Diplomprüfung Stahlbau I Teil I - Institut für Stahlbau

Institut für StahlbauTU Carolo Wilhelmina BraunschweigUniv. Prof. Dr.-Ing. Udo PeilDiplomprüfung Stahlbau I Teil I30 Minutenohne Unterlagen und Hilfsmittelvom10.03.2003Name : ...................................Vorname : ...................................Matrikel-Nr. : ...................................Aufg. 1 2 3 4 5 6 7 8 9Punkte 2,0 1,0 2,0 1,5 3,0 1,0 5,0 4,0 10,5erz.PunkteSumme der Punkte aus Teil 1: ................... von 30,0Diplomprüfung Stahlbau I Teil 1 vom 10.03.2003 Seite 1 von 6

Institut für StahlbauTU Carolo Wilhelmina BraunschweigUniv. Prof. Dr.-Ing. Udo Peil1. Aufgabe (2,0 Punkte)Stellen Sie qualitativ den aufgenommenen Spannungs-Dehnungs-Verlauf für einenS235 dar, wenn der Zugversuch einmal kraft- bzw. weggeregelt wird.Kraftgeregelter ZugversuchWeggeregelter Zugversuch2. Aufgabe (1,0 Punkte)Definieren Sie den Begriff „Plastischer Formbeiwert“.3. Aufgabe (2,0 Punkte)Ordnen Sie nachstehende Querschnitte nach ihrem „Plastischen Formbeiwert“,beginnen Sie mit dem kleinsten α pl . Alle Querschnitte sind Vollquerschnitte.Quadrat Zweipunktquerschnitt HEB Rechteckquerschnittkleinstes α pl 1.………………………………………2. ………………………………………3. ………………………………………4. ………………………………………Diplomprüfung Stahlbau I Teil 1 vom 10.03.2003 Seite 2 von 6

Institut für StahlbauTU Carolo Wilhelmina BraunschweigUniv. Prof. Dr.-Ing. Udo Peil4. Aufgabe (1,5 Punkte)Von welchen Einflussgrößen ist die Eulersche Knicklast abhängig?5. Aufgabe (3,0 Punkte)Geben Sie für die nachstehenden Systeme die zugehörige Knicklänge an ⇒ s k = β ⋅ lZeichnen Sie die dazugehörigen Knickfiguren in die Skizze ein.lKnicklänge: ………………. ………………. ……………….Diplomprüfung Stahlbau I Teil 1 vom 10.03.2003 Seite 3 von 6

Institut für StahlbauTU Carolo Wilhelmina BraunschweigUniv. Prof. Dr.-Ing. Udo Peil6. Aufgabe (1,0 Punkte)Im Rahmen eines Gebrauchstauglichkeitsnachweises wurde die Durchbiegung füreinen Unterzug aus S 235 bestimmt. Der Prüfingenieur stellt eine Überschreitung derGrenzdurchbiegung um 25% fest. Um die Forderung der Grenzdurchbiegungeinzuhalten, schlägt der Aufsteller der Statik vor, statt des S 235 einen S 355 zurReduzierung der Durchbiegung zu verwenden, da dieser Werkstoff eine rund 50%höhere Streckgrenze besitzt. Nehmen Sie dazu Stellung und begründen Sie IhreAntwort.7. Aufgabe (5,0 Punkte)Stellen Sie für die dargestellte Stütze Nr. 1 des Verbandes alle zu untersuchendenEinwirkungskombinationen auf, welche für die Stütze und deren Lagesicherheitmaßgebend sein könnten, geben Sie die Teilsicherheitsbeiwerte mit an!Hinweis:max. 5 Kombinationen, Diagonalen sind druckschlaff, in Querrichtung(senkrecht zur Blattebene) ist die Konstruktion unverschieblich gelagert.Einwirkungen:- Eigengewicht- Wind von links- Wind von rechts- Schnee- Anprall durch FahrzeugDiplomprüfung Stahlbau I Teil 1 vom 10.03.2003 Seite 4 von 6

Institut für StahlbauTU Carolo Wilhelmina BraunschweigUniv. Prof. Dr.-Ing. Udo Peil8. Aufgabe (4,0 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 10.03.2003 Seite 5 von 6

Institut für StahlbauTU Carolo Wilhelmina BraunschweigUniv. Prof. Dr.-Ing. Udo Peil9. Aufgabe (10,5 Punkte)Ermitteln Sie für nachstehenden Querschnitt aus S 235 die nachfolgenden Größen:Lage des Schwerpunktes, Trägheitsmoment I y ,Lage der Flächenhalbierenden, Plastisches Grenzmoment M y,pl,dHinweis:Verwenden Sie zur Ermittlung von I y möglichst eine Tabelle.Berücksichtigen Sie das Eigen-I aller Teilflächen.Kennwerte U 300:h = 300 mm W y = 535 cm 3b = 100 mm i y = 11,7 cms = 10 mm I z = 495 cm 4t = r 1 = 16 mm W z = 67,8 cm 3r 2 = 8 mm i z = 2,90 cmA = 58,8 cm 2 e z = 2,70 cmG = 46,2 kg/m y M = 5,41 cmI y = 8030 cm 4Diplomprüfung Stahlbau I Teil 1 vom 10.03.2003 Seite 6 von 6

Institut für StahlbauTU Carolo Wilhelmina BraunschweigUniv. Prof. Dr.-Ing. Udo PeilDiplomprüfung Stahlbau I Teil 290 Minutenmit Unterlagen und Hilfsmittelvom 10.03.2003Name : ...................................Vorname : ...................................Matrikel-Nr. : ...................................Anzahl derabgegebenen Blätter : ...................................Aufgabe 1 2 3Punkte 35 20 35erreichtePunkteSumme der Punkte aus Teil 2 : ................... von 90,0Summe der Punkte aus Teil 1 : ................... von 30,0Gesamtpunktzahl : ................... von 120,0Diplomprüfung Stahlbau I Teil 2 vom 10.03.2003 Seite 1 von 4

Institut für StahlbauTU Carolo Wilhelmina BraunschweigUniv. Prof. Dr.-Ing. Udo Peil1. Aufgabe (35 Punkte)Gegeben ist der in Abbildung 1 dargestellte Detailpunkt eines Stabilisierungsverbandeseiner Rohrbrücke. Der Anschluss des runden Fachwerkstabes an den Kastenträgererfolgt über eine Stirnplatte.Die Stäbe werden angeschlossen mit 2 x 6 Schrauben M16 Güte 4.6 SL. DieKonstruktion besteht aus S235.Die skizzierte Belastung, die sich zu 60 % aus ständigen und zu 40 % ausveränderlichen Einwirkungen zusammensetzt, hat einen Betrag von D k = 160 kN.1. Weisen Sie die Schraubenverbindung der Fachwerkdiagonalen an denKastenträger nach. Hierbei brauchen die Kontaktkräfte, die bei weichenKopfplatten auftreten können, nicht berücksichtigt werden.2. Weisen Sie die Schweißnahtverbindung der Fachwerkdiagonalen an dieKopfplatte nach.Hinweise: - Die Nachweise sind gemäß DIN 18800 (11.90) zu führen.- Fehlende Angaben sind sinnvoll anzunehmen.- Alle Abmessungen in [mm]ASchnitt C - CBBl 12x274x26040ASchnitt B - B20Bl 12x3202 x 6 M16 4.6a=?6565D k4020Bl 16x210x222Schnitt A - AB51 60 60 51Bl 16x90Bl 10x310Bl 12x274x26045°CCRohr 70x5D kAbbildung 1: Anschluss Kastenträger – FachwerkdiagonaleDiplomprüfung Stahlbau I Teil 2 vom 10.03.2003 Seite 2 von 4

Institut für StahlbauTU Carolo Wilhelmina BraunschweigUniv. Prof. Dr.-Ing. Udo PeilAufgabe 2(20 Punkte)Das dargestellte statische System wird durch die vertikale Linienlast q d beansprucht.Führen Sie alle nach DIN 18 800 Teil 2 erforderlichen Stabilitätsnachweise.A1Bq D = 7,5 kN/malle Stäbe:geschweißtes Profil ausS355J2G340002380alle Blechet = 3 mm45CD1000 3000Hinweise:• Die angegebenen Lasten sind Bemessungswerte.• Die Knoten A bis D sind senkrecht zur Zeichenebene gelenkig gehalten.• α pl,y = 1,23 α pl,z = 1,15Diplomprüfung Stahlbau I Teil 2 vom 10.03.2003 Seite 3 von 4

Institut für StahlbauTU Carolo Wilhelmina BraunschweigUniv. Prof. Dr.-Ing. Udo PeilAufgabe 3(35 Punkte)Das dargestellte Tragwerk, bestehend aus einem Kragträger mit geschweißtemDreiecksquerschnitt und angeschweißtem Stirnblech, wird am Ende durch die EinzellastF d = 5 kN belastet.Im Einzelnen sollen folgende Aufgaben bearbeitet werden:1) Führen Sie alle erforderlichen Spannungsnachweise für den Dreiecksquerschnittnach dem Verfahren Elastisch-Elastisch. Der Nachweis der Vergleichsspannungenkann dabei vereinfacht mit den Maximalwerten der Spannungen geführt werden.2) Weisen Sie rechnerische Tragfähigkeit für die Längsnähte zwischen Bl.130x10 undL100x8 nach.3) Berechnen Sie die Absenkung des Lastangriffspunktes, wenn unbeschränkteGültigkeit des Hookschen Gesetzes vorausgesetzt werden kann. Hierbei dürfenVerformungsanteile aus Querkraft vernachlässigt werden.4) Berechnen Sie die vom Träger nach dem Verfahren Elastisch-Elastisch maximalertragbare Last, wobei von ausreichend dimensionierten Schweißnähtenausgegangen werden soll.Werkstoff S235Hinweise- Der Querschnitt darf als wölbfrei angesehen werden.- Lokales Stabilitätsversagen sei ausgeschlossen.- Die von den Mittellinien des Profils eingeschlossene QuerschnittsflächeA m kann vereinfacht an folgendem Querschnitt ermittelt werden:13375Diplomprüfung Stahlbau I Teil 2 vom 10.03.2003 Seite 4 von 4