Stahlbau 1. Name:... Matr. Nr.: Geschraubter Kopfplattenstoß Gleitfeste Verbindung im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit

Transkript

1 1/1 Name:... Matr. Nr.:... A. Rechnerischer steil 1. Geschraubter Kopfplattenstoß Gleitfeste Verbindung im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit Die beiden Biegeträger werden mit Hilfe von 6 vorgespannten M24 Schrauben mit der Festigkeitsklasse 10.9 in normalen Löchern verbunden. Die Gleitflächen sind unbehandelt und werden in die Gleitflächenklasse D eingestuft. Gegeben: Stahlsorte: S335 J0 f y = 335 N/mm 2 f u = 510 N/mm 2 Einwirkungen: M y,ed = 280 knm M y,ed,ser =200 knm V y,ed = 240 kn V y,ed,ser =171 kn Profil 1: HE-A 400 Profil 2: HE A 400 Schrauben: 6 x M Gleitflächen unbehandelt (Gleitflächenklasse D) A=4,52 cm², As=3,53 cm², d o =26mm, d m =3,8cm Schraubengewinde in der Scherfuge! V M Gesucht: Führen Sie die erforderlichen Tragfähigkeitsnachweise für die Kopfplatte und den Schrauben, samt den Gleitsicherheitsnachweis für den Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit (Verbindung Kategorie B) und der Schweißnähte. Für die Tragfähigkeit der Biegeträger ist kein Nachweis zu erbringen. Hinweis: Die Schweißnähte sind unter Zugrundelegung einer plastischen Spannungsverteilung zu berechnen. Bemessung gem. ENV oder EN X

2 2/2 2. Berechnung einer Gitterstütze Das in der Skizze dargestellte System besteht aus zwei Gitterstäben und einem unendlich steifen Riegel. Der Gitterstab besteht aus 2 U 300 Profilen, die wie laut Skizze angeordnet sind und mit den Diagonalen L50x5 miteinander verbunden sind. Gegeben: Stahlsorte: S235 J0 f y = 235 N/mm 2 f u = 360 N/mm 2 Einwirkungen: N Ed = kn Profil: U 300 Gitterstab: h 0 =34,6cm, a=69,2 cm, d=48,93 cm Statisches System N Ed Ansicht Azz=unendlich A A l=3000 Gitterstab U300 l=6000 Gitterstab Schnitt A-A Z Y U300 U300 Y l=6000 Z 400 Gesucht: Wählen Sie aus den 4 möglichen Knicklängen für den linken Gitterstab in der Ebene die Richtige und begründen Sie mit Grenzbetrachtungen Ihre Entscheidung. - L cr =360 cm - L cr =420 cm - L cr =480 cm - L cr =1250 cm - L cr =1400 cm Führen Sie den Tragsicherheitsnachweis für die Gurtstäbe und die Diagonalstäbe für den linken Gitterstab (Sie müssen keinen Nachweis gegen Biegedrillknicken von Einzelstäben führen). Bemessung gem. ENV oder EN X

3 3/3 3. Nachweis der Ermüdungsfestigkeit eines Querschnittes Ein aus maschinell brenngeschnittenen Blechen geschweißter Durchlaufträger (Geometrie und Belastung lt. Skizze) wird mit einer ständigen Auflast g k [kn/m] sowie mit einer periodisch pulsierenden Nutzlast P k [kn] beansprucht. Die Lebensdauer des Durchlaufträgers soll für N D = 2,0 Mio. Lastwechsel ausgelegt werden. Gegeben: Stahlsorte: S235 J2 G3 f y = 235 N/mm 2 f u = 360 N/mm 2 Einwirkungen: ständige Last g k = 10,00 kn/m Nutzlast P k = 200,00 kn Geometrie und Belastung des Durchlaufträgers: Belastung P g Querschnitt über dem Auflager B: Querschnittsabmessungen und Schweißnahtstärken des aus brenngeschnittenen Blechen geschweißten Trägers:

4 4/4 Einflusslinien für den Punkt B: [m] Einflußlinie M -0,82-0,64 - B ,21 Einflußlinie V links von B - -1,000-0, , Gesucht: 1. Bestimmen Sie die Kerbgruppe (Kerbfall) aller Konstruktionsdetails für den gegebenen Querschnitt über dem Auflager B begründen Sie Ihre Wahl!!! 2. Führen Sie die erforderlichen Nachweise der Ermüdungsfestigkeit in den angegebenen Schnitten 1-1, 2-2 und 3-3 des Querschnittes über dem Auflager B links durch Hinweise: 1. Bei der Wahl der Teilsicherheitsfaktoren der Ermüdungsfestigkeit dürfen alle Bauteile als "schadenstolerante Bauteile" betrachtet werden, sämtliche Schweißnähte sind jedoch schlecht zugänglich 2. Zur Ermittlung der maßgeblichen Spannungsschwingbreiten ist die Nutzlast in ungünstigster Anordnung aufzustellen (Verwenden Sie die Einflusslinien und die Tabelle in der Anlage). Für dieses sbeispiel darf der Schadensäquivalenzfaktor l=1 gewählt werden. 3. Die Gurtlamellen gem. Skizze sind durchgehend mit Automaten geschweißt 4. Die Steifen über dem Auflager B (t = 10 mm) sind gem. Skizze (d.h. das Schweißnahtende ist mehr als 10 mm vom Blechrand entfernt) angeordnet Bemessung gem. ENV oder EN Der wünscht Ihnen gutes Gelingen und viel Erfolg. Dipl.-Ing. Daniel Reiterer

5 5/5 Name:... Matr. Nr.:... B. Theoretischer steil 1. Was verstehen Sie unter Eigenspannungen in Stahlprofilen. warum treten Walz- bzw. Schweißeigenspannungen in Stahlprofilen auf zeigen Sie den Spannungsverlauf der Eigenspannungen anhand eines geschweißten I-Querschnittes 2. Skizzieren Sie das Spannungs-Dehnungsdiagramm eines naturharten Stahles unter Zugbeanspruchung (im Zugversuch) und erläutern Sie die wesentlichen Punkte dieses Diagramms: was verstehen Sie unter der σ 0,01 -Grenze was verstehen Sie unter der σ 0,2 -Grenze was verstehen Sie unter der oberen Streckgrenze σ so bzw. der unteren Streckgrenze σ su wie wird die Streckgrenze bei Stählen ohne ausgeprägtem Fließniveau definiert was verstehen Sie unter der Gleichmaßdehnung, der Einschnürdehnung bzw. der Bruchdehnung welchen Einfluss hat die Belastungsgeschwindigkeit auf die Kurvenform im Zugversuch 3. Wie werden Schraubverbindungen gemäß EC3 (3 Kategorien) hinsichtlich ihrer Tragwirkung rechtwinklig zur Schraubenachse eingeteilt? Beschreiben Sie in kurzen Worten und Skizzen die jeweilige Wirkungsweise der einzelnen Kategorien. 4. Erklären Sie anhand des sog. "Vorspanndreiecks" die Wirkungsweise von vorgespannten Schraubverbindungen unter Zugbeanspruchung. Welchen wesentlichen Vorteil solcher Schraubverbindungen können Sie daraus ablesen? 5. 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 6. Bei der Bemessung nach EC3 sind vorab die sog. Querschnittsklasse der Stahlprofile eines Tragwerkes zu ermitteln, welche Querschnittsklassen kennen Sie welcher ist der genaue Unterschied zwischen einem Querschnitt der Klasse 1 und Klasse 2, wie wirkt sich das bei der Berechnung der Traglast aus welcher ist der genaue Unterschied zwischen einem Querschnitt der Klasse 3 und Klasse 4, wie wird dieser Unterschied bei der Berechnung der Querschnittswerte berücksichtigt

6 6/6 7. Erklären Sie in kurzen Worten die Nachweisverfahren E-E, E-P und P-P. 8. Welche Arten von Torsion werden unterschieden. Was versteht man unter einem wölbfreien Querschnitt? - (Nennen Sie 3 Beispiele hierfür) 9. Auf welche Arten können Schweißnähte nach EC3 nachgewiesen werden? Erläutern Sie diese. 10. Geben Sie Streckgrenze und Zugfestigkeit einer Schraube mit der Bezeichnung 10.9 an. Streckgrenze =... N/mm 2 Zugfestigkeit =... N/mm Worüber gibt der Dischinger Faktor eines Stahlquerschnittes Auskunft? wozu dient der Dischinger Faktor? Es dürfen keinerlei Hilfsmittel verwendet werden. Der wünscht Ihnen gutes Gelingen und viel Erfolg. Dipl.-Ing. Daniel Reiterer