Tragkonstruktionen I-IV, Aufgaben und Lösungen

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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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In Copyright - Non-Commercial Use Permitted

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TRAGKONSTRUKTIONEN IV

Professur für Tragkonstruktionen

Prof. Dr. O. Künzle SS 2002 ETHZ Departement Architektur

www.kuenzle.hbt.arch.ethz.ch

Aufgaben TK IV

SS 2002

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TRAGKONSTRUKTIONEN IV

Übung 1: Stahlbetonbau

Vorfabrizierter Träger

1. Termine

Ausgabe : Montag, 22.04.02, 12⁴⁵ Uhr, im HIL E 4

Abgabe : Montag, 22.04.02, 14⁴⁵Uhr, vor der Assistenz E 43.3 Rückgabe : Donnerstag, 25.04.02, 12⁰⁰Uhr, vor der Assistenz E 43.3 Korrektur : Dienstag, 30.04.02, 12⁰⁰Uhr, vor der Assistenz E 43.3

2. Ziel

Erkennen der wichtigsten Grundlagen des Stahlbetonbaus.

3. Inhalt

In dieser Übung ist ein Unterzug bezüglich der Tragsicherheit zu bemessen.

4. Abzugebende Arbeit

Sämtliche Berechnungen sind auf A4-Blättern im abgegebenen Klarsichtmäppchen, versehen mit dem eigenen 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 1: Stahlbetonbau, vorfabrizierter Träger 2

Grundriss 1:100 [m]

A A

4.00 4.00

3.203.20

Aufgabe: Bemessung eines Unterzuges (Tragsicherheit)

Gegeben: Grundriss, Schnitt A-A, Abmessungen des Plattenstreifens und Axonometrie

Materialkennwerte Beton B 35/25 f_c = 16 N/mm²

Stahl S 500 f_y = 460 N/mm²

Abstand des Schwerpunktes

der Bewehrung vom Zugrand c_s = 40 mm Lasten Eigenlasten sind zu berücksichtigen

Nutzlast q = 2.0 kN/m²

Gesucht: a) Annahme der Querschnittsabmessungen des Unterzuges.

b) Statisches System des massgebenden Unterzuges und die entsprechende totale Belastung.

c) Bemessung der Hauptbewehrung des Unterzuges in den massgebenden Querschnitten, inklusive der erforderlichen Kontrollen.

d) Massstäbliche Bewehrungsskizze über der Stütze (Bügeldurchmesser = 10 mm) Mst. 1:5.

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Übung 1: Stahlbetonbau, vorfabrizierter Träger 3

Professur für Tragkonstruktionen ETHZ Departement Architektur

Schnitt A-A 1:100 [m]

Axonometrie

Abmessungen Plattenstreifen [m]

1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00

1.00

0.15

6.40

3.00

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TRAGKONSTRUKTIONEN IV

Übung 2: Stahlbetonbau Plattenbalken

1. Termine

Abgabe : Montag, 29.04.02, 14⁴⁵Uhr, vor der Assistenz E 43.3 Rückgabe : Donnerstag, 2.05.02, 12⁰⁰Uhr, vor der Assistenz E 43.3 Korrektur : Mittwoch, 15.05.02, 12⁰⁰Uhr, vor der Assistenz E 43.3

2. Ziel

Kennenlernen der Eigenschaften und der Wirkungsweise eines Plattenbalkens.

3. Inhalt

Bemessung der Bewehrung eines Plattenbalkens und Durchführung der erforderlichen Kontrollen.

4. Abzugebende Arbeit

Übung 2: Stahlbetonbau, Plattenbalken 2

Aufgabe: Bemessung eines Plattenbalkens

Gegeben: Grundriss sowie Schnitt A-A und Schnitt B-B

der Bewehrung vom Zugrand c_s = 50 mm Lasten Die Eigenlast ist zu berücksichtigen

Ständige Last q₁ = 3.0 kN/m²

Nutzlast q₂ = 2.0 kN/m²

Gesucht: a) Abschätzen der Abmessungen des Plattenbalkens (Schnitt B-B).

b) Statisches System und Belastung des angegebenen Plattenbalkens.

c) Maximales Feldmoment des Plattenbalkens.

d) Mitwirkende Breite b_efdes Plattenbalkens.

e) Bemessung der Bewehrung des Plattenbalkens im Feld (Anzahl und Durchmesser) und erforderliche Kontrollen.

f) Massstäbliche Bewehrungsskizze (Bügeldurchmesser = 10 mm) Mst. 1:10.

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Grundriss 1:200 [m]

A A

B B

6.00 6.00 8.408.408.408.405.60

± 0.00 -1.20

4.OG.

3.OG.

2.OG.

1.OG.

EG.

1.UG.

Schnitt B-B

b_ef

b_w

h_o= 200 mm

h

6.00 6.00

3.403.403.403.403.403.40

B-B

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TRAGKONSTRUKTIONEN IV

Übung 3: Stahlbetonbau Platte und Stütze

1. Termine

2. Ziel

Erkennen der Vorgehensweise bei der Bestimmung der Tragsicherheit von Betonelementen.

3. Inhalt

In dieser Übung wird dasselbe Gebäude behandelt, wie in der Übung Nr. 2. Zu berechnen ist eine Stahlbeton- platte und eine Stütze.

4. Abzugebende Arbeit

Übung 3: Stahlbetonbau, Platte und Stütze 2

Aufgabe: Bemessung einer Platte und Kontrolle einer Stütze

Gegeben: Grundriss, Schnitt A-A, Statisches System und Querschnitt der Stütze C

der Bewehrung vom Zugrand c_s,x= 35 mm c_s,y= 45 mm Lasten Die Eigenlast ist zu berücksichtigen

Ständige Last q₁ = 3.0 kN/m²

Nutzlast q₂ = 2.0 kN/m²

Gesucht: a) Totale Belastung der Platte D inklusive Eigenlast [kN/m²]. b) Bemessung der Feldbewehrung der Platte D in beiden Richtungen

(Durchmesser und Abstand) und erforderliche Kontrollen.

c) Einzeichnen der Biegebewehrung im Grundriss.

d) Ist der Tragwiderstand der Stütze C mit den angegebenen

Abmessungen ausreichend, wenn der Kennwert der Last 1150 kN beträgt?

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Grundriss 1:200 [m]

A C A

5.90 5.90

8.308.405.608.408.30

5.90

D

x y

± 0.00 -1.20

4.OG.

3.OG.

2.OG.

1.OG.

EG.

1.UG.

Statisches System Stütze C 1:50 [m]

4 ø 22 ø 10

0.30

3.40

5.90 5.90

3.403.403.403.403.40 Stütze C 2.70

2.70

Q

Querschnitt Stütze C 1:10 [m]

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TRAGKONSTRUKTIONEN IV

Übung 4: Grundbau

Einzelfundament Stützmauer

1. Termine

2. Ziel

Erfassen der Wirkungsweise eines Einzelfundamentes und einer Stützmauer.

3. Inhalt

In dieser Übung wird ein quadratisches Einzelfundament eines Bürogebäudes (400 m ü.M.) und eine Stützmauer überprüft.

4. Abzugebende Arbeit

Übung 4: Grundbau, Einzelfundament, Stützmauer 2

Querschnitt 1:25 [m]

t = 1.00

0.30

Aufgabe: Bemessung eines quadratischen Einzelfundamentes und Berechnung der Setzungen

Gegeben: Querschnitt, Grundriss

Bodenkennwerte Reibungswinkel ϕ´ = 35°

Kohäsion c´ = 0 kN/m²

Raumlast (feucht) γ = 22 kN/m³

Zusammendrückungsmodul M_E = 35000 kN/m² Fundamentkennwerte Raumlast Stahlbeton γ_Beton= 25 kN/m³

Stützenlast Q = 700 kN

Die Eigenlast der Stütze und des Fundamentes darf vernachlässigt werden.

Formfaktoren für das Einzelfundament sind nicht zu berücksichtigen.

Gesucht: a) Überprüfen der Grundbruchsicherheit des quadratischen Einzelfundamentes.

b) Die Setzung des Einzelfundamentes.

Q

Grundriss 1:25 [m]

0.30

0.30 b = 1.20

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Übung 4: Grundbau, Einzelfundament, Stützmauer 3

q = 50 kN/m² 0.30

0.50 1.70

2.50

0.50 5.00 0.30

Aufgabe: Kippsicherheitsnachweis einer Stützmauer

Gegeben: Querschnitt

Bodenkennwerte Reibungswinkel ϕ´ = 25°

Kohäsion c´ = 0 kN/m²

Raumlast (feucht) γ = 22 kN/m³

Ständige Last q = 50 kN/m²

Stützmauer Raumlast Stahlbeton γ_Beton= 25 kN/m³

Der passive Erddruck ist nicht zu berücksichtigen.

Gesucht: a) Berechnen der aktiven Erddruckspannung und deren grafische Darstellung.

b) Kippsicherheitsnachweis.

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TRAGKONSTRUKTIONEN IV

Übung 5: Baugrube

1. Termine

2. Ziel

Kennlernen der verschiedenen Erddruckarten.

3. Inhalt

In dieser Übung werden die Einwirkungen auf eine Baugrubenwand infolge Erd- und Wasserdruck sowie einer Auflast berechnet.

4. Abzugebende Arbeit

Übung 5: Baugrube 2

Aufgabe: Baugrubenabschluss

Gegeben: Schnitt durch eine Baugrube

Bodenkennwerte des homogenen Untergrundes:

Reibungswinkel ϕ′ = 30°

Kohäsion c′ = 0 kN/m²

Raumlast Erdreich (feucht) γ = 20 kN/m³ Raumlast Erdreich (unter Auftrieb) γ′ = 12 kN/m³

Auflast q = 10 kN/m²

Eine Wandreibung ist nicht vorhanden. Der Baugrubenabschluss wird als vollständig steif angenommen und dreht um den Punkt A.

Gesucht: Der Verlauf der aktiven Erddruckspannungen sowie die Grösse der resultierenden Druckkraft auf die äussere Seite der Baugrubenwände

a) rechts ohne Berücksichtung des Grundwasserspiegels sowie b) links mit Berücksichtung des Grundwasserspiegels.

c) Verlauf der passiven Erdruckspannungen auf die rechte Wand.

GWsp.

5.002.80 2.80

q = 10 kN/m²

A