten abzugeben. Zur Bearbeitung der Aufgaben sind lediglich eine DIN A4 Seite mit Notizen (Vorder- und Rückseite) sowie nichtprogrammierbare Taschenrechner und Geodreieck zugelassen. Andere Hilfsmittel wie 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 / 7 Matr.-Nr.: 1) Fachwerk (8 Punkte) Die nachfolgenden Abbildungen zeigen einen Fachwerkträger der Villa Méditerrannée in Marseille, auf den eine Gleichstreckenlast wirkt. - Zeichnen Sie das statische System des globalen Tragwerks und den globalen Momentenverlauf. - Begründen Sie, warum sich der Träger in Richtung der Auskragung verjüngt. - Geben Sie alle Nullstäbe an, die sich unter der dargestellten Belastung ergeben. - Geben Sie an, in welche Richtung die vertikalen Auflagerkräfte wirken. - Geben Sie an, ob es sich bei den Stäben 1-4 jeweils um Druck- oder Zugstäbe handelt A B 4??

3 Vordiplom- bzw. Zwischenprüfung Teil I Name: Datum: Seite 2 / 7 Matr.-Nr.: 2) Spannungsnachweis (3 Punkte) Bei der statischen Überprüfung eines rechteckigen Balkens ist nachzuweisen, dass alle Schnittkräfte von diesem aufgenommen werden können. Normalkraft und Moment sind hierbei im Nachweis Biegung mit Längskraft gemeinsam zu betrachten. Erklären Sie mithilfe von Skizzen, wie diese beiden Einflüsse miteinander in Verbindung stehen und warum sie in einem Nachweis zusammengefasst sind. 3) Druck- und Zugfestigkeit (4 Punkte) Werkstoffe können abhängig von der Belastungsrichtung verschiedene Festigkeiten aufweisen. Geben Sie an, wie hoch die für die Berechnung ansetzbare Zugfestigkeit der folgenden Werkstoffe in Bezug auf ihre Druckfestigkeit prozentual ist. (Druckfestigkeit = 100%, Zugfestigkeit =??? %) - Beton - Stahl - Nadelholz C 24 - Mauerwerk 4) Faustformeln (3 Punkte) Beziffern Sie ungefähr: - charakteristische Nutzlast für Geschossdecken im Wohnungsbau - übliche Spannweiten im Wohnungsbau - Last einer 50 cm hohen Neuschneeschicht

4 Vordiplom- bzw. Zwischenprüfung Teil I Name: Datum: Seite 3 / 7 Matr.-Nr.: 5) statische Bestimmtheit (11,5 Punkte) a) Was versteht man unter einem - statisch bestimmten, - statisch unbestimmten, - kinematischen System? b) Welche dieser drei Arten von Systemen treten im Bauwesen auf? c) Handelt es sich bei den folgenden statischen Systemen um statisch bestimmte, statisch unbestimmte oder kinematische Systeme? d) Welche Vorteile hat ein statisch unbestimmtes System? durchlaufend Gelenk

5 Vordiplom- bzw. Zwischenprüfung Teil I Name: Datum: Seite 4 / 7 Matr.-Nr.: 6) statische Systeme (13,5 Punkte) Ermitteln Sie alle Schnittkräfte N-V-M des folgenden statischen Systems unter verschiedenen Belastungen (Verläufe und Werte). q N V M l l F l l l F l 7 Aussteifung (2,5 Punkte) Die folgenden Abbildungen zeigen verschiedene Anordnungen von Gebäudeaussteifungen (Grundriss). Die gestrichelten Linien geben die Gebäudeaußenkanten wieder. Geben Sie kurz an, ob die horizontale Aussteifung ausreichend ist (ja oder nein).

6 Vordiplom- bzw. Zwischenprüfung Teil I Name: Datum: Seite 5 / 7 Matr.-Nr.: 8) Fachbegriffe (5,5 Punkte) Was versteht man unter folgenden Fachbegriffen? - Streckgrenze - Anisotropie - Platte - Scheibe - Tragfähigkeit - Gebrauchstauglichkeit - Nutzungsklasse - Knicken - Vierendeelträger - w/z - Wert - Momentengelenk 9) Rissbildung (3,5 Punkte) Beim Trocknen des Holzes kommt es neben der Schwindverformung oft zu einer Rissbildung. Ordnen sie den folgenden Holzquerschnitten die Rissbildungen (stark, gering, keine) zu und zeichnen sie für den jeweiligen Querschnitt einen möglichen Rissverlauf ein.

7 Vordiplom- bzw. Zwischenprüfung Teil I Name: Datum: Seite 6 / 7 Matr.-Nr.: 10) Holzschäden, Schädlinge, Holzschutz (4,5 Punkte) Welche der folgenden Aussagen treffen für Holz zerstörende Organismen in Gebäuden zu? Kennzeichnen Sie mit R (richtig) und F (falsch). Die technische Trocknung von Hölzern bewirkt auch eine Abtötung von sogenannten Frischholzinsekten. Die natürliche Dauerhaftigkeit gegenüber Holz zerstörenden Pilzen ist bei Holzarten gleicher Rohdichte etwa gleich groß (z.b. Eiche ρ~710 kg/m³, Buche ρ~710 kg/m³). Durch Holz zerstörende Insekten geschädigte Hölzer haben aufgrund der Fraßgänge eine geringere Tragfähigkeit. Wenn Ausschlupflöcher (von Insekten) im Holz festgestellt wurden, müssen nach DIN bekämpfende Maßnahmen eingeleitet werden. Der Hausbock kann heimische Laubholzarten nicht besiedeln, da hier der Eiweißgehalt zu gering ist. Der Echte Hausschwamm ist ein gefährlicher Holzzerstörer und verursacht am Holz eine Braunfäule. Die Entfernung von Fruchtkörpern Holz zerstörender Pilze führt zu einem Absterben der Pilze. Grundsätzliche, baulich - konstruktive Holzschutzmaßnahmen nach DIN sind immer anzuwenden. Bekämpfende Maßnahmen (sogenannte Regelverfahren) gegen Holz zerstörende Insekten sind: Ausbau befallener Hölzer, Einsatz flüssiger, chemischer Bekämpfungsmittel, Heißluftverfahren, Begasungsverfahren. 11) Schwinden und Quellen (3 Punkte) Ordnen Sie den 3 Hauptrichtungen des Holzes die durchschnittlichen absoluten Schwind- und Quellmaße (in %) zu. Schwind und Quellmaße: 10 %, 5 %, 0,3 % radial R (in Richtung der Holzstrahlen) axial A (in Richtung der Holzfasern) tangential T (in Richtung der Jahrringe)

8 Vordiplom- bzw. Zwischenprüfung Teil I Name: Datum: Seite 7 / 7 Matr.-Nr.: 12) Gebrauchsklassen (8 Punkte) Ordnen sie den Holzbauteilen in den folgenden drei Bildern die entsprechenden Gebrauchsklassen nach DIN Holzschutz allgemeines zu und benennen Sie die möglichen Schädigungen der Hölzer. Fußgängerbrücke Hauptträger Dachbinder Carport Stützenfuß

9 Vordiplom- bzw. Zwischenprüfung Teil II Name: Datum: Seite / 11 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 Studierenden zu bearbeiten sind. Bitte schreiben Sie auf alle Blätter, auch auf die Aufgabenblätter, Ihren Namen und Ihre Matrikelnummer deutlich lesbar!!!!! BITTE KEINEN GRÜNEN STIFT BENUTZEN!!!! Teil 1 Es werden im ersten Teil in insgesamt zwölf Aufgaben Verständnisfragen zu Themen der Veranstaltung Technik und Ressourcen I 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 Technik und Ressourcen I bzw. Grundlagen der Tragwerkslehre I,II und besteht aus vier Aufgaben. Die Aufgaben sind nach 60 Minuten abzugeben. Zur Bearbeitung der Aufgaben sind lediglich eine DIN A4 Seite mit Notizen (Vorder- und Rückseite) sowie nichtprogrammierbare Taschenrechner und Geodreieck zugelassen. Andere Hilfsmittel wie 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

10 Vordiplom- bzw. Zwischenprüfung Teil II Name: Datum: Seite 1 / 11 Matr.-Nr.: 1) Fachwerk (18,5 Punkte) Gegeben ist ein statisch bestimmter Fachwerkträger (Einfeldträger mit Kragarm), der in den oberen Knoten punktuell belastet wird. 60 kn 120 kn 120 kn 120 kn 120 kn 1 60 kn ,00 m 4,00 m 4,00 m 4,00 m 4,00 m 4,00 m Aufgaben: a) Welche Normalkraftbeanspruchungen liegen in den Diagonalen vor? b) Ermitteln Sie die Auflagerkräfte des Systems. c) Ermitteln Sie die Stabkräfte 1-4.

11 Vordiplom- bzw. Zwischenprüfung Teil II Name: Datum: Seite 2 / 11 Matr.-Nr.: 2) Dimensionierung (31,5 Punkte) Ein Einfeldträger mit Kragarm ist als Holzbalken mit rechteckigem Querschnitt ausgeführt und erfährt eine Gleichstreckenlast und zwei Punktlasten: 2 kn 2 kn 6 kn/m 5,20 1,30 Aufgaben: a) Ermitteln Sie die Auflagerkäfte. b) Ermitteln Sie alle Schnittkräfte N-V-M. c) Stellen Sie die Schnittkraftverläufe grafisch und mit Werten dar (s. nächste Seite). d) Führen Sie eine Dimensionierung der Balkenbreite durch unter folgenden Annahmen: Balkenhöhe h = 24 cm Festigkeitsklasse C24 Bauteil befindet sich im überdachten Außenbereich Klasse der Lasteinwirkungsdauer: mittel Lastfallkombination: Volllast e) Weisen Sie die Querkrafttragfähigkeit des gewählten Balkens nach.

12 Vordiplom- bzw. Zwischenprüfung Teil II Name: Datum: Seite 3 / 11 Matr.-Nr.: N V M

13 Vordiplom- bzw. Zwischenprüfung Teil II Name: Datum: Seite 4 / 11 Matr.-Nr.: 3) Lastaufstellung (14 Punkte) a) Für ein Bürogebäude soll eine Lastaufstellung durchgeführt werden. Gesucht ist die Bemessunglast aus Eigenlast und Nutzlast, die linienförmig auf einen Balken wirkt. 75 cm Querschnitt 10/18 Nadelholz C24 Deckenaufbau: - Bodenfliese 2 cm - Zementestrich 8 cm - Trittschalldämmung 2,5 cm - Polystyrol Hartschaum 2,5 cm - Sperrholzplatte (Weichholz) 2 cm

14 Vordiplom- bzw. Zwischenprüfung Teil II Name: Datum: Seite 5 / 11 Matr.-Nr.: b) Ermitteln Sie für ein Gebäude in Stuttgart (Höhe 247 m über Normalnull) die charakteristische Schneelast als Flächenlast. 7 m 20 m 10 m

15 Vordiplom- bzw. Zwischenprüfung Teil II Name: Datum: Seite 6 / 11 Matr.-Nr.: 4) Gebrauchstauglichkeit (6 Punkte) Bei einer Fußgängerbrücke soll überprüft werden, ob die zulässige Durchbiegung von l/300 eingehalten ist. Als Längsträger kommen zwei Stahl-Rundrohre zum Einsatz, die die Gesamtbelastung von 12,5 kn/m Brückenlänge aufzunehmen haben. Ermitteln Sie die erforderliche Wandstärke der Rohre. statisches System: 12,5 kn/m 6,00 m Querschnitt: Stahlrohr Holzbelag Querschnitt eines Trägers: Stahl-Rundrohr D = 219,1 mm T = gesucht E-Modul Stahl: N/mm²

16 Vordiplom- bzw. Zwischenprüfung im Studienfach Tragwerk und Material Datum: Teil II Bearbeitungszeit: 60 Minuten Seite 7 / 11 Name: Matr.-Nr.:

17 Vordiplom- bzw. Zwischenprüfung im Studienfach Tragwerk und Material Datum: Teil II Bearbeitungszeit: 60 Minuten Seite 8 / 11 Name: Matr.-Nr.:

18 Vordiplom- bzw. Zwischenprüfung Teil II Name: Datum: Seite 9 / 11 Matr.-Nr.:

19 Vordiplom- bzw. Zwischenprüfung Teil II Name: Datum: Seite 10/ 11 Matr.-Nr.: a) μ 2 (α 1 ) s k μ 2 (α 2 ) s k μ 1 (α) s k b) μ 2 (α 1 ) s k 0,5 μ 2 (α 2 ) s k c) 0,5 μ 2 (α 1 ) s k μ 2 (α 2 ) s k

20 Vordiplom- bzw. Zwischenprüfung Teil II Name: Datum: Seite 11/ 11 Matr.-Nr.: