02.06.2013 Aufrufe

Einfeldträger

Einfeldträger

Einfeldträger

MEHR ANZEIGEN
WENIGER ANZEIGEN

Erfolgreiche ePaper selbst erstellen

Machen Sie aus Ihren PDF Publikationen ein blätterbares Flipbook mit unserer einzigartigen Google optimierten e-Paper Software.

FH Potsdam - FB Bauingenieurwesen<br />

Statik der Baukonstruktionen<br />

Tragwerksberechnungen mit RuckZuck<br />

Beginnen Sie mit dem vorgegebenen System Durchlaufträger, 1 Feld. Erzeugen Sie dann alle<br />

folgenden Systeme bis inklusive A5) über Systemmanipulation.<br />

<strong>Einfeldträger</strong><br />

A1) Ermitteln Sie M(x) und vergleichen Sie die Ergebnisse mit einem Tabellenwerk (Formeln<br />

eintragen).<br />

Zeichnen Sie die qualitative Biegelinie (Angabe von κ + oder -, Wendepunkte).<br />

Suchen Sie für jedes System die maximale Durchbiegung und tragen Sie diese in die<br />

Biegelinien ein (Taste F12 und Stab anklicken). Geben Sie die Formeln für die max.<br />

Durchbiegung und die Funktionen der Biegelinien mit Hilfe eines Tabellenwerkes an.<br />

w(x)<br />

w(x)<br />

w(x)<br />

(1)<br />

(1)<br />

(1)<br />

A<br />

(2)<br />

(2)<br />

(2)<br />

10 kN<br />

5,0 5,0<br />

B<br />

C<br />

10 kN<br />

10 kN<br />

(3)<br />

(3)<br />

Fragen:<br />

A1, F1) Ändern sich die Momentenlinien bei den Systemen A - C, wenn Sie das Profil in<br />

einen Träger HEA 100 ändern? Begründung!<br />

A1, F2) Ändern sich die Biegelinien bei Änderung des Profils? Wenn ja, was ändert sich?<br />

M(x)<br />

M(x)<br />

M(x)<br />

Seite 1


FH Potsdam - FB Bauingenieurwesen<br />

Statik der Baukonstruktionen<br />

Tragwerksberechnungen mit RuckZuck<br />

<strong>Einfeldträger</strong><br />

A2) Ermitteln Sie M(x) und Q(x) und vergleichen Sie die Ergebnisse mit einem Tabellenwerk<br />

(Formeln eintragen).<br />

(1)<br />

(1)<br />

(1)<br />

A<br />

B<br />

C<br />

10,0<br />

1 kN/m<br />

1 kN/m<br />

1 kN/m<br />

(2)<br />

(2)<br />

(2)<br />

Fragen:<br />

A2, F1) Welcher Zusammenhang besteht zwischen der Belastung in A1) und A2)?<br />

Wie wirkt sich dieser Zusammenhang auf die Momente aus?<br />

A2, F2) Welcher gleiche Zusammenhang besteht bei den Systemen A - C für die Querkraft?<br />

M(x)<br />

Q(x)<br />

M(x)<br />

Q(x)<br />

M(x)<br />

Q(x)<br />

Seite 2


FH Potsdam - FB Bauingenieurwesen<br />

Statik der Baukonstruktionen<br />

Tragwerksberechnungen mit RuckZuck<br />

<strong>Einfeldträger</strong><br />

A3) Ermitteln Sie M(x ) bei beiden Systemen für verschiedene Laststellungen und tragen Sie die<br />

Ergebnisse maßstäblich ein:<br />

Last in (2)<br />

Last in (3)<br />

Last in (4)<br />

Last in (5). Geben Sie für beide Systeme die Formeln für die Feld- und Stützmomente an.<br />

(1)<br />

1,0<br />

(1)<br />

(2)<br />

(2)<br />

1,0<br />

(3)<br />

(3)<br />

(4)<br />

2,0 1,0<br />

(4)<br />

20 kN<br />

(5)<br />

20 kN<br />

(5)<br />

Frage<br />

A3, F1) Wie verändern sich Feldmomente in Abhängigkeit von der Laststellung?<br />

5,0<br />

(6)<br />

(6)<br />

M(x)<br />

M(x)<br />

Seite 3


FH Potsdam - FB Bauingenieurwesen<br />

Statik der Baukonstruktionen<br />

Tragwerksberechnungen mit RuckZuck<br />

<strong>Einfeldträger</strong><br />

A4) Ermitteln Sie M(x), Q(x), N(x) und die Auflagerkräfte. Geben Sie die Belastung auch in den<br />

Komponenten ⊥ und ⎥⎥ zur Stabachse an.<br />

(1)<br />

(1)<br />

4,0<br />

8 kN/m<br />

8 kN/m<br />

30°<br />

8 kN/m<br />

45°<br />

(2)<br />

M(x)<br />

M(x)<br />

(2)<br />

M(x)<br />

Fragen<br />

A4, F1) Ändern sich die Momentenverläufe?<br />

A4, F2) Ändern sich die Auflagerkräfte?<br />

A4, F3) Wie ändern sich die Querkräfte und Normalkräfte?<br />

Was geschieht mit den Querkräften und Normalkräften, wenn α ≥ 45° wird?<br />

A4, F4) Welche Erkenntnisse sind übertragbar, wenn am Lager (1) eine Einspannung<br />

vorliegt?<br />

Q(x)<br />

Q(x)<br />

Q(x)<br />

N(x)<br />

N(x)<br />

N(x)<br />

Seite 4


FH Potsdam - FB Bauingenieurwesen<br />

Statik der Baukonstruktionen<br />

Tragwerksberechnungen mit RuckZuck<br />

Gerberträger<br />

A5) Ermitteln Sie M(x) und die Auflagerkräfte. Kontrollieren Sie ΣV am Gesamtsystem.<br />

Zeichnen Sie die qualitative Biegelinie (Angabe von κ + oder -, Wendepunkte)<br />

LF 1<br />

8 kN/m<br />

(1) (2) (3) (4)<br />

LF 2<br />

LF 3<br />

LF 4<br />

4,0 2,0 2,0<br />

8 kN/m<br />

3 kN<br />

3 kN/m<br />

Fragen<br />

A5, F1) Gibt es irgendeine Belastung innerhalb des Bereiches (1)-(3), die eine Auflagerkraft<br />

in Punkt (4) hervorruft?<br />

A5, F2) Was ändert sich, wenn Sie an der Stelle (2) ein weiteres Gelenk einbauen?<br />

Wie reagiert RuckZuck?<br />

A5, F3) Ersetzen Sie das Festlager bei (1) durch eine Einspannung. In welchem Verhältnis<br />

stehen M(2) und M(1) zueinander bei LF 3 und LF 4; lässt sich dieser Zusammenhang<br />

verallgemeinern?<br />

w(x)<br />

M(x)<br />

w(x)<br />

M(x)<br />

w(x)<br />

M(x)<br />

w(x)<br />

M(x)<br />

Seite 5


FH Potsdam - FB Bauingenieurwesen<br />

Statik der Baukonstruktionen<br />

Tragwerksberechnungen mit RuckZuck<br />

Zweifeldträger<br />

A6) Ermitteln Sie M(x) und die Auflagerkräfte. Vergleichen Sie die Ergebnisse mit einem<br />

Tabellenwerk.(Formel eintragen).<br />

Zeichnen Sie die qualitativen Biegelinien. (Angabe von κ + oder -, Wendepunkte)<br />

LF 1<br />

8 kN/m<br />

(1) (2) (3)<br />

LF 2<br />

4,0 4,0<br />

8 kN/m<br />

Fragen<br />

A6, F1) Systemänderung: Einspannung bei (1). Wie ändern sich die Momente (2)?<br />

Welches vertafelte System können Sie verwenden ? (->Symmetrie!)<br />

A6, F2) gegebenes System: Zweifeldträger, die Länge l(2)-(3) wird auf 1,0 m geändert.<br />

Lastfall 1: Wie groß wird das Moment M(2).<br />

Gegen welchen Grenzwert strebt M(2) für l(2)-(3) → 0<br />

A6, F3) gegebenes System: Zweifeldträger, die Länge l(2)-(3) wird auf 12,0 m geändert.<br />

Lastfall 1: Wie groß wird das Moment M(2).<br />

Gegen welchen Grenzwert strebt M(2) für l(2)-(3) → ∞<br />

w(x)<br />

M(x)<br />

M(x) bei<br />

geänderten<br />

Randbed.<br />

w(x)<br />

M(x)<br />

M(x) bei<br />

geänderten<br />

Randbed.<br />

Seite 6


FH Potsdam - FB Bauingenieurwesen<br />

Statik der Baukonstruktionen<br />

Tragwerksberechnungen mit RuckZuck<br />

Zweifeldträger, schräg<br />

Geben Sie das System über „freies System“ mit Koordinaten ein, und ändern Sie das Profil auf EA<br />

→ ∞!<br />

EJ = const<br />

EA → ∞<br />

Gα Q A → ∞<br />

(1)<br />

A7) Ermitteln Sie M(x), Q(x), N(x) und die Auflagerkräfte.<br />

EJ = const<br />

EA → ∞<br />

Gα Q A → ∞<br />

(1)<br />

4,0<br />

(2)<br />

M(x)<br />

(2<br />

M(x)<br />

4,0<br />

(3)<br />

2,55<br />

2,55<br />

2,55<br />

(3)<br />

8 kN/m<br />

8 kN/m<br />

4,0<br />

4,0<br />

Fragen<br />

A7,F1) Vergleichen Sie Momente und Auflagerkräfte wie in Aufgabe A6) Lastfall 2!<br />

Geben Sie formelmäßig M(2) und die Auflagerkräfte mit Hilfe eines Tabellenwerkes<br />

an (Formeln eintragen).<br />

A7, F2) Ermitteln Sie zumindest die Vorzeichen von N12 und N32 graphisch je durch ein<br />

Krafteck.<br />

A7, F3) Welcher Momentenverlauf und welche Auflagerkräfte ergeben sich, wenn Sie das<br />

Lager bei (2) entfernen, das Lager bei (3) horizontal unverschieblich machen?<br />

(Achtung, Ergebnis gilt nur bei EA → ∞ )<br />

Q(x)<br />

N(x)<br />

Q(x)<br />

N(x)<br />

Seite 7


(6)<br />

LF 1<br />

1,2<br />

FH Potsdam - FB Bauingenieurwesen<br />

Statik der Baukonstruktionen<br />

Tragwerksberechnungen mit RuckZuck<br />

Dreigelenkrahmen<br />

A8) Ermitteln Sie M(x) und die Auflagerkräfte. Zeichnen Sie die qualitativen Biegelinien. (Angabe<br />

von κ + oder -, Wendepunkte)<br />

(2)<br />

(1)<br />

Fragen<br />

(3)<br />

w(x)<br />

4,6 kN<br />

2,3 2,3<br />

M(x)<br />

1 kN/m<br />

(4)<br />

(5)<br />

3,8<br />

(6)<br />

A8,F1) Wie groß ist im LF 1 das<br />

Eckmomentes bei (2) und (4),<br />

wenn<br />

• nur q,<br />

• nur F angreift?<br />

• Verhältnis M(<br />

2)<br />

inf olge q<br />

= ?<br />

M(<br />

2)<br />

inf olge F<br />

A8, F2) Was ändert sich, wenn im LF 2 statt der Einzellast bei (6) ein Moment entgegen des<br />

Uhrzeigersinnes von 12 kNm angreift?<br />

A8, F3) Warum verändern sich die Schnittgrößen nicht, wenn Sie für einzelne Stäbe<br />

verschiedene Profile wählen?<br />

A8, F4) Schließen Sie das Gelenk bei (3) und ordnen Sie ein Gelenk bei (4) an. Welche<br />

Auflagerkräfte ändern sich?<br />

LF 2<br />

10 kN<br />

1,2<br />

(1)<br />

(2)<br />

(3)<br />

w(x)<br />

2,3 2,3<br />

M(x)<br />

(4)<br />

(5)<br />

3,8<br />

Seite 8


FH Potsdam - FB Bauingenieurwesen<br />

Statik der Baukonstruktionen<br />

Tragwerksberechnungen mit RuckZuck<br />

A8, F5) Ändern Sie nur die rechte Stiellänge auf die Hälfte (h=1,9m). Tragen Sie M(x) und<br />

die Auflagerkräfte ein.<br />

LF 1<br />

4,6 kN<br />

LF 2<br />

1 kN/m 10 kN<br />

1,2 2,3 2,3 1,2 2,3 2,3<br />

LF 1<br />

1,2<br />

A8, F6) Ändern Sie beide Stiellängen auf die Hälfte (h=1,9m). Tragen Sie M(x) und die<br />

Auflagerkräfte ein.<br />

Vergleichen Sie mit dem gegebenen System. Was ändert sich? Was bleibt gleich?<br />

2,3<br />

M(x) M(x)<br />

M(x)<br />

4,6 kN<br />

2,3<br />

1 kN/m<br />

LF 2<br />

10 kN<br />

1,2<br />

2,3<br />

M(x)<br />

2,3<br />

1,9<br />

1,9<br />

Seite 9


FH Potsdam - FB Bauingenieurwesen<br />

Statik der Baukonstruktionen<br />

Tragwerksberechnungen mit RuckZuck<br />

Rahmen mit unterschiedlichen Lagerungen<br />

A9) a) Ermitteln Sie M(x) und die Auflagerkräfte (w(x) ist auf der nächsten Seite darzustellen)<br />

5,0 kN/m<br />

(2) (3) (4)<br />

(1)<br />

1<br />

3,0<br />

4,0 4,0 2,0<br />

4<br />

7<br />

1 cm =10 kNm<br />

(5)<br />

2<br />

5<br />

5,0 kN/m<br />

Profil:<br />

HEA 200<br />

Fragen<br />

A9, F1) Geben Sie für jedes System den Grad der statischen<br />

Unbestimmtheit an.<br />

A9, F2) Welche Systeme tragen im statischen Sinne als<br />

Rahmen, d.h. wo tragen auch die Stiele über Biegung?<br />

A9, F3) Ermitteln Sie für Systeme 4 und 7 AH und das Moment<br />

an der Stelle (2) mit Hilfe eines Tabellenwerkes.<br />

A9, F4) Wie ändert sich das Eckmoment bei System 4 und 7,<br />

wenn Sie<br />

• die Stiellänge halbieren oder<br />

• EJStiele vergrößern?<br />

A9, F5) Gegen welchen Grenzwert (Formel) strebt das<br />

Eckmoment bei System 4 und System 7 für<br />

• unendlich steife Stiele?<br />

• unendlich steifen Riegel?<br />

3<br />

6<br />

5,0 kN/m<br />

2,0<br />

Seite 10


FH Potsdam - FB Bauingenieurwesen<br />

Statik der Baukonstruktionen<br />

Tragwerksberechnungen mit RuckZuck<br />

Rahmen mit unterschiedlichen Lagerungen<br />

A9) b) Zeichnen Sie die qualitativen Biegelinien (Wendepunkte).<br />

(3)<br />

(2) (4)<br />

(1)<br />

7<br />

1<br />

3,0<br />

4,0 4,0 2,0<br />

4<br />

(5)<br />

2<br />

5<br />

Profil:<br />

HEA 200<br />

5,0 kN/m 5,0 kN/m 5,0 kN/m<br />

Fragen<br />

A9, F6) Welche Systeme haben bei gegebener Belastung<br />

keine horizontale Verschiebung der Knoten (2) und<br />

(4)<br />

A9, F7) Erstellen Sie einen Ausdruck der Ergebnisse des<br />

Systems 4 mit Kopfbeschriftung:<br />

System mit Knoten und Stäben, Zugfaser,<br />

M(x), Q(x), N(x), Auflagerkräfte, Biegelinie,<br />

3<br />

6<br />

2,0<br />

Seite 11


4 kN/m<br />

FH Potsdam - FB Bauingenieurwesen<br />

Statik der Baukonstruktionen<br />

Tragwerksberechnungen mit RuckZuck<br />

Zweigelenkrahmen<br />

A10) Antimetrische Belastung<br />

(3<br />

(2) (4<br />

(1) (5<br />

4,0<br />

M(x)<br />

Q(x)<br />

N(x)<br />

w(x)<br />

4 kN/m<br />

3,0<br />

1 cm = 10 kN<br />

1 cm = 10 kNm<br />

Welche Bedingungen gelten bei Antimetrie in<br />

der Symmetrieachse ?<br />

Berechnen Sie mit den richtigen<br />

Randbedingungen in der Symmetrieachse die<br />

Auflagerkräfte und M(x) am halben System.<br />

4 kN/m<br />

Profil:<br />

HEA 200<br />

Fragen<br />

A10, F1) Ermitteln Sie die größte<br />

Verschiebung.<br />

A10,F2) Entsteht eine horizontale<br />

Verschiebung der Punkte (2)-(4) auch<br />

unter anderen antimetrischen<br />

Belastungen?<br />

A10, F3) Wie sieht der Momentenverlauf und<br />

die Biegelinie für eine antimetrische<br />

Gleichlast von 5 kN/m im Riegel aus?<br />

Seite 12


FH Potsdam - FB Bauingenieurwesen<br />

Statik der Baukonstruktionen<br />

Tragwerksberechnungen mit RuckZuck<br />

Dreifeldträger<br />

A11) Ermitteln Sie M(x), Q(x) und die Auflagerkräfte.(Versuchen Sie auch sich vorzustellen, bei<br />

welchen Lagern abhebende Kräfte auftreten.)<br />

Zeichnen Sie die qualitativen Biegelinien. (Angabe von κ + oder -, Wendepunkte)<br />

(1) (2) (3) (4)<br />

3,0 4,0 3,0<br />

p=5 kN/m<br />

(1) (2) (3) (4)<br />

3,0 4,0 3,0<br />

g=10 kN/m<br />

w(x)<br />

M(x)<br />

Q(x)<br />

w(x)<br />

M(x)<br />

Q(x)<br />

LF 1<br />

Eigengewicht<br />

EJ = const<br />

Fügen Sie noch<br />

einen Knoten in der<br />

Symmetrieachse ein<br />

über→ Stab teilen<br />

LF 2<br />

Verkehr Feld (2)-(3)<br />

Seite 13


FH Potsdam - FB Bauingenieurwesen<br />

Statik der Baukonstruktionen<br />

Tragwerksberechnungen mit RuckZuck<br />

p=5 kN/m<br />

(1) (2) (3) (4)<br />

3,0 4,0 3,0<br />

Fragen<br />

A11, F1) Welche Weggrößen und welche Kraftgrößen sind bei symmetrischer Belastung<br />

symmetrisch?<br />

Welche Bedingungen gelten in der Symmetrieachse?<br />

A11, F2) Vergleichen Sie den Momentenverlauf LF 2 des Dreifeldträgers mit dem des<br />

Zweigelenkrahmens aus A9).<br />

Für welche Art von Belastung gilt der festgestellte Zusammenhang?<br />

A11, F3) Geben Sie die Laststellungen an für feldweise angeordnete Verkehrslast.<br />

Laststellung für min M(2):<br />

Laststellung für max M(2) :<br />

Laststellung für min MFeld (2)-(3) :<br />

Laststellung für max MFeld (2)-(3 ) :<br />

w(x)<br />

M(x)<br />

Q(x)<br />

min M(2) =<br />

max M(2) =<br />

min MFeld (2)-(3) =<br />

max MFeld (2)-(3) =<br />

LF 3<br />

Verkehr Feld (1)-(2)<br />

Seite 14


FH Potsdam - FB Bauingenieurwesen<br />

Statik der Baukonstruktionen<br />

Tragwerksberechnungen mit RuckZuck<br />

Dreifeldträger<br />

A12) Ermitteln Sie die Extremalmomentenlinie max/min M<br />

Lastenbaum in RUCKZUCK:<br />

Erzeugen Sie dazu zunächst in<br />

der ständigen Lastfallgruppe [G] Eigengewicht<br />

den LF: EG lt. Aufgabenstellung mit dem Faktor<br />

1.00<br />

und in der veränderlichen Lastfallgruppe [Q]<br />

Nutzlasten<br />

den LF: p links<br />

den LF: p Mitte<br />

den LF: p rechts<br />

Drucken Sie aus für alle gegebenen Lastfälle:<br />

• Skizze der Momentenlinien, Auflager<br />

Ducken Sie aus für die Lastfallüberlagerung „q+p feldweise“:<br />

• Skizze der Extremalmomentenlinie minM, maxM<br />

• Text führend M, alle Teilungspunkte<br />

p=5 kN/m Verkehrslast feldweise<br />

(1) (2) (3) (4)<br />

3,0 4,0 3,0<br />

Zeigen Sie das Ergebnis der Überlagerung in<br />

der roten Überlagerungsgruppe [GQ]<br />

Ergebnis1 an<br />

g=10 kN/m<br />

Eigengewicht<br />

w(x)<br />

EJ = const<br />

Extremalmomentenlinie<br />

Fragen:<br />

A12, F1) Überprüfen Sie die Werte aus ihrer Extremalmomentenlinie mit den von Ihnen<br />

ermittelten Werten in A11) F3)<br />

A12, F2) Was bedeutet der in RuckZuck festgelegte Lastfall Eigengewicht Konstruktion?<br />

Seite 15


FH Potsdam - FB Bauingenieurwesen<br />

Statik der Baukonstruktionen<br />

Tragwerksberechnungen mit RuckZuck<br />

Besondere Lastfälle: Temperaturlastfälle beim Zweigelenkrahmen<br />

A13) Ermitteln Sie die Auflagerkräfte, M(x) und zeichnen Sie die qualitative Biegelinie.<br />

(2)<br />

(1)<br />

5,0<br />

Fragen<br />

A13, F1) Was ändert sich im LF 1, wenn Sie TS nur im Riegel wirken lassen?<br />

A13, F2) Kontrollieren Sie für LF 1 das Vorzeichen der Krümmung über κ= M<br />

EJ .<br />

Geben Sie κ + oder - an.<br />

A13, F3) Machen Sie das System auf zwei verschiedene Arten statisch bestimmt.<br />

Zeichnen Sie die qualitativen Biegelinien des „Nullzustandes“ und geben Sie δ10<br />

an. Was muß die statisch Unbestimmte bewirken?<br />

(2)<br />

(1)<br />

w(x)<br />

w(x)<br />

Schwerpunktstemperatur<br />

LF 1: TS = 60 K<br />

im ganzen System<br />

(3)<br />

(4)<br />

(3)<br />

(4)<br />

4,0<br />

M(x)<br />

w(x)<br />

A13, F4) Unter welcher Bezeichnung finden Sie die beiden Temperaturlastfälle beim<br />

Zweigelenkrahmen in den Bautabellen?<br />

LF 1 Schwerpunktstemperatur:<br />

LF 2 Eingeprägte Temperaturkrümmung:<br />

HEB 400<br />

Seite 16


FH Potsdam - FB Bauingenieurwesen<br />

Statik der Baukonstruktionen<br />

Tragwerksberechnungen mit RuckZuck<br />

Besondere Lastfälle: Temperaturlastfälle beim Zweigelenkrahmen<br />

Ermitteln Sie die Auflagerkräfte, M(x) und zeichnen Sie die qualitative Biegelinie.<br />

Achtung zur Eingabe bei RuckZuck:<br />

∆T muß eingeben werden als<br />

∆T<br />

h Trägerhöhe hier<br />

=<br />

−30 −30<br />

04 ,<br />

(2)<br />

(1)<br />

Weitere Fragen<br />

A13, F5) Warum gilt bei LF 2 der Zusammenhang κ= M<br />

nicht mehr?<br />

EJ<br />

Geben Sie die Formel der Krümmung an. Wo liegen die Wendepunkte?<br />

A13, F6) Wie ändern sich bei beiden Lastfällen die Momente, wenn das gesamte System<br />

aus einem IPE 400 (gleiches h) besteht?<br />

Geben Sie den Zusammenhang zwischen M(x) bzw. w(x) und EJ an.<br />

Statisch unbestimmtes System Statisch unbestimmtes System<br />

mit EJ = const<br />

mit EJ = const<br />

Normale Lasten: besondere Lastfälle:<br />

Momente M(x) ….. f(EJ) Momente M(x) ….. f(EJ)<br />

Durchbiegung w(x) ..... f(EJ) Durchbiegung w(x) ..... f(EJ)<br />

A13, F7) Warum entstehen aus beiden Lastfällen am Zweigelenkrahmen keine vertikalen<br />

Auflagerkräfte?<br />

A13, F8) Machen Sie das System auf zwei verschiedene Arten statisch bestimmt.<br />

Zeichnen Sie die qualitativen Biegelinien des „Nullzustandes“ und geben Sie δ10<br />

an. Was muß die statisch Unbestimmte bewirken?<br />

(2)<br />

(1)<br />

außen<br />

innen<br />

w(x)<br />

5,0<br />

=−75<br />

(3)<br />

(4)<br />

(3)<br />

w(x) w(x)<br />

(4)<br />

Eingeprägte<br />

Temperaturkrümmung<br />

LF 2: ∆T= ti - ta= - 30 K<br />

im ganzen System<br />

4,0<br />

M(x)<br />

HEB 400<br />

Seite 17


FH Potsdam - FB Bauingenieurwesen<br />

Statik der Baukonstruktionen<br />

Tragwerksberechnungen mit RuckZuck<br />

Besonderer Lastfälle: eingeprägte Temperaturkrümmung beim <strong>Einfeldträger</strong><br />

A14) System entspricht dem aus Aufgabe A1) und A2)<br />

Ermitteln Sie M(x) und Q(x) und die Auflagerkräfte.<br />

Zeichnen Sie die qualitative Biegelinie.<br />

(1)<br />

Systeme A - D HEB 300<br />

(1)<br />

(1)<br />

A<br />

B<br />

C<br />

M(<br />

x)<br />

κ(<br />

x)<br />

=<br />

EJ<br />

∆T = tu - to = + 18 K<br />

10,0<br />

+<br />

∆T = + 18 K<br />

∆T = + 18 K<br />

(2)<br />

∆T<br />

α T ⋅<br />

<br />

h<br />

(2)<br />

(2)<br />

krümmung Temperatur<br />

e<br />

eingeprägt<br />

κ ausTemperatur=<br />

−<br />

D<br />

10,0<br />

∆T = + 18 K<br />

(1) (2)<br />

w(x) w(x)<br />

w(x)<br />

w(x)<br />

Achtung zur Eingabe bei RuckZuck:<br />

∆T muß eingeben werden als<br />

∆T<br />

h Trägerhöhe hier<br />

18 18<br />

= = 60<br />

03 ,<br />

M(x)<br />

Q(x)<br />

M(x)<br />

Q(x)<br />

Frage:<br />

A14, F1) Vergleichen Sie Ihre Lösungen für M(x) mit<br />

Tabellenfällen aus den Bautabellen.<br />

Seite 18


FH Potsdam - FB Bauingenieurwesen<br />

Statik der Baukonstruktionen<br />

Tragwerksberechnungen mit RuckZuck<br />

Besonderer Lastfall: Lagersenkung an verschiedenen Systemen<br />

A15) Versuchen Sie die qualitative Biegelinie zu zeichnen und leiten Sie daraus den qualitativen<br />

Momentenverlauf ab. Kontrollieren Sie ihre Lösung dann mit RuckZuck.<br />

Hinweis: Knicke in der Biegelinie treten nur bei Gelenken auf!<br />

x, vx LF Lagersenkung bei Lager (1) vz = 0,015 m<br />

A<br />

(1) (2) (3) (4)<br />

B<br />

C<br />

D<br />

E<br />

qualitative Biegelinie Momentenlinie<br />

HEB 200<br />

4,0 2,0 2,0 4,0<br />

2,0 2,0<br />

Frage:<br />

A15, F1) Bei welchen Systemen und welchen Tragwerksteilen treten keine Schnittgrößen<br />

aus Lagersenkung auf?<br />

A15, F2) Änderen sich die Schnittgrößen, wenn Sie bei einem oder mehreren oder allen<br />

Stäben das Profil ändern?<br />

z, v z<br />

Seite 19


FH Potsdam - FB Bauingenieurwesen<br />

Statik der Baukonstruktionen<br />

Tragwerksberechnungen mit RuckZuck<br />

Vergleich<br />

Einfeld- , Zweifeld-, Dreifeld- und Vierfeldträger bei Belastung nur im Randfeld<br />

A16) Versuchen Sie die qualitativen Biegelinien und qualitativen Momentenlinien zunächst mit<br />

Ihren bisher erworbenen Kenntnissen zu skizzieren (radierfähig bei C und D!).<br />

Ermitteln Sie dann M(x) und die Auflagerkräfte mit RuckZuck<br />

A<br />

B<br />

C<br />

D<br />

(1 (2<br />

q = 8 kN/m<br />

w(x)<br />

M(x)<br />

q = 8 kN/m<br />

(1 (2 (3<br />

q = 8 kN/m<br />

q = 8 kN/m<br />

w(x)<br />

M(x)<br />

(1 (2 (3 (4)<br />

4,0 4,0 4,0<br />

w(x)<br />

M(x)<br />

EJ = const<br />

(1 (2 (3 (4) (5<br />

Fragen:<br />

A16, F1) Warum wird das Stützmoment<br />

bei (2) betragsmäßig größer?<br />

A16, F2) Wie groß ist bei jedem System<br />

der Abklingfaktor von<br />

Stützmoment zu Stützmoment?<br />

A16, F3) Versuchen Sie anhand der<br />

Momentenlinie zu erkennen,<br />

welche Auflager Zug<br />

bekommen.<br />

A16, F4) Wie sehen die qualitativen<br />

Momentenlinien aus, wenn nur<br />

das Randfeld jeweils mit ∆T = +<br />

belastet wird?<br />

4,0<br />

w(x)<br />

M(x)<br />

Seite 20


V 1<br />

FH Potsdam - FB Bauingenieurwesen<br />

Statik der Baukonstruktionen<br />

Tragwerksberechnungen mit RuckZuck<br />

Fachwerk<br />

A17) Bei dem Fachwerk sollen 2 Lastfälle verglichen werden:<br />

LF 1: Gleichlast im Untergurt von 5 kN/m<br />

LF 2: Gleichlast umgerechnet in Knotenlasten.<br />

Beantworten Sie die folgenden Fragen, bevor Sie die Lösung von RuckZuck anschauen.<br />

• Geben Sie die Nullstäbe im LF 2 an.<br />

• Geben Sie M(x) und Q(x) im LF 1 an.<br />

• Was ist bei beiden Lastfällen gleich?<br />

• Welche Stäbe bekommen Druck?<br />

• Welche Stäbe bekommen Zug?<br />

• Welche Diagonalen bekommen Druck, welche Zug?<br />

• Überschlagen Sie die Untergurtkraft in Feldmitte durch Vergleich mit einem Balken auf<br />

zwei Stützen unter Gleichlast (ql 2<br />

/8)<br />

• Überprüfen Sie O3, D3, U3 mit einem Ritterschnitt.<br />

O 1<br />

D 1<br />

U 1<br />

O 2<br />

5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0<br />

LF 1<br />

O1 D1<br />

O2 D2<br />

O3 D3<br />

U1 V1<br />

U2 V2<br />

U3 V3<br />

V4<br />

LF 1 M(x) symmetrisch<br />

LF 1 Q(x) antimetrisch<br />

Symmetrieachse<br />

LF 1<br />

q = 5 kN/m<br />

LF 2<br />

O1 D1<br />

O2 D2<br />

O3 D3<br />

U1 V1<br />

U2 V2<br />

U3 V3<br />

V4<br />

LF 2<br />

Knotenlasten<br />

5,0<br />

Seite 21


FH Potsdam - FB Bauingenieurwesen<br />

Statik der Baukonstruktionen<br />

Tragwerksberechnungen mit RuckZuck<br />

weitere Fragen<br />

A17, F1) LF 2 (Knotenlasten)<br />

Ändern sich die Normalkräfte wesentlich, wenn alle Knoten biegesteif sind?<br />

Wie vielfach statisch unbestimmt ist das System bei biegesteifen Knoten? Was<br />

halten Sie von einer Handrechnung?<br />

Warum war in Zeiten, als es keine FEM Programme gab, die Annahme von<br />

Gelenken in allen Knoten „genial“ ?<br />

A17, F2) Sind die Unterschiede zum Gelenksystem größer, wenn es sich nicht um<br />

Knotenlasten handelt?<br />

A17, F3) LF 1 (Streckenlasten):<br />

Geben Sie den Momentenverlauf für den Untergurt an, wenn dieser biegesteif<br />

durchläuft.<br />

LF 1 M(x)<br />

LF 2<br />

O1 D1<br />

O2 D2<br />

O3 D3<br />

U1 V1<br />

U2 V2<br />

U3 V3<br />

V4<br />

Seite 22


3,0<br />

3,0<br />

FH Potsdam - FB Bauingenieurwesen<br />

Statik der Baukonstruktionen<br />

Tragwerksberechnungen mit RuckZuck<br />

Symmetrie / Antimetrie, Kehlbalkendach<br />

A18) Vergleichen Sie die Wirkung eines symmetrischen und eines antimetrischen Lastfalls beim<br />

Kehlbalkendach. Machen Sie sich das verschiedene Tragverhalten anhand der<br />

Momentenlinie und der Biegelinie klar.<br />

8 kN/m<br />

(1)<br />

(1)<br />

(2)<br />

2,25<br />

in der Symmetrieachse gelten folgende<br />

Bedingungen:<br />

Q = 0 bzw. V = 0<br />

Verdrehung ϕ = 0<br />

Auflagerkräfte und Momente<br />

(2)<br />

LF Symmetrie<br />

w(x)<br />

(3)<br />

2,25 4,5<br />

(3)<br />

(4)<br />

(4)<br />

(5)<br />

HEB 160<br />

EA → ∞<br />

8 kN/m<br />

(1)<br />

M(x) (5)<br />

(1)<br />

(2)<br />

Nehmen Sie das vorgegeben Kehlbalkendach und<br />

fügen Halbgelenke im Querstab ein (u.U. Zoom).<br />

Markieren Sie das ganze System, ändern Sie auf<br />

HEB 160 und setzten Sie dann EA → ∞<br />

LF Antimetrie<br />

(3)<br />

w(x)<br />

(4)<br />

in der Symmetrieachse gelten folgende<br />

Bedingungen:<br />

M = 0<br />

N = 0 bzw. H = 0<br />

vertikale Verschiebung w= 0<br />

Auflagerkräfte und Momente<br />

(2)<br />

(3)<br />

M(x)<br />

(4)<br />

8 kN/m<br />

(5)<br />

(5)<br />

Seite 23


FH Potsdam - FB Bauingenieurwesen<br />

Statik der Baukonstruktionen<br />

Tragwerksberechnungen mit RuckZuck<br />

Fragen<br />

A18, F1) Wievielfach statisch unbestimmt ist das System? n =<br />

A18, F2) LF Symmetrie<br />

Wie trägt Träger (1)-(2)-(3)?Formel für M(2)<br />

A18, F3) LF Antimetrie<br />

Wie trägt Träger (1)-(2)-(3)? Formel für M(2)<br />

A18, F4) Welcher Belastung entspricht die Superposition beider Lastfälle?<br />

A18, F5) Bei welchem LF ändert sich etwas, wenn bei (3) eine biegesteife Ecke vorliegt?<br />

Wievielfach statisch unbestimmt ist dieses System? n =<br />

A19, F6) Für welche Art von Belastungen ist ein Kehlbalkendach am wirkungsvollsten?<br />

A19, F7) Zerlegen Sie folgende Belastung in einen symmetrischen und antimetrischen<br />

Anteil:<br />

6 kN/m<br />

(1)<br />

(1)<br />

(2)<br />

(2)<br />

(3)<br />

w(x)<br />

(3)<br />

M(x)<br />

(4)<br />

(4)<br />

(5)<br />

(5)<br />

= +<br />

Seite 24


FH Potsdam - FB Bauingenieurwesen<br />

Statik der Baukonstruktionen<br />

Tragwerksberechnungen mit RuckZuck<br />

Zweifeldträger mit elastischer Lagerung, Feder bzw. Abspannung<br />

A19) Die abgehängte Fußgängerbrücke ist durch die längsweichen Stäbe im Punkt (2) elastisch<br />

gelagert.<br />

LF Eigengewicht g = 5 kN/m<br />

LF Verkehr feldweise p = 5 kN/m<br />

Belasten Sie die Fußgängerbrücke so, daß sich das betragsmäßig größte Stützmoment und<br />

die größte Stabkraft N (2) -(4) einstellt.<br />

Erstellen Sie einen sinnvollen Ausdruck, der auch die globalen Verschiebungen enthält.<br />

(5)<br />

(1)<br />

(1)<br />

(4)<br />

(2)<br />

5,0 5,0<br />

Die elastische Aufhängung des Zweifeldträgers läßt sich genauso mit einer Feder erfassen.<br />

Die Federsteifigkeit c N der Hängekonstruktion kann man (mit dem P.d.v.K.) berechnen:<br />

c N = 2165 kN/m (kontrollieren Sie diesen Wert!).<br />

Berechnen Sie nun den Träger unter gleicher Belastung mit RuckZuck.<br />

Vergleichen Sie M(x).<br />

Vergleichen Sie die Kraft in der Feder mit N (2) - (4) im obigen System.<br />

(2)<br />

c N<br />

5,0 5,0<br />

Fragen:<br />

A19, F1) Zeichen Sie die Momentenlinien für cN → ∞ und cN → 0.<br />

(3)<br />

(6) Stab (2)-(4)<br />

d = 20mm, St 52<br />

1,0<br />

Stab (4)-(5) und<br />

1,0 Stab (4)-(6)<br />

d = 30 mm, St 52<br />

(3)<br />

w(x)<br />

M(x)<br />

M(x) für cN => ∞<br />

M(x) für cN => 0<br />

A19, F2) Welche Lastkombination ist für max Mfeld maßgebend?<br />

A19, F3) Kontrollieren Sie die Spannungen im Träger und den Stäben.<br />

Träger (1)-(2)-(3)<br />

HEM 120, St 37<br />

1 cm = 20 kNm<br />

Seite 25

Hurra! Ihre Datei wurde hochgeladen und ist bereit für die Veröffentlichung.

Erfolgreich gespeichert!

Leider ist etwas schief gelaufen!