Metallbautechnik. Lernsituationen, Technologie, Technische Mathematik. Lernfelder 11 a, 12 a und 13 a. Hermann Moosmeier, Werner Reuschl. 2.

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1 Hermann Moosmeier, Werner Reuschl Metallbautechnik Lernsituationen, Technologie, Technische Mathematik Lernfelder 11 a, 12 a und 13 a 2. Auflage Bestellnummer 74820

2 Haben Sie Anregungen oder Kritikpunkte zu diesem Produkt? Dann senden Sie eine an Autoren und Verlag freuen sich auf Ihre Rückmeldung. Bildungsverlag EINS GmbH Hansestraße 115, Köln ISBN Copyright 2012: Bildungsverlag EINS GmbH, Köln Das Werk und seine Teile sind urheberrechtlich geschützt. Jede Nutzung in anderen als den gesetzlich zugelassenen Fällen bedarf der vorherigen schriftlichen Einwilligung des Verlages. Hinweis zu 52a UrhG: Weder das Werk noch seine Teile dürfen ohne eine solche Einwilligung eingescannt und in ein Netzwerk eingestellt werden. Dies gilt auch für Intranets von Schulen und sonstigen Bildungseinrichtungen.

3 Inhaltsverzeichnis Lernfeld 11a: Herstellen von Fenstern, Fassaden und Glasanbauten 1 Metallfenster Herstellung und Eigenschaften von Glas Fenster für eine Werkzeugausgabe Wärmeschutz Wärmedurchgang Dampfdiffusion (Dampfdurchdringung) Energiebilanz Sonnenschutz Feuchteschutz Schall und Schallschutz Fassaden Glasanbauten Lernfeld 12a: Herstellen von Treppen und Geländern 1 Herstellen von Treppen Herstellen einer geraden Wangentreppen Geländer Anfertigen eines Geländers Oberflächengestaltung von Metallbaukonstruktionen Lernfeld 13a: Instandhalten von Systemen des Metall- und Stahlbaus 1 Instandhalten von Systemen am Beispiel einer Säulenbohrmaschine Programmablauf für die Wartung einer Säulenbohrmaschine Inspektion Programmablauf für die Instandsetzung der Säulenbohrmaschine Instandsetzung einer Fräsmaschine Programmablauf für die Wartung eines Schleifblocks Belastete Bauteile Austausch eines Zahnrads Qualitätsmanagement bei der Instandhaltung

4 Herstellen von Fenstern, Fassaden und Glasanbauten Lernfeld 11a Metallfenster 1 G. Befestigung und Abdichtung der Glasscheiben Dichtstoffe schließen das Glas im Rahmen dicht ab und verhindern das Eindringen von Wasser, Lärm, Luft und Gerüchen. Dichtstoffe müssen außerdem Wärmeausdehnungen und Schrumpfungen der Bauteile und Erschütterungen aufnehmen und ausgleichen. Ordnen Sie den Skizzen zu: Druck-Verglasung, drucklose Verglasung, Kitt-Verglasung. Geben Sie Vor- und Nachteile für jede Befestigungsart an. Einfachfenster (z. B. Gewächshaus) Isolierglasfenster - -Verglasung Verglasung Verglasung Nachteile: Vorteile: H. Anschlagmöglichkeiten am Mauerwerk (einfaches Garagenfenster aus Stahl-Hohlprofilen) Das Einsetzen der Fenster in das Bauwerk wird als Anschlagen bezeichnet. Ordnen Sie den Skizzen zu: Innenanschlag, Außenanschlag, Stumpfanschlag. -Anschlag -Anschlag -Anschlag (in der Leibung verschiebbar) 13

5 Herstellen von Fenstern, Fassaden und Glasanbauten Lernfeld 11a Herstellung und Eigenschaften von Glas 2 2. Wärmefunktionsglas (Wärmeschutzglas) Aufbau: Zinnoxid Edelmetall Edelgas Entspiegelung der Glasscheibe Verminderung der Wärmeabstrahlung Argon, Xenon und Krypton haben eine geringere Wärmeleitfähigkeit als Luft. 3. Sonnenschutzglas Große Gebäudeflächen an der Südseite werden mit Sonnenschutzglasscheiben verkleidet. Dadurch werden die Heizkosten und die Kosten für die Kühlung gesenkt. 4. Brandschutzglas Für den Brandschutz sind nicht zu öffnende Verglasungen vorgeschrieben. Feuer, Rauch und Wärmestrahlung müssen sie mindestens 30 Minuten standhalten. 19

6 Herstellen von Fenstern, Fassaden und Glasanbauten Lernfeld 11a Wärmedurchgang 5 Besitzen zwei Stoffe verschiedene Temperaturen, strömt Wärme. Diese wird stets vom Stoff mit der höheren Temperatur an den Stoff mit der niedrigeren Temperatur übertragen. Die je Zeiteinheit meist 1 Stunde transportierte Wärmeenergie heißt Wärmestrom. Formelzeichen: Ø (phi) Wh Einheitszeichen: Wärmemenge je Stunde h Umrechnung: W A. Wärmeleitung Wie viel Watt strömen von der 18 m 2 großen Oberfläche durch die skizzierte Wand aus Stahlbeton (Wärmeleitzahl λ 2,1 W/m K)? Erinnern Sie sich: Δt ΔT Geg.: Ges.: Oberfläche Temperaturunterschied Dicke Wärmestrom A Δ T s Ø Ø ( ) λ in ; A in ΔT in ; s in Aufgabe: Wie groß ist der Wärmestrom (in W) durch eine 5 cm dicke Wärmedämmmatte (λ 0,04 W/m K) mit der Fläche von 24 m 2, wenn die Temperaturdifferenz 18 K beträgt? 30

7 Herstellen von Fenstern, Fassaden und Glasanbauten Lernfeld 11a Dampfdiffusion (Dampfdurchdringung) 6 A. Dampfdruck Zusammensetzung der Luft: Sauerstoff %, Stickstoff %. Wie Sie bereits wissen, nimmt Luft durch Erwärmung und Luftbewegung Wassermoleküle auf. Diese Moleküle sind nicht an einen Platz gebunden, sondern frei beweglich. Wasser Dampfdruck Wasser Dampfdruck Wird Luft erwärmt, verstärkt sich die Bewegung der Moleküle. Warme Luft enthält daher viel Feuchtigkeit; der Dampfdruck steigt. Diese Druckdifferenz hat das Bestreben, sich auszugleichen. Beschreiben Sie diesen Druckausgleich. Kühlt der Wasserdampf im Mauerwerk unter den ab, kondensiert er und wird Wasser. Nennen Sie Schäden, die durch diese Kondensation entstehen. B. Dampfbremse, Dampfsperre 1. Dampfbremse Gasmoleküle sind wesentlich kleiner als Flüssigkeitsmoleküle. Deshalb sind manche Stoffe dicht gegenüber Flüssigkeiten, nicht aber gegenüber Dampf. Solche Stoffe sind z. B. Beton, Dachziegel, Klinker, Bitumenanstriche. 35

8 Herstellen von Treppen und Geländern Lernfeld 12a Herstellen von Treppen 1 Treppen ermöglichen den Personenverkehr zwischen den verschiedenen Stockwerken eines Gebäudes. A. Einteilung der Treppen 1. Hauptverkehrstreppen Bedingt durch den häufigen Personenverkehr müssen Hauptverkehrstreppen bequem begehbar sein und eine breite Bauweise besitzen. Anwendungen: Steigungswinkel: 25 bis Nebentreppen Nebentreppen sind steiler und enger gebaut als Hauptverkehrstreppen. Anwendungen: Steigungswinkel: 38 bis Treppenbenennung nach der Geländerseite Das Treppengeländer ist links: Das Treppengeländer ist rechts: 4. Treppenbenennung nach der Anzahl der Treppenläufe zwischen zwei Stockwerken Stockwerksverbindungen mit durchgehender Treppe: Stockwerksverbindung durch zwei Treppenteile: Stockwerksverbindung durch zwei Treppenteile: 53

9 Herstellen von Treppen und Geländern Lernfeld 12a Herstellen von Treppen 1 Trittstufenwerkstoffe Ordnen Sie die folgenden Begriffe den Zeichnungen zu: Al-Riffelblech, Holz, Stahlblech, Marmor oder Kunststein, Gitterrost. Nennen Sie Trittstufenbeläge im Wohnbereich: Wodurch werden die Kanten von Trittstufen gegen Abrutschen und Abnutzung häufig gesichert? 3. Stoßblech (Stegblech oder Setzstufe) Nennen Sie Vorteile des Stoßblechs. E. Bauwerksanschlüsse (Auswahl) Bei der kraftschlüssigen Dübelmontage in Randnähe der Betondecke können Risse oder Betonabbrüche entstehen. Wie kann dies verhindert werden? 59

10 Herstellen von Treppen und Geländern Lernfeld 12a Herstellen von Treppen 1 K. Aufgaben 1. Aufgabe: In einem Wohngebäude hat die Zweiholmtreppe mit Holzstufen eine nutzbare Treppenlaufbreite von mm. Die Stützweite beträgt 400 cm. Als Holme werden Rechteck-Hohlprofile aus Stahl (DIN EN ) verwendet. Bestimmen Sie mithilfe des Tabellenbuchs a) die senkrechte Verkehrslast p in N/m 2 : p kn/m 2 N/m 2 ; b) die Profilgröße in Millimeter: mm; c) die Querschnittsfläche des Hohlprofils in mm 2 : A mm 2 ; d) die längenbezogene Masse in kg/m: m kg/m; e) die Normbezeichnung dieses Hohlprofils: 2. Aufgabe: Für die gezeichnete einläufige, gerade Treppe sind die erforderlichen Maße zu berechnen. 2,68m 1,2 m ,6m 65

11 Herstellen von Treppen und Geländern Lernfeld 12a Herstellen einer geraden Wangentreppe 2 In einem Metallbaubetrieb soll zwischen der Werkstatt und dem um 92 cm höher liegenden Materiallager eine gerade Wangentreppe errichtet werden (siehe Skizze). Als Trittstufen sind Pressroste nach DIN mit einer Tragstabhöhe von 30 mm vorgesehen. Ergänzen Sie die Zeichnung, beantworten Sie die folgenden Fragen und bestimmen Sie alle erforderlichen Treppenmaße. Zeichnen Sie die Treppenwange (M 1:10), den Befestigungswinkel (M 1:10) und die Einschweißplatte (M 1:2). Fertigen Sie die Treppe. Benutzen Sie zum Beantworten der folgenden Fragen das Tabellenbuch. 1. Zeichnen Sie die Symbole für die unten stehenden Bauteile und übertragen Sie diese in die obige Zeichnung. bewehrter Beton Mauerwerk unbewehrter Beton 2. Erklären Sie das Symbol: : : 3. Was bedeutet : 4. Erklären Sie die Kurzzeichen OK, FFB, EG: 74

12 Herstellen von Treppen und Geländern Lernfeld 12a Geländer 3 I. Befestigung der Geländer Nennen Sie geeignete spannungsfreie Dübelbefestigungen. Vorteile dieser Befestigungsarten: 1. Verbundanker-Befestigung Aus welchen Stoffen besteht das Reaktionsharz? Deshalb müssen die Wartezeiten zwischen Setzen und Belasten beachtet werden. Diese sind von der Umgebungstemperatur abhängig. 2. Injektionsanker-Befestigung Diese Befestigung zählt zu den Formschluss-Verbindungen. Hier besteht die Verbindung zum Mauerwerk aus Hybridmörtel. Dieser härtet in einem Drahtgeflecht aus und bildet in den Hohlräumen die formschlüssige Verbindung. Beim Setzen sind die Vorschriften der Hersteller zu beachten. 3. Befestigungsplatte für die Montage der Geländerpfosten Die Größe der Befestigungsplatte ist abhängig von: S 235 JR S 355 JO Die Maße für die Befestigungsplatte sowie die Maße für die Bohrungen (Durchmesser und Abstände) werden Tabellenbüchern entnommen. Außerdem sind die bauaufsichtlichen Zulassungen einzuhalten. 92

13 Herstellen von Treppen und Geländern Oberflächengestaltung von Metallbaukonstruktionen Lernfeld 12a 5 D. Oberflächenreinigung Soll die Oberfläche von Bauteilen beschichtet oder verschönert werden, muss sie metallisch rein sein. Dies kann auf zwei Arten erfolgen: mechanisch oder chemisch. 1. Mechanische Oberflächenreinigung a) Sandstrahlen Rost, Zunder und Farbe können schnell und wirtschaftlich durch Sandstrahlen entfernt werden. Auch die Oberfläche von Werkstücken kann dadurch verschönert werden. Beachte: Arbeitsausführende Personen Mitarbeiter auf Baustelle Durchläuft das Werkstück auf einem Förderband die Strahlkammer, so bezeichnet man dies als Durchlauf- Strahlen. Für feinste und samtartige Oberflächenmattierungen oder für weiche Werkstoffe (z. B. Al) wird anstelle von Quarzsand Glaspulver verwendet. b) Bürsten c) Ultraschallreinigen Anwendung: Anwendung: Werkstückoberfläche: Werkstückoberfläche: Reinigungszeit: 98

14 Instandhalten von Systemen des Metall- und Stahlbaus Lernfeld 13a Instandhaltung von Systemen am Beispiel einer Säulenbohrmaschine 1 D. Inbetriebnahme der Säulenbohrmaschine Zuerst muss die Maschine stromlos sein: Inbetriebnahme: 1. Einfüllen von 2. Kontrolle des Ölstands mittels Getriebeöl Vorschlag der Herstellerfirma: Erklären Sie dieses Sinnbild aus Ihrem Tabellenbuch. Schmierfett Auch das Schmierfett ist in den Wartungsunterlagen festgelegt. Vorschlag der Herstellerfirma: Bohremulsion Entnehmen Sie aus dem Tabellenbuch eine geeignete Bohremulsion. Benennung: Kurzzeichen: Schmierstellen Zeichnen Sie in die unten stehenden Skizzen die Schmierstellen der Maschine aus Ihrer Werkstatt ein. Verwenden Sie dazu folgende Symbole: Öleinfüllstopfen Fettschmiernippel Ölschauglas 105

15 Instandhalten von Systemen des Metall- und Stahlbaus Lernfeld 13a Inspektion 3 Zur Inspektion gehören: 1. bei der Neuanschaffung der Maschine die Erstinspektion 2. während des Arbeitseinsatzes der Maschine die regelmäßige Inspektion 3. bei Mängel an der Maschine eine Sonderinspektion. Programmablauf für die Inspektion der Säulenbohrmaschine Inspektionsbeauftragter Erstinspektion Regelmäßige Inspektion Sonderinspektion Sichtkontrolle Laufkontrolle Bewegungskontrolle des Bohrtisches Verstellkontrolle der Drehzahlsteuerung und der Bohrspindelrückholfeder Dichtheitskontrolle am Getriebedeckel und an den Ölstandsschaugläsern Oberflächenkontrolle der Morsekegelaufnahme Sicherheitskontrolle, z. B. Sicherheitskontrolle für den Bediener der Maschine, z. B. Beleuchtungskontrolle Ist die Inspektion in Ordnung? nein Entsprechende Maßnahmen treffen, z.b. ja Dokumentation Instandsetzung Maßnahmen für eine Instandsetzung: 1. Kostenvoranschlag für die Reparatur, 2. Annahme der Reparatur, 3. Durchführung der Reparatur, 4. Kontrolle und Abnahme der Reparatur, 5. Rechnungsprüfung der Reparaturkosten. 109