Fachbereich Architektur Fachgebiet Entwerfen und Gebäudetechnologie Prof. Dr. Ing. Karsten Tichelmann

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1 Fachgebiet Entwerfen und Gebäudetechnologie Prof. Dr. Ing. Karsten Tichelmann Prüfung im WS 2008/ Vorname: Fachsemester: Brandschutz / 30 Schallschutz / 32 Wärmeschutz / 29 Feuchteschutz / 29 Gesamtpunktzahl / 120 Um die Klausur zu bestehen müssen insgesamt mindestens 60 Punkte erreicht werden, davon sind mindestens 10 Punkte in jedem der vier Themengebiete zu erzielen. Seitenumfang der Prüfungsaufgaben: 19 Seiten (Vollständigkeit bitte prüfen!) Zugelassene Hilfsmittel: Taschenrechner, Skript, handschriftliche Unterlagen Bearbeitungszeit: 120 Minuten 1. Die erreichbare Punktzahl je Aufgabe ist angegeben. Insgesamt können 120 Punkte erreicht werden. 1 Punkt entspricht einer Bearbeitungsdauer von 1 Minute. 2. Die Bearbeitung der Aufgaben hat auf den Blättern der Aufgabenstellung zu erfolgen. Zusätzlich verwendete Blätter sind mit Namen und Matrikelnummer zu beschriften. 3. Nur gut lesbare, eindeutige und nachvollziehbare Ergebnisse werden gewertet. 4. ROTE und GRÜNE Stifte dürfen nicht verwendet werden! 5. Bei fehlenden Angaben sind sinnvolle Annahmen zu treffen. 6. Die Fragen können stichpunktartig beantwortet werden. Wir wünschen Ihnen viel Erfolg bei der Prüfung! Seite 1

2 THEMENGEBIET 1: BRANDSCHUTZ Aufgabe 1 (3 Punkte) Welches sind die wesentlichen Schutzziele des Brandschutzes? Nennen Sie mindestens 3! Aufgabe 2 (3 Punkte) Aus welchen Gründen sind ungeschützte Stahlkonstruktionen brandschutztechnisch allgemein als kritisch einzustufen? Nennen Sie mindestens 3! Aufgabe 3: (1 Punkt) Wie kann man die Feuerwiderstandsklasse eines Stahlunterzuges erhöhen? Brandschutzanstrich Brandschutzbekleidung Spezialputz Aufgabe 4 (4 Punkte) Welche Eigenschaften haben Vollholzkonstruktionen in brandschutztechnischer Hinsicht? Nennen sie vier wichtige Merkmale! Seite 2

3 Aufgabe 5 (3 Punkte) Welche Eigenschaften von Dämmstoffen sind für den Brandschutz von maßgebender Bedeutung? Nennen Sie mindestens 3! Aufgabe 6 (4 Punkte) Welche Kriterien von raumabschließenden Bauteilen werden bei der Festlegung der Feuerwiderstandsklasse geprüft? Nennen Sie 4 Kriterien! Aufgabe 7 (1 Punkt) Die Klasse B1 kennzeichnet die brandschutztechnische Klassifizierung von tragenden Bauteilen aus Holz feuerhemmenden Baustoffe schwerentflammbaren Baustoffe Aufgabe 8 (1 Punkt) Die Bezeichnung F90-A beschreibt die brandschutztechnische Klassifizierung von feuerbeständigen Wandkonstruktionen hochfeuerhemmenden Fenstern nicht brennbaren Baustoffen Seite 3

4 Aufgabe 9 (3 Punkte) An der brandabgekehrten Seite einer mit Gipskartonplatten bekleideten Metallständerwand wird bei einer Normbranduntersuchung nach 75 Minuten eine mittlere Oberflächentemperatur von 140 K über dem Ausgangszustand gemessen. Wie kann die Wand brandschutztechnisch maximal klassifiziert werden? Begründen Sie ihre Antwort. Aufgabe 10 (7 Punkte) Eine vor einer Stahlbetonwand platzierte Nadelholzstütze mit den Abmessungen von 20/20 cm wird im Brandfall wie unten skizziert dreiseitig beansprucht. Die statisch erforderliche Mindestquerschnittsfläche beträgt 290 cm². Die Kantenlängen der Stütze dürfen 15 cm nicht unterschreiten. Können die beiden Anforderungen über einen Zeitraum von 30 min eingehalten werden? Angaben: Abbrandgeschwindigkeit von Nadelholz: 0,7 mm/min Seite 4

5 THEMENGEBIET 2: SCHALLSCHUTZ Aufgabe 11: (4 Punkte) Was ist der Unterschied zwischen Schallabsorption und Schalldämmung? Aufgabe 12 (1 Punkt) Welcher Frequenzbereich ist für die Bauakustik relevant? 100 bis Hz 100 bis Hz 16 bis Hz Aufgabe 13 (2 Punkte) Der vereinfachte Nachweis für die Luftschalldämmung von Gebäuden in Skelettbauart gilt als erfüllt, wenn Der R w,r -Wert des trennenden Bauteils ohne Berücksichtigung der flankierenden Bauteile um 5 db über dem geforderten R w,r -Wert liegt. Der R w,r -Wert des trennenden Bauteils und die R L,w,R -Werte der flankierenden Bauteile alle um 5 db über dem geforderten R w,r -Wert liegen. Der Mittelwert aus R w,r -Wert und R L,w,R -Werten um 5 db über dem geforderten R w,r -Wert liegt. Seite 5

6 Aufgabe 14 (4 Punkte) Eine Holzbalkendecke mit Holzbeplankung soll hinsichtlich ihres Schallschutzes (Luftschall und Trittschall) ertüchtigt werden. Skizzieren Sie mögliche bauliche Maßnahmen und benennen Sie diese in der folgenden Abbildung. Aufgabe 15 (6 Punkte) Berechnen Sie die Nachhallzeit für den nachfolgend beschriebenen rechteckigen Raum. Grundfläche des Raumes: 5,2m x 6,0m Höhe des Raumes: 2,5m Oberflächen Decke: Holzverkleidung: α s = 0,14 Boden: Linoleum: α s = 0,04 Wände: verputzt: α s = 0,02 Seite 6

7 Aufgabe 16 (15 Punkte) Ein bestehender Raum soll in zwei Wohnungsbereiche aufgeteilt werden. Hierfür wird eine Metallständerwand als leichte Trennwand eingebaut. Zur Minimierung der Schallübertragung über die untere Decke wird der vorhandene Estrich durch eine Trennfuge getrennt. Ermitteln Sie das erforderliche bewertete Schalldämmmaß R W,R für die leichte Trennwand unter Berücksichtigung der flankierenden Nebenwege nach dem Additionsverfahren für den Skelettbau und geben Sie einen möglichen Wandaufbau an. Das resultierende bewertete Schalldämmaß soll 48 db betragen. Verwenden Sie zur Ermittlung der erforderlichen Werte die angegebenen Tabellen. Angaben: Obere Decke: Untere Decke: Flankierende Wände: Leichte Trennwand: 20 cm Stahlleichtbeton der Rohdichte 1800 kg/m³. 24 cm Stahlleichtbeton der Rohdichte 1800 kg/m³ mit schwimmendem Estrich nach DIN Teil 2, mit Trennfuge ausgeführt. 17,5 cm Kalksandstein/Vollsteine der Rohdichte 1600 kg/m³, beidseitig 15mm Gipsputz Aufbau gesucht! (Anzugeben sind Schalldämmmaß, Schalenabstand, Beplankung und Dämmstoffdicke) Seite 7

8 Tabelle 16.1: Bewertetes Schall-Längsdämm-Maß R L,w,R massiver flankierender Bauteile von Trennwänden (Rechenwerte) Tabelle 16.2: Flächenbezogene Masse von Putzen Seite 8

9 Tabelle 16.3: Bewertetes Schalldämm-Maße R w,r für Montagewände aus Gipskarton- in Ständerbauart nach DIN mit umlaufend dichten Anschlüssen an Wänden und Decken (Rechenwerte) (Maße in mm) Seite 9

10 Tabelle 16.4: Bewertetes Schall-Längsdämm-Maß R L,w,R von schwimmenden Estrichen nach DIN Teil 2 (Rechenwerte) Seite 10

11 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 Klausur Bauphysik Tabelle 16.5: Schallenergie-Additionsverfahren zum vereinfachten Nachweis Schallenergie-Addittionsverfahren Differenz Boden Decke =... db R R L, w, R...DB L, w, R... db Ablesewert =... db Ablesewerte Differenz 0,0 3,0 0,5 2,8 1,0 2,5 1,5 2,3 2,0 2,1 2,5 1,9 3,0 1,8 3,5 1,6 4,0 1,5 Wand 1 R L, w, R...DB 1 kleinster Wert von B und D abzüglich Ablesewert =... db Differenz =... db Ablesewert =... db Wand 1 R L, w, R...DB Decke...DB R L, w, R Trennwand R w, R Boden R L, w, R...DB...DB Wand 2 R L, w, R...DB 4,5 1,3 5,0 1,2 5,5 1,1 6,0 1,0 2 kleinster Wert von W1 und 1 abzüglich Ablesewert =... db 6,5 0,9 7,0 0,8 7,5 0,7 8,0 0,6 8,5 0,6 Wand 2 R L, w, R...dB Differenz =... db Ablesewert =... db 9,0 0,5 9,5 0,5 10,0 0,4 10,5 0,4 11,0 0,3 kleinster Wert von W2 und 2 abzüglich Ablesewert =... db Resultierendes Schall- Längsdämm-Maß der flankierenden Bauteile 11,5 0,3 12,0 0,3 12,5-14,5 0, ,5 0,1 >20 0,0 Trennwand R L, w, R =... db Differenz =... db Ablesewert =... db kleinster Wert von Trennwand und SLDM-Flanken abzüglich Ablesewert =... db Resultierendes Schalldämm-Maß R' der Trennwand unter Berücksichtigung der flankierenden Bauteile Seite 11

12 THEMENGEBIET 3: WÄRMESCHUTZ Aufgabe 17 (1 Punkt) Eine 2-Scheiben-Wärmeschutzverglasung hat gegenüber einer herkömmlichen Einfach- Verglasung... geringere solare Wärmegewinne höhere interne Wärmegewinne geringere Transmissionswärmeverluste höhere Strahlungswärmeverluste Aufgabe 18 (2 Punkte) Nennen Sie mindestens 4 Randbedingungen, die die Behaglichkeit in Wohnräumen maßgeblich beeinflussen! Aufgabe 19 (4 Punkte) Um ein Passivhaus zu realisieren, wird mindestens ein U-Wert von 0,15 W/(m²K) gefordert. Berechnen Sie überschlägig, welche Dämmstoffdicke (λ=0,035w/(mk) erforderlich ist, um den vorgegebenen U-Wert zu erreichen, wenn die Wärmeübergangswiderstände und die Wärmedurchlasswiderstände der anderen Bauteilschichten vernachlässigt werden. Seite 12

13 Aufgabe 20 (6 Punkte) Benennen Sie die beiden dargestellten Typen von Wärmebrücken und vervollständigen Sie den Verlauf der Isothermen (Linien gleicher Temperatur). Nennen sie außerdem mindestens 2 negative Auswirkungen, die durch Wärmebrücken entstehen! Typ [ C] [ C] Typ [ C] Mauerwerk Stahlbeton Mauerwerk [ C] Seite 13

14 Aufgabe 21 (16 Punkte) In einer Außenwand in Holzrahmenbauweise mit einer Gesamtlänge von 6,25m sind 9 Holzständer mit einem Querschnitt b/d = 6/16 cm integriert. Der genaue Wandaufbau ist der folgenden Skizze zu entnehmen. Berechnen Sie nach dem vereinfachten Verfahren den mittleren Wärmedurchgangskoeffizienten der gesamten Wand. Runden sie bei allen Rechnungen auf 3 Nachkommastellen. Wandaufbau Schicht Baustoff d [cm] λ [W/mK] 1 Putz 1,5 0,57 2 Holzweichfaserplatte 8,0 0,06 3a Dämmung 16,0 0,04 3b Fichten-Holz 16,0 0,13 4 OSB-Platte 2,2 0,13 außen Innen 4 Seite 14

15 Seite 15

16 THEMENGEBIET 4: FEUCHTESCHUTZ Aufgabe 22 (6 Punkte) Die 20 C warme Luft eines dicht abgeschlossenen Raumes besitzt eine absolute Feuchte von 12,1g/m³. Wie verändert sich durch Erwärmen dieser Luft ihre 1) relative Feuchte 2) absolute Feuchte 3) Taupunkttemperatur Wie groß ist die relative Feuchte und die absolute Feuchte, wenn die Luft auf 10 C abgekühlt wird? Zwischenwerte können, falls erforderlich, interpoliert werden. Aufgabe 23 (2 Punkt) Auf der inneren Oberfläche einer Außenwand fällt Tauwasser aus. Durch welche geeigneten Maßnahmen kann dies verhindert werden? Aufbringen eines Innenputzes mit erhöhtem Diffusionswiderstand Dampfbremse auf der Innenseite Anbringen einer außenseitigen, zusätzlichen Wärmedämmung Kippfenster für Dauerlüftung einrichten Innenseitiger Anstrich mit Wasserdampf bremsender Farbe Aufgabe 24 (1 Punkt) Der Wasserdampf-Diffusionsstrom tritt stets auf in Richtung von Bereichen mit hoher relativer Luftfeuchte zu Bereichen mit niedriger relativer Luftfeuchte von Bereichen hoher Temperatur zu Bereichen niedriger Temperatur von Bereichen mit hohem Wasserdampfpartialdruck zu Bereichen mit niedrigem Wasserdampfpartialdrucks Seite 16

17 Aufgabe 25 (2 Punkt) Eine nicht gedämmte Mauerwerksaußenwand eines Wohngebäudes wird nachträglich mit einer innen liegenden Dämmung versehen. Raumseitig wird an der Dämmung eine Dampfbremsfolie angebracht. Was passiert, wenn die Dampfbremsfolie einen Riss oder eine Undichtigkeit aufweist und dieser nicht bemerkt wird? Aufgabe 26 (18 Punkt) Gegeben ist eine Außenwand in Holzständerbauweise. Überprüfen Sie für den dargestellten Gefachbereich der Außenwand anhand des Glaser-Verfahrens, ob in der Konstruktion Tauwasser ausfällt. Vervollständigen sie zunächst den Temperaturverlauf und berechnen Sie den Verlauf des Sättigungsdrucks. Klimatische Randbedingungen θ i = 20 C; φ i = 50% θ e = -10 C; φ e = 80% Bauteilaufbau von Innen nach Außen: Wärmedurchgangswiderstand innen: R i =0,13 m²k/w 1. Gipskartonplatte d = 12,5mm; μ = 8, R=0,04 m²k/w 2. Mineralwolle d = 100mm; μ = 1 R=2,5 m²k/w 3. OSB-Platte d = 18mm; μ = 200 R=0,14 m²k/w 4. Holzfaserdämmplatte d = 60mm; μ = 5 R=1,0 m²k/w 5. Kalkzementputz d = 15mm; μ = 35 R=0,03 m²k/w Wärmedurchgangswiderstand außen: R i =0,04 m²k/w Wärmedurchgangswiderstand: Wärmedurchgangskoeffizient: R T =3,88 m²k/w U=0,258 W/(m²K) Seite 17

18 Temperaturverlauf durch das Bauteil θ i = θ si = θ 1/2 = θ 2/3 = θ 3/4 = θ 4/5 = θ se = θ e = Temperatur in C 20,0 C 19,0 C 18,7 C -9,7 C -10,0 C Sättigungdruck p in Pa Seite 18

19 ,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 Seite 19

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