Stahlbau 1. Name:... Matr. Nr.:...

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1 1/6 Name:... Matr. Nr.:... A. Rechnerischer steil 1. Stabilitätsnachweise Druckstab und Biegeträger Die Druckstäbe (RHS-Profil, I-Profil) werden jeweils zentrisch durch eine Normalkraft (Druckkraft) belastet. Die Druckstäbe sind jeweils um die schwache Achse mittig abgestützt, ohne dass dort eine Drehbehinderung vorliegt. Der Biegeträger ist an den Auflagern gabelgelagert und in Feldmitte werden die beiden Gurte seitlich abgestützt. Stahlsorte: S355 J0 G2 f y = 355N/mm 2 f u = 510N/mm 2 Einwirkung: N Ed =1450kN; M Ed =300kNm Querschnittswerte: Stütze: RHS , IPE 400 Biegeträger: IPE 400 Druckstäbe: Biegeträger: 1. Führen Sie die Stabilitätsnachweise für die Druckstäbe (jeweils für RHS 250 und IPE 400) 2. Führen Sie den Stabilitätsnachweis für den Biegeträger a. mit Hilfe des allgemeinen Biegedrillknicknachweises, b. sowie mit Hilfe des Vereinfachten Nachweises im Hochbau gemäß EN Hinweis: -Biegeträger: Im vorliegenden Fall wird das geringer belastete rechte Teilfeld das stärker belastete linke Teilfeld stüzten. Es genügt im vorliegenden Fall eine vereinfachende Abschätzung durch getrennte Betrachtungen der beiden Stabhälften für die Berechnung von M cr durchzuführen. Berechnung gem. EN x

2 2/6 2. Einfeldträger mit Auskragung Das unten dargestellte System wird mit einer ständigen charakteristischen Streckenlast g k =0.6 kn/m und einer veränderlichen charakteristischen Einzellast Q k =7 kn belastet. (Das Eigengewicht der Konstruktion kann vernachlässigt werden) Stahlsorte: S235 J0 G2 f y = 235N/mm 2 f u = 360N/mm 2 Last: Q k = 7 kn, g k = 0.6 kn/m Alle Maße in [mm] 1. Führen Sie alle notwendigen Spannungsnachweise für den Riegel sowie alle nowendigen Spannungsnachweise für den Kragarm an der jeweils maßgebenden Stelle nach dem Verfahren elastisch-elastisch. 2. Berechnen Sie M pl,y,rd für das dargestellte Profil Berechnung gem. EN x

3 3/6 3. Ermüdungsnachweis Das Knotenblech 200/180/15 ist mit einer Doppelkehlnaht an die Stütze (IPE 300) angeschweißt. Die periodisch schwingende Belastung greift am äußeren Ende des Knotenbleches an. Stahlsorte: S 355 J2 f y = 355 N/mm 2 f u = 510 N/mm 2 Belastung: DS=15kN Alle Maße in [mm] 1. Führen Sie ein Dauerfestigkeitsnachweis für eine maximale Lastwechselzahl von 5x10 6 im Anschlussbereich des Knotenbleches mit der Stütze. (Nachweis nur für Knotenblech und Schweißnaht zu führen) 2. Ermitteln Sie die maximale Lebensdauer (max. erzielbare Lastwechselzahl) des Anschlusses bei gegebener Belastung Hinweise: Bei der Wahl der Teilsicherheitsfaktoren der Ermüdungsfestigkeit dürfen alle Bauteile als schadenstollerante Bauteile betrachtet werden. Die Schadensfolgen sind als niedrig anzusehen. Für dieses Beispiel darf der Schädigungsäquivalenzfaktor l=1 gewählt werden. Im Anschlussbereich darf eine elastische Spannungsverteilung angenommen werden An Hilfsmittel dürfen ausschließlich die Norm EN x verwendet werden.

4 4/6 4. Anschluss von 2 Deckenträgern an einen Unterzug ohne Ausklinkung Jeder Deckenträger ist durch zwei kräftige Winkel mit dem Steg des Unterzuges verbunden, wo der Momentennullpunkt angenommen wird. Stahlsorte: S 235 J0 f y = 235 N/mm 2 f u =360 N/mm 2 Belastung Auflagerkräfte: F1, Ed =55kN; F2, Ed =55kN Profil des Deckenträger: IPE 300 Profil des Unterzuges: IPE 400 Anschlusswinkel (Doppelwinkel): 200x100x12; t=12mm; r=15mm; l=225mm Schrauben: M20-4.6, A=3.14 cm² (Scherfuge liegt im Schaft) 1. Führen Sie die erforderlichen Nachweise der Tragfähigkeit für die Verbindung (Winkelprofile, Schraubenverbindung) Hinweis: Es brauchen keine Gesamtquerschnittsnachweise am IPE 400 und IPE 300 geführt zu werden. An Hilfsmittel dürfen ausschließlich die Norm EN x verwendet werden. Der wünscht Ihnen gutes Gelingen und viel Erfolg.

5 5/6 Name:... Matr. Nr.:... B. Theoretischer steil 1. Schraubverbindungen: Erklären Sie die Wirkungsweise einer gleitfest vorgespannten Schraubverbindung und zeigen Sie anhand eines Kraft-Dehnweg-Diagrammes (des sog. Vorspanndreiecks), warum diese Verbindungsart besonders gut für dynamisch beanspruchte Bauteile geeignet ist. 2. Wie wird der Formbeiwert α eines Querschnittes berechnet Leiten Sie den Formbeiwert α eines Rechteckquerschnitts für einachsige Biegung her Zeigen Sie anhand von einigen Querschnitten, dass der Formfaktor α querschnittsabhängig ist und welche Folgen sich daraus bei der Profilwahl ergeben 3. Skizzieren Sie am Beispiel eines Stumpfstoßes einen Querschnitt durch folgende Schweißnähte: Welche Abstände bzw. Winkel sind bei der Schweißnahtvorbereitung von Bedeutung? (einfache) V-Naht (einfache) U-Naht (einfache) HV-Naht doppelte V-Naht (X-Naht) doppelte U-Naht 4. Ein Durchlaufträger über 2 Felder besteht (sowohl im Feld- als auch im Stützbereich) aus einem Querschnitt der Klasse 2. darf dieser Durchlaufträger nach dem Verfahren E-P berechnet werden? begründen Sie Ihre Antwort! 5. Geben Sie Streckgrenze und Zugfestigkeit einer Schraube mit der Bezeichnung 10.9 an. Streckgrenze =... N/mm 2 Zugfestigkeit =... N/mm 2 6. Welches Maß ist bei den Trägern HEA 300, HEB 300 und HEM 300 aus Gründen der Fertigung (Walzvorgang) immer gleich? Bitte klare Beschreibung oder Skizze. 7. Dischinger Faktor : wozu dient der Dischinger Faktor, d.h. welche Berechnungsmethode wird hierbei simuliert

6 6/6 8. Stabilität a) Die Schnittgrößen einer Rahmenkonstruktion wurden nach Theorie 1.Ordnung berechnet. Dürfen Sie den Stabilitätsnachweis mit Hilfe des Ersatzstabverfahrens ohne Ansetzen von Imperfektionen führen? Begründen Sie Ihre Antwort! b) Die Schnittgrößen einer Rahmenkonstruktion wurden nach Ansetzen aller Imperfektionen nach Theorie 2.Ordnung berechnet. Reicht ein lokaler Querschnittsnachweis aus? Begründen Sie Ihre Antwort! 9. Welche Ausbildung der unten gezeigten Stahlfachwerke lässt sich wirtschaftlicher bemessen? Begründen Sie Ihre Antwort! 10. Auf welche Arten können Schweißnähte nach EC3 nachgewiesen werden? Erläutern Sie diese. 11. Ein Einfeldträger aus S235 unter Gleichstreckenlast ist beim Normalspannungsnachweis des Verfahrens elastisch-elastisch voll ausgenutzt. Dabei wurde in Feldmitte eine Durchbiegung von f=10mm ermittelt. a) Auf welchen Wert f ändert sich die Durchbiegung, wenn der Träger bei sonst gleicher Konstruktion und gleich bleibender Last aus S355 ausgeführt wird? b) Auf welchen Wert ändert sich die Durchbiegung beim Träger aus S355 bei einer Laststeigerung um 50%? c) Von welchen Größen ist neben der Belastung die Durchbiegung des Systems abhängig? Hinweis: Stützweite, Lagerung, Belastung ändern sich nicht. Hinweise: Versuchen Sie bitte, die Fragen so kurz und prägnant als möglich zu beantworten und gehen Sie dabei auch bitte möglichst konkret auf die genaue Fragestellung ein. Bei der Beurteilung des theoretischen steiles werden die 10 Antworten mit der höchsten Bewertung berücksichtigt, Sie haben also eine "Jokerfrage", die Sie unbeantwortet lassen können. Sollten Sie alle Fragen beantworten, wird immer die Antwort mit der niedrigsten Bewertung bei der Benotung des theoretischen steiles außer Acht gelassen. Es dürfen keinerlei Hilfsmittel verwendet werden. Der wünscht Ihnen gutes Gelingen und viel Erfolg. Dipl.-Ing. Daniel Reiterer