in copyright - non-commercial use permitted rights ......querschnitt einer stahlhalle (vgl. seiten...

Research Collection

Educational Material

Tragkonstruktionen I-IV, Aufgaben und Lösungen

Author(s): Künzle, Otto

Publication Date: 1999

Permanent Link: https://doi.org/10.3929/ethz-a-004301898

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TRAGKONSTRUKTIONEN III

Professur für Tragkonstruktionen

Prof. Dr. O. KünzleWS 2001/02

ETHZ Departement Architektur

www.kuenzle.hbt.arch.ethz.ch

Aufgaben TK III

WS 2001/02





Name/Vorname

.............................. ........................................

www.kuenzle.hbt.arch.ethz.ch Assistent

Übung 1:Tragwerksmodell(Gruppenarbeit)

1. Termine

Ausgabe : Montag, 5.11.01, 1245 Uhr, im HIL E 4.Abgabe : Montag, 19.11.01, bis spätenstes 1200 Uhr auf der Assistenz E 43.3Belastungsversuch : Montag, 14.01.02, 1245 Uhr in den Zeichensälen.

2. Ziel

Erstellen eines möglichst hohen Tragwerks unter Einhaltung von vorgegebenen Randbedingungen.

3. Inhalt

Ein Zylinder mit einer Eigenlast von 50 N soll von einer aus einem beliebigen Material bestehendenTragkonstruktion in maximaler Höhe über der Grundflächen getragen werden können. Die auf Seite 2angegebenen Randbedingungen sind dabei einzuhalten.

4. Abzugebende Arbeiten

Abzugeben sind das erstellte Tragwerksmodell und das ausgefüllte Versuchsprotokoll.

5. Organisation

Maximal zwei Studierende aus der gleichen Entwurfsklasse bilden eine Gruppe und erstellen gemeinsamein Tragwerksmodell. Das Versuchprotokoll (letzte Seite) ist ausgefüllt zusammen mit dem Modell abzu-geben.

Übung 1: Tragwerksmodell2

Professur für TragkonstruktionenETHZ Departement Architektur

Aufgabe: Erstellen eines Tragwerksmodells

H =

max

.

Zylinder 50 N

100 mm

100 mm

Auflagerfläche

Gegeben

- Das Material ist nicht vorgeschrieben, es kann frei gewählt werden.- Die minimale Auflagerfläche für den Zylinder muss 100 x 100 mm betragen.- Das Gewicht des Tragwerkmodells darf höchstens 250 g betragen und muss einen Zylinder von 50 N tragen können.- Das Tragwerksmodell muss stabil sein und darf nicht auf der Grundfläche befestigt werden.

Gesucht

Die Höhe H soll unter Einhaltung der vorgegebenen Randbedingungen möglichst gross sein.

Assistenz

Für weitere Auskünfte stehen die folgenden Assistenten jeweils nachmittags zur Verfügung:

- Entwurfsklasse Prof. D. Eberle: M. Beutler (E 43.3)G. Cirone (E 43.3)

- Entwurfsklasse Prof. A. Rüegg: P. Mini (E 43.3)R. Dietschweiler (E 43.3)

- Entwurfsklasse Prof. W. Schett: A. Bonomo (E 43.3)C. Ludwig (E 43.3)

3


Übung 1: Tragwerksmodell

Versuchsprotokoll

Gruppenangaben

Entwurfsklasse : ....................................

Gruppenmitglieder (max. 2 Studierende) :

Name Vorname ETH-Nummer

............................................................................................................................

............................................................................................................................

Angaben zum Tragwerksmodell

Kurze Beschreibung des Modells (Aussehen, Tragwerksidee, ...)......................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Falls Versagen, mögliche Ursache:......................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Belastungsversuch

(von den Assistenten auszufüllen)

Randbedingungen : o erfüllt o nicht erfüllt

Gewicht des Tragwerks : ................... g

Versagen : o ja o nein

Klassierung : ................... Rang





Name/Vorname

.............................. ........................................

Übung 2: Holzbau,Einfamilienhaus


1. Termine

Ausgabe : Montag, 19.11.01, 1245 Uhr, im HIL E 4Abgabe : Montag, 19.11.01, 1445 Uhr, vor der Assistenz E 43.3Rückgabe : Donnerstag, 22.11.01, 1200 Uhr, vor der Assistenz E 43.3Korrektur : Mittwoch, 5.12.01, 1200 Uhr, vor der Assistenz E 43.3

2. Ziel

Die Bestimmung der statischen Systeme der Tragelemente und der entsprechenden Belastungen.

3. Inhalt

In dieser Übung wird ein Einfamilienhaus aus Holz mit betoniertem Keller behandelt.

4. Abzugebende Arbeit

Sämtliche Berechnungen sind auf A4-Blättern im abgegebenen Klarsichtmäppchen, versehen mit demeigenen Namen, dem Namen des Assistenten sowie der ETH-Nummer abzugeben. Hinsichtlich der Dar-stellung sei auf "Richtlinien für die Darstellung von statischen Berechnungen" verwiesen. Die Aufgaben-blätter müssen ebenfalls abgegeben werden.

Übung 2: Holzbau, Einfamilienhaus2


Aufgabe: Statische Systeme und Belastungen

Gegeben: Grundriss 1:100 und Schnitte 1 : 100

Lasten Dach Eigenlastund ständige Lasten g = 1.1 kN/m2

Schneelast qS = 1.0 kN/m2

Windlast (Staudruck) qW = 0.9 kN/m2

Decke ü. EG Eigenlastund ständige Lasten g = 0.5 kN/m2

Nutzlast qN = 2.0 kN/m2

Decke ü. UG Eigenlastund ständige Lasten g = 5.0 kN/m2

Nutzlast qN = 2.0 kN/m2

- Nur die angegebenen Belastungen sind zu berücksichtigen.- Die Stahlbetondecke über UG ist in den Kellerwänden eingespannt, der Unterzug

frei drehbar aufgelagert.

Gesucht: Vermasstes statisches System (massstäblich) und die entsprechende totaleBelastung (mit Lasteinflussflächen) für den massgebenden Dachbinder, Primär- undSekundärträger der Decke über EG, für die Innenstütze im EG sowie für denUnterzug in der Decke über UG.

Grundriss UG1:100 [m]

4.75 4.95

9.70

4.45

4.45

8.90

A A

BB

Übung 2: Holzbau, Einfamilienhaus 3


Schnitt A-A1:100 [m]

Schnitt B-B1:100 [m]

1.05 1.054.904.90

5.004.80

4.954.75

2.85

2.40

2.30

2.30

2.25

3.00 3.00 3.00

0.60 0.60 0.60

4.50 4.50

4.45 4.45

8.90

2.25

Primärträger





Name/Vorname

.............................. ........................................

Übung 3: HolzbauEinfamilienhaus


1. Termine


2. Ziel

Kennenlernen des Vorgehens bei der Dimensionierung von Tragelementen aus Holz.

3. Inhalt

Die Galerie des in Übung 2 behandelten Einfamilienhauses soll bemessen werden.



Übung 3: Holzbau, Einfamilienhaus2


Aufgabe: Bemessung der Galerie

Gegeben: Querschnitt 1 : 100 (vgl. Seite 3)

Statische Systeme des Galerieträgers und der Stütze.

Lasten Galerieträger Eigenlastund ständige Lasten g = 1.2 kN/mNutzlast q = 4.8 kN/m

Stütze Q =34.0 kN

Material Nadelholz FK II

Kriechfaktor ϕ = 1

Geometrische Beiwerte cgeom = 1

- Nur die angegebenen Belastungen sind zu berücksichtigen.- Für den Gebrauchstauglichkeitsnachweis gelten die Richtwerte für

allgemeine Bauteile der Tabelle 5.XVI

Gesucht: a) Bemessung des Galerieträgers bezüglich Tragsicherheit undGebrauchstauglichkeit.

b)Bemessung der Stütze mit Hilfe der Diagramme im Anhang der Autographie.Die Breite der Stütze soll dabei der Breite des Galerieträgers entsprechen.

c) Überprüfung des Querdruckes (rechtwinkliger Stoss) im Schnitt zwischenGalerieträger und Innenstütze. Gegebenenfalls ist ein Verbesserungsvorschlag zumachen.

Statisches System des Galerieträgers1:100 [m]

4.50 4.50

q

g

Übung 3: Holzbau, Einfamilienhaus 3


Statisches System der Stütze1:50 [m]

Querschnitt1:100 [m]

4.50 4.50

2.25

Galerieträger

Stütze

2.25

Q





Name/Vorname

.............................. ........................................

Übung 4: HolzbauBemessung eines Holzträgersund einer Innenstütze


1. Termine


2. Ziel

Anhand dieser Aufgaben soll eine geeignete Vorbereitung auf das Vordiplom erreicht werden.Es handelt sich um frühere Vordiplomaufgaben.

3. Inhalt

In dieser Übung ist ein Holzträger und eine Innenwandstütze zu bemessen.



Übung 4: Holzbau, Vordiplome2


Aufgabe: Bemessung eines Holzträgers

Gegeben: Eine Stütze wird mit einem Holzträger abgestützt. Die unterstehende Figur zeigt dieSituation mit den entsprechenden Massen und Belastungen:

Lasten Ständige Lasten, Eigenlast g = 0.3 kN/mNutzlast (Kurzfristig wirkend) Q = 30.0 kN

Material Nadelholz, FK II

Beiwerte cD = cW = cgeom = 1.0

Kriechfaktor ϕ = 1.0

Gesucht: Bemessen Sie den Hauptträger als sekundären Bauteil mit den entsprechendenNachweisen:

a) Zeichnen Sie das statische System unter Gesamtlast und bestimmen Sie dieSchnittkräfte.

b)Bemessen Sie den Träger und wählen Sie aus der Kantholzliste denentsprechenden Querschnitt (Breite zu Höhe ≈ 1:2).

c) Erbringen Sie den Tragsicherheitsnachweisd)Erbringen Sie den Gebrauchstauglichkeitsnachweis.

0.9 m0.9 m

Q = 30 kN

Holzträger g = 0.3 kN/m

Stütze

Übung 4: Holzbau, Vordiplome 3


Aufgabe: Innenwandstütze aus Holz

Gegeben: Axonometrie

Stützenlast Q = 30.0 kN

Material Nadelholz, FK II

Die Stütze ist unten in beiden Richtungen eingespannt.

Gesucht:

a) Die Knickfiguren für beide Achsrichtungen der Stütze.b)Der Knicknachweis um beide Achsen der Stütze.

z

y

Einspannung

Ringdübelverbindung

Seitliche Abstützung

Kantholz120/160

Q = 29 kN


4.2

m3.

6 m

Kantholz 120/160






Name/Vorname

.............................. ........................................

Übung 5: StahlbauBiegeträgerStütze


1. Termine


2. Ziel

Kennenlernen des Vorgehens bei der Dimensionierung von Tragelementen aus Stahl.

3. Inhalt

In dieser Übung sind ein Stahlträger und eine Stahlstütze zu bemessen.



Übung 5: Stahlbau, Halle2


Aufgabe: Bemessen eines Biegeträgers und einer Stütze

Gegeben:

Querschnitt einer Stahlhalle (vgl. Seiten 3).

Lasten Dachbinder Eigenlastund ständige Lasten g = 4.5 kN/mSchneelast q = 5.0 kN/m

Galerieträger Eigenlastund ständige Lasten g = 4.0 kN/mNutzlast q = 15.0 kN/m

Stahlqualität Fe E 235

Profilreihen Träger IPEStützen HEA

- Weitere Lasten sind nicht zu berücksichtigen.

- Alle Verbindungen sind gelenkig anzunehmen.

- Die Stabilität der Halle ist durch Windverbände gewährleistet.

Gesucht:

a) Vermasstes statisches System und die totale Belastung des Dachbinders.

b)Das erforderliche IPE-Profil für den Dachbinder aufgrund des Tragsicherheits- undGebrauchstauglichkeitsnachweises.

c) Querschnitt der bezeichneten Stütze (HEA-Profil) mit Hilfe der Diagramme„Tragwiderstand für zentrisches Knicken“ im Anhang der Autographie. Anschliessend ist für die massgebende Richtung der Knicknachweis mit den genauenFormeln durchzuführen.

Übung 5: Stahlbau, Halle 3


Querschnitt1:100 [mm]

��

4500 4500

4500

4500

9000

Längsaussteifung

Längsaussteifung

Stütze

Dachbinder





Name/Vorname

.............................. ........................................

Übung 6: StahlbauVerbindungen


1. Termine


2. Ziel

Kennenlernen des Vorgehens bei der Dimensionierung von Verbindungen im Stahlbau.

3. Inhalt

Die Verbindungen, der in Übung 5 behandelten Stahlhalle, sollen bemessen werden.



Übung 6: Stahlbau, Verbindungen2


Aufgabe: Bemessen von Schweiss- und Schraubenverbindungen

Gegeben:

Querschnitt einer Stahlhalle (vgl. Seite 3)

Detail 1-3 und Schnitt A-A

Lasten Auflagerreaktionen des Galerieträgers A = B = 43.0 kN

Stahlqualität Fe E 235

Schweissgut fu,E = 510 N/mm2

Stahlbauschrauben Festigkeitsklasse 4.6

Profilreihen Galerieträger IPE 270Stützen HEA 180Zugstab ROR 42.4 6.3

- Weitere Lasten sind nicht zu berücksichtigen.

- Alle Verbindungen sind gelenkig anzunehmen.

Gesucht:

Bemessung der Schweiss- und der Schraubenverbindungen zwischen

a) Zugstab und Dachbinder (Schweissverbindung, Detail 1)b) Galerieträger und Stütze (Schraubenverbindung, Detail 2)c) Zugstab und Galerieträger (Schraubenverbindung, Detail 3)

.

Übung 6: Stahlbau, Verbindungen 3


Querschnitt1:100 [mm]

Detail 21:10 [mm]

Detail 31:10 [mm]

Detail 11:10 [mm]

Schnitt A-A1:10 [mm]

AA

160

90

t = 10

90

90

2 x 2 Schrauben

t = 20

150

6060

2 x 2 Schrauben

��

4500 4500

4500

4500

9000

Detail 1

Detail 3

Detail 2

Dachbinder

Galerieträger

Zugstab

Stütze





Name/Vorname

.............................. ........................................

Übung 7: HolzbauStütze


1. Termine


2. Ziel

Spezifische Probleme von Stützen im Holzbau sollen erkannt werden.Ausserdem soll die Umsetzung eines Tragsystems in ein statisches System geübt werden.

3. Inhalt

Die Übung besteht aus einer Aufgabe, bei der die massgebende Stütze eines Gebäudes mit anschliessenderWahl eines geeigneten Querschnittes anhand der Vorlesungsunterlagen bemessen werden soll.Es soll einerseits die Stabilität der Stütze (Knicknachweis) und anderseits der Druck quer zur Faser (Quer-druck, Rechtwinkliger Stoss) untersucht werden.



Übung 7: Holzbau, Stütze2


Aufgabe: Bemessen einer Stütze mit Sattelholz

Gegeben:

Deckenaufbau im Innenraum eines Wohnungsbaus gemäss Skizze, der Dachaufbau ist darinnicht enthalten, er weist aber den gleichen Aufbau wie die Decke über dem EG auf. DasGebäude besteht aus EG und 1. OG, darüber liegt das Dach.

Eigenlast und ständige Auflasten Dach gDach

= 1.5 kN/m2

Schneelast qr

= 0.8 kN/m2

Eigenlast und ständige Auflasten Innendecke gDecke

= 1.2 kN/m2

Nutzlast Innendecke qDecke

= 2.0 kN/m2

Material Nadelholz FK II

Die Eigenlast der Stützen ist zu vernachlässigen, es sind nur die oben aufgeführten Lastenzu berücksichtigen.

Gesucht:

a) Statisches System der massgebenden Stütze.

b)Unter Einhaltung der erforderlichen Tragsicherheit (Knicklast) soll aus den Tabellen„Querschnittswerte von Kanthölzern“, im Anhang, ein quadratischer Kantholzquerschnittgewählt werden, der den kleinstmöglichen Materialverbrauch aufweist.

c) Es soll der Querdruck (rechtwinkliger Stoss) im Schnitt zwischen Stütze und Sattelholzüberprüft werden. Falls nicht erfüllt, soll ein geeigneter Kantholzquerschnitt gewählt wer-den. Gibt es andere mögliche Lösungen?

d) Wie beurteilen Sie den Querdruck im unteren Schnitt zwischen der Stütze und der Schwel-le auf dem Stahlbetonfundament? Was für Lösungen schlagen Sie vor?

.

Übung 7: Holzbau, Stütze 3


4.50 m 4.50 m

A

Axonometrie

A

Schnitt A-A

4.90 m

0.12

m2.

40 m

0.40

m

4.90 m

Stützenaufbau

2.40

m

Sattelhölzer (Eiche)

in copyright - non-commercial use permitted rights ......querschnitt einer stahlhalle (vgl. seiten...

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