Diplomprüfung Stahlbau I Teil 1 - Institut für Stahlbau

Institut für StahlbauTU Carolo Wilhelmina BraunschweigUniv. Prof. Dr.-Ing. Udo PeilDiplomprüfung Stahlbau ITeil 130 Minutenohne Unterlagen und Hilfsmittelvom 08.09.2004Name : ...................................Vorname : ...................................Matrikel-Nr. : ...................................Aufg. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13Punkte 1,0 1,5 1,0 1,0 2,0 1,5 3,0 1,0 3,0 2,0 1,5 1,0 2,0erz.PunkteAufg. 14 15Punkte 5,5 3,0erz.PunkteSumme der Punkte aus Teil 1: ................... von 30,0Diplomprüfung Stahlbau I Teil 1 vom 08.09.2004 Seite 1 von 8

Institut für StahlbauTU Carolo Wilhelmina BraunschweigUniv. Prof. Dr.-Ing. Udo Peil1. Aufgabe (1,0 Punkte)Für eine Dachkonstruktion sollen die Pfetten als Gelenkpfetten ausgebildet werden,welche der beiden folgenden Ausführungen ist sinnvoller und warum?2. Aufgabe (1,5 Punkte)Skizzieren Sie einen gelenkig gelagerten Stützenfuß mit Schubknagge und erläuternSie, wozu die Schubknagge genutzt wird!3. Aufgabe (1,0 Punkte)Wie groß sind bei einer 4.6 Schraube Zugfestigkeit und Streckgrenze?Diplomprüfung Stahlbau I Teil 1 vom 08.09.2004 Seite 2 von 8

Institut für StahlbauTU Carolo Wilhelmina BraunschweigUniv. Prof. Dr.-Ing. Udo Peil4. Aufgabe (1,0 Punkte)Welche Ausbildung der unten gezeigten Stahlfachwerke lässt sich wirtschaftlicherbemessen? Begründen Sie Ihre Antwort!5. Aufgabe (2,0 Punkte)Bei welchen Prozessen entstehen im Stahlbau Eigenspannungen? Wie lassen sichEigenspannungen abbauen?Diplomprüfung Stahlbau I Teil 1 vom 08.09.2004 Seite 3 von 8

Institut für StahlbauTU Carolo Wilhelmina BraunschweigUniv. Prof. Dr.-Ing. Udo Peil6. Aufgabe (1,5 Punkte)Was bedeuten die folgenden Bezeichnungen des Stahls?(Anmerkung: es müssen nur die Gruppen erläutert werden, nicht die genaue Bedeutungder jeweiligen Abkürzungen)S 355 J2 G37. Aufgabe (3,0 Punkte)Kennzeichnen Sie im untenstehenden Diagramm Zugfestigkeit, obere Streckgrenze,untere Streckgrenze und den Beginn der Brucheinschnürung sowie den elastischenBereich und den plastischen Bereich!SpannungDehnungDiplomprüfung Stahlbau I Teil 1 vom 08.09.2004 Seite 4 von 8

Institut für StahlbauTU Carolo Wilhelmina BraunschweigUniv. Prof. Dr.-Ing. Udo Peil8. Aufgabe (1,0 Punkte)Stellen Sie den Spannungsdehnungsverlauf für einen Stahl grob qualitativ dar, wennder Zugversuch kraft- bzw. weggeregelt gefahren wird!σσweggeregeltεkraftgeregeltε9. Aufgabe (3,0 Punkte)a.) Stellen Sie qualitativ die Spannungsdehnungsverläufe für einen hochfestenSpannstahl und einem normalen Baustahl dar!b.) Nennen Sie wesentliche Unterschiede zwischen den beiden Stählen!c.) Wie wird bei beiden die Streckgrenze definiert?σεDiplomprüfung Stahlbau I Teil 1 vom 08.09.2004 Seite 5 von 8

Institut für StahlbauTU Carolo Wilhelmina BraunschweigUniv. Prof. Dr.-Ing. Udo Peil10. Aufgabe (2,0 Punkte)Zeichnen Sie in den folgenden Diagrammen qualitativ die Kraft-Weg Verläufe undUnterschiede einer SL, einer SLP sowie einer GV und einer GVP Verbindung!FFSLP und SLsGVP und GVs11. Aufgabe (1,5 Punkte)Welche Möglichkeiten kennen Sie um Stahl vor Korrosion zu schützen (mindestens 3Antworten)?12. Aufgabe (1,0 Punkte)Welche Elemente sind im Stahl enthalten und wie wirken sich diese auf dieStahleigenschaften aus (2 Antworten)?Diplomprüfung Stahlbau I Teil 1 vom 08.09.2004 Seite 6 von 8

Institut für StahlbauTU Carolo Wilhelmina BraunschweigUniv. Prof. Dr.-Ing. Udo Peil13. Aufgabe (2,0 Punkte)Geben Sie für die dargestellten Querschnitte den qualitativen Verlauf des Schubflussesinfolge einer Querkraft V Z an, die am jeweiligen Schubmittelpunkt wirkt. Markieren Siedie Lage des maximalen Schubflusses eindeutig!yzDiplomprüfung Stahlbau I Teil 1 vom 08.09.2004 Seite 7 von 8

Institut für StahlbauTU Carolo Wilhelmina BraunschweigUniv. Prof. Dr.-Ing. Udo Peil14. Aufgabe (5,5 Punkte)Wie lang kann der dargestellte Zugstab maximal werden, bis eraufgrund seines Eigengewichts versagt?A= 5000 mm 2γ Stahl =78,5 kN/m 3 = 0,0000785 N/mm 3g = 10 m/s 2f u = 360 N/mm 2f y = 240 N/mm 2a) unter Vernachlässigung aller Sicherheitenb) im Rahmen einer normalen Bemessung mit Berücksichtigung der Sicherheitenc) ändern sich die Werte, wenn die Fläche des Stahlquerschnittes erhöht wird?15. Aufgabe (3,0 Punkte)Nennen Sie 3 unterschiedliche Schweißverfahren und erläutern Sie stichpunktartigeinige Besonderheiten!Diplomprüfung Stahlbau I Teil 1 vom 08.09.2004 Seite 8 von 8

Institut für StahlbauTU Carolo Wilhelmina BraunschweigUniv. Prof. Dr.-Ing. Udo PeilDiplomprüfung Stahlbau ITeil 290 Minutenmit Unterlagen und Hilfsmittelvom 08.09.2004Name : ...................................Vorname : ...................................Matrikel-Nr. : ...................................Anzahl derabgegebenen Blätter : ...................................Aufgabe 1 2 3Punkte 30 35 25erreichtePunkteSumme der Punkte aus Teil 2 : ................... von 90,0Summe der Punkte aus Teil 1 : ................... von 30,0Gesamtpunktzahl : ................... von 120,0Diplomprüfung Stahlbau I Teil 2 vom 08.09.2004 Seite 1 von 5

Institut für StahlbauTU Carolo Wilhelmina BraunschweigUniv. Prof. Dr.-Ing. Udo PeilAufgabe 1(30 Punkte)1.) Ermitteln Sie den Momenten-, Normal- und Querkraftverlauf des u. a. Rahmensund stellen Sie die Verläufe auf der folgenden Seite grafisch dar.Die Belastung q k setzt sich zusammen aus:q G,k = 5 kN/m (ständig, einschl. Eigengewicht)q Q,k = 15 kN/m (veränderlich)2.) Skizzieren Sie die zu erwartende Verformungsfigur.3.) Führen Sie den Spannungsnachweis (elastisch-elastisch) für den Riegel des untendargestellten Dreigelenkrahmens an den Stellen, an denen Querkraft- bzw.Momentenverlauf ihren Maximalwert erreichen.4.) Bestimmen Sie α pl des Riegelquerschnitts.Statisches System:q G,k + q Q,k4,0mRiegelquerschnitt:4,0m4 x BL 282 x 10Werkstoff: S235zy200mm200mm200mm200mmDiplomprüfung Stahlbau I Teil 2 vom 08.09.2004 Seite 2 von 5

Institut für StahlbauTU Carolo Wilhelmina BraunschweigUniv. Prof. Dr.-Ing. Udo PeilBiegemomentenverlaufQuerkraftverlaufNormalkraftverlaufVerformungsfigur (Skizze)Diplomprüfung Stahlbau I Teil 2 vom 08.09.2004 Seite 3 von 5

Institut für StahlbauTU Carolo Wilhelmina BraunschweigUniv. Prof. Dr.-Ing. Udo PeilAufgabe 2(35 Punkte)Im Zuge von Umbauarbeiten in einer Industriehalle wird eine Masse M an dasdargestellte Seil gehängt.Stahl: S 235470 7080IPE 180t=12mm20 682 752 U14040 60 40M16 4.6 (SLP)4 M12 8.8 (SL)40 60 40Seil über reibungslose Stahlrollent=20mm45°M16 4.6 (SLP)505080 702 Bl. t=10mmWie groß darf die Masse M [kg] maximal sein, ohne dass die Tragfähigkeit derKonstruktion überschritten wird. Untersuchen Sie dabei folgende Anschlüsse:1. Achse der Umlenkrollen. Als Achse der Umlenkrollen dient eine Schraube M16. EinBiegespannungsnachweis der Schrauben braucht nicht geführt zu werden.2. Schweißanschluss der Lasche an den IPE 180 Träger.3. Schraubanschluss der beiden U 140 Profile an das Knotenblech.(Das Seil, die Träger sowie alle übrigen Anschlüsse brauchen nicht nachgewiesenwerden.)Hinweise:• Die angehängte Masse ist als Verkehrslast anzusehen.• Das Eigengewicht der Konstruktion kann vernachlässigt werden.• Bei allen Schraubverbindungen befindet sich der Schaft in der Scherfuge.• Die U140 Profile sind am Kopfende aus der Blattebene heraus gehalten.MDiplomprüfung Stahlbau I Teil 2 vom 08.09.2004 Seite 4 von 5

Institut für StahlbauTU Carolo Wilhelmina BraunschweigUniv. Prof. Dr.-Ing. Udo PeilAufgabe 3(25 Punkte)Der Träger einer Hubtraverse ist durch die an drei Punkten angreifenden Lasten vonjeweils F d = 65 kN beansprucht.8000 8000CEA = ∞EA = ∞Aα = 30°HEB 320 / S235αBF dF d = 65 kNF d160001. Führen sie die erforderlichen Stabilitätsnachweise nach DIN 18800 Teil 2 und dienotwendigen Nachweise der Sicherheit gegen lokales Beulen.Biegedrillknicken ist konstruktiv verhindert und muss daher nicht nachgewiesenwerden.2. Wie weit darf der Winkel α der Zugglieder verringert werden, ohne die Stabilitätder Konstruktion zu gefährden (unter Beibehaltung der angegebenen Lasten)?Hinweise:• Die Punkte A, B und C sind aus der Blattebene heraus gelenkig gehalten.• Für die Beiwerte des Ersatzstabverfahrens ∆n bzw. k y und k z dürfen Annahmenauf der sicheren Seite getroffen werden.• Die angegebenen Lasten sind Bemessungswerte.• Eigengewicht darf vernachlässigt werden.Diplomprüfung Stahlbau I Teil 2 vom 08.09.2004 Seite 5 von 5