Grundlagen (Baustoffkunde / MIBA) März 2020 Seite 1 von 8 Übungsaufgabe Baustoffe / MIBA Grundlagen Allgemeine Grundlagen Aufgabe 1 a.) Was versteht man unter den „Allgemein Anerkannten Regeln der Technik“? (meist 17 Punkte) (4 Punkte) b.) Wie bezeichnet man technische Regeln, die den in der Baupraxis tätigen, einschlägig aus- und fortgebildeten Fachleuten bekannt sind. b.) In welchen Gesetzeswerken sind die Allgemein Anerkannten Regeln der Technik verankert? Was soll jeweils damit erreicht werden? Nennen Sie je ein Ziel. Aufgabe 2 (3 Punkte) a.) Zeichnen Sie die Sorptionsisotherme von Holz in das nachfolgende Diagramm (mit Achsenbezeichnung). Seite 21 0 b.) Zeichnen Sie in dieses Diagramm auch die Sorptionsisotherme von Glas. ,MEtalle Grundlagen (Baustoffkunde / MIBA) März 2020 Seite 2 von 8 Aufgabe 3 (4 Punkte) Auf einer Eisenbahntrasse werden Schienen mit 120 m Länge auf Schwellen so befestigt, dass sich die Schienen in Längsrichtung frei verformen können. Die Schienen werden bei 20 °C Außentemperatur so verlegt, dass ein Spaltmaß von 25 mm verbleibt. Die Stahlschienen wiegen 60 kg/m. a.) Berechnen Sie das Spaltmaß bei einer Außentemperatur von -25°C. 79 mm b.) Bei welcher Außentemperatur ist der Spalt geschlossen? 40,8 c.) Durch einen Verlegefehler ist ein Streckenabschnitt bei 20°C Außentemperatur ohne Spalt verlegt worden. Die Schienen sind nun als unverschlieblich zu betrachten. Berechnen Sie die sich einstellenden Kräfte [kN] in der Schiene bei einer Außentemperatur von 40°C. 0,31kN Aufgabe 4 (6 Punkte) a.) Zeichnen Sie die Spannungs-Dehnungs-Diagramme für Glas und (warmgewalzten) Stahl, kennzeichnen Sie ferner die Brucharbeit. Bewerten Sie beide Baustoffe hinsichtlich der Duktilität. Wie wirken sich Kerben bei diesen Baustoffen aus? Grundlagen (Baustoffkunde / MIBA) März 2020 Seite 3 von 8 Duktilität: Einfluss von Kerben: b.) Zeichnen Sie die Wöhlerlinie eines Stahls mit Achsbezeichnungen. c.) Zeichnen Sie die Spannungs-Dehnungs-Diagramme für einen visko-elastischen Baustoff bei: - sehr hohe Belastungsgeschwindigkeit - sehr geringe Belastungsgeschwindigkeit d.) Geben Sie die Sorptionsisothermen von Holz und die von Glas an. Vervollständigen Sie die Achsenbezeichnung. Grundlagen (Baustoffkunde / MIBA) März 2020 Seite 4 von 8 Aufgabe 5 (7 Punkte) Ordnen Sie die Reihenfolge folgender Baustoffe hinsichtlich der nachfolgenden Parameter: 1 Holz 2 Beton 3 Stahl (schreiben Sie in die Kreise in der Tabelle die jeweilige Baustoff-Nummer) Dampfdiffusion Gewicht je m³ Unterschied zwischen Rohdichte und Reindichte in % Wärmeleitfähigkeit Wärmeeindringfähigkeit Unterschied zwischen Dauerstandsfestigkeit und Kurzzeitfestigkeit in % Schwindmaß von Wassersättigung zu Darrtrocken dampfdicht diffusionsoffen gering hoch 0 / klein groß dämmend fußwarm wärmeleitend fußkalt 0 / klein groß 0 / klein groß Grundlagen (Baustoffkunde / MIBA) März 2020 Seite 5 von 8 Aufgabe 6 (5 Punkte) Es werden die Dichten eines Kalksandstein-Mauersteins (quaderförmiger Vollstein) wie folgt bestimmt: Die Masse des Steins von der Baustelle beträgt 4803 g (unbekannter Wassergehalt). Der Stein wird im Ofen bei 105 °C bis zur Massenkonstanz getrocknet. Die Trockenmasse 4366 g. Der Stein wird nun so lange im Wasser gelagert, bis alle Poren wassergefüllt sind. Die Masse des wassergesättigten Steins beträgt 5327 g. Der Stein wird nun unter Wasser gewogen: 2209 g. a) Welchem Prinzip liegt dieser Dichtebestimmung zugrunde? Wie lautet dieses Prinzip? b) Bestimmen Sie die Trockenrohdichte des Steins. c.) Bestimmen Sie den Wassergehalt des Steins von der Baustelle und den des wassergesättigten Steins in M.-%. Wie hoch ist die Wassersättigung des Baustellensteins in %? d) Welches Volumen hat der Stein? Weisen Sie dem Stein ein Format zu. Grundlagen (Baustoffkunde / MIBA) März 2020 Seite 6 von 8 e) Die Schwindverformung eines Kalksandsteins kann wie folgt bestimmt werden: s [mm/m] = 0,178 – 0,016 * Wassergehalt [M.-%] Die Zugfestigkeit des Steins beträgt rd. 0,25 N/mm², der E-Modul 7.000 N/mm². Bestimmen Sie das Schwindmaß des Steins mit dem Wassergehalt der Baustelle. Überprüfen Sie, ob es zu Rissen im Mauerwerk durch das Austrocknen der Steine kommen kann (bei vollständiger Verformungsbehinderung der Steine). (falls Sie c nicht lösen konnten, rechnen Sie mit einem Wassergehalt des Steines von der Baustelle von 8,0 M.-% weiter). Aufgabe 7 (4 Punkte) Erläutern Sie folgende Begriffe: anisotrop inert heterogen amorph Grundlagen (Baustoffkunde / MIBA) März 2020 Seite 7 von 8 Aufgabe 8 (6 Punkte) Es sollen die Dichten eines porigen Kieses bestimmt werden. Dazu werden folgende Versuche durchgeführt: Der trockene Kies wird in einen 10 l Eimer geschüttet. Der Inhalt des gefüllten Eimers wiegt 16,5 kg. Der Kies wird wassergelagert bis alle Kornporen gefüllt sind. Dann wird der wassergesättigte Kies wieder in einen 10 l Eimer geschüttet. Der Inhalt wiegt 17,2 kg. Direkt danach wird Wasser in den mit wassergesättigtem Kies gefüllten Eimer gegeben. Der Eimerinhalt wiegt mit Kies und Wasser 18,5 kg. a) Bestimmen Sie aus den Angaben Schüttdichte, Rohdichte und Reindichte des Kieses. b) Bestimmen Sie die Haufwerksporigkeit und die Kornporigkeit. c.) Bestimmen Sie den Wassergehalt des wassergesättigten Kieses. (Angaben der Einheit) d) Ein zufällig ausgewählter wassergesättigte Kiesstein wiegt 150 g. Dieser Kiesstein wird nun unter Wasser gewogen. Bestimmen Sie das Gewicht des Kiessteines unter Wasser. Grundlagen (Baustoffkunde / MIBA) März 2020 Seite 8 von 8 Aufgabe 9 (4 Punkte) Ein Metall-Hohl-Würfel wurde aus 5 Quadratplatten (Seitenlänge d) der Dicke t (Platten luftdicht verbunden) hergestellt. Der Würfel wiegt an der Luft 2635 g. Der Würfel wird so unter Wasser getaucht, dass die Luft im Hohlkörper verbleibt. Damit der Würfel schwimmt, muss er mit einem Gewicht von 740 g nach unten gedrückt werden. Wird der Würfel so unter Wasser gehalten, dass sich der Hohlkörper mit Wasser füllt, wiegt der Würfel unter Wasser 2297,5 g. 740 g d d t 2297,5 g Luft 2635 g a.) Bestimmen Sie die Reindichte des Materials. b.) Bestimmen Sie die Kantenlänge d des Würfels und die Wanddicke t des Materials.
