Lernfeld 9 · Prüfung Teil 2

Bauteile, Einwirkungen und Sicherheitskonzept

Stahl- und Metallbaukonstruktionen planen: Bauzeichnungen lesen, Bauteile unterscheiden, Einwirkungen und Sicherheitskonzept mit Teilsicherheitsbeiwerten.

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Darum geht es

Vor der Fertigung einer Stahl- oder Metallbaukonstruktion steht das Lesen der Unterlagen. Bauzeichnungen im Maßstab 1:50 oder 1:100 zeigen Grundrisse, Schnitte und Ansichten mit Höhenkoten, die meist auf die Oberkante des fertigen Erdgeschossfußbodens bezogen sind. Stahlbauzeichnungen zeigen Übersicht, Positionen und Anschlüsse; daraus leitet der Metallbauer Werkstattzeichnungen und Stücklisten ab. Wichtige Bauteile sind Träger, Stützen, Pfetten, Verbände, Fachwerke und Rahmen. Im Fachwerk unter Last von oben wird der Obergurt gedrückt und der Untergurt gezogen.

Auf jedes Bauwerk wirken Einwirkungen. Ständige Einwirkungen wie das Eigengewicht bleiben, veränderliche wie Nutzlast, Schnee und Wind kommen und gehen, außergewöhnliche wie Anprall oder Brand sind selten. Die Lastannahmen nach DIN EN 1991 liefern charakteristische Werte, etwa die Schneelast aus Schneelastzone und Geländehöhe. Bei leichten Dächern kann Windsog größer sein als das Eigengewicht; dann kehren sich Stabkräfte um, und aus einem Zugstab wird ein Druckstab.

Das Sicherheitskonzept arbeitet mit Teilsicherheitsbeiwerten. Die charakteristischen Lasten werden vergrößert, üblich sind 1,35 für ständige und 1,5 für veränderliche Einwirkungen, die Festigkeit des Werkstoffs wird durch einen Materialbeiwert geteilt. Der Nachweis gilt als erbracht, wenn der Bemessungswert der Beanspruchung den Bemessungswert der Tragfähigkeit nicht überschreitet. Die Berechnung übernimmt der Tragwerksplaner; der Metallbauer muss die Werte lesen, Änderungen erkennen und zum Beispiel einen Netzplan für den Auftragsablauf aufstellen.

Das solltest du dir merken

Ständige Einwirkungen bekommen meist den Faktor 1,35, veränderliche den Faktor 1,5.
Die Streckenlast auf einen Träger ist Flächenlast mal Einzugsbreite.
Der Nachweis lautet sinngemäß Bemessungswert der Beanspruchung kleiner gleich Bemessungswert der Tragfähigkeit.
Bei leichten Dächern immer auch abhebenden Wind betrachten; Zugstäbe können zu Druckstäben werden.
Im Netzplan bestimmt der längste Weg ohne Puffer, der kritische Weg, die Gesamtdauer.

Formeln

Bemessungswert der Einwirkung: $E_{d} = γ_{G} \cdot G_{k} + γ_{Q} \cdot Q_{k}$; $γ_{G} = 1, 35$ und $γ_{Q} = 1, 5$ als übliche Werte, $G_{k}$ ständige, $Q_{k}$ veränderliche charakteristische Einwirkung
Streckenlast aus Flächenlast: $q = g \cdot e$; $q$ Streckenlast in kN/m, $g$ Flächenlast in kN/m², $e$ Einzugsbreite (Trägerabstand) in m
Schneelast auf dem Dach: $s = μ \cdot s_{k}$; $s_{k}$ Schneelast auf dem Boden in kN/m², $μ$ Formbeiwert nach Dachform und Neigung

Typische Fehler in der Prüfung

Teilsicherheitsbeiwerte vertauscht und die Schneelast mit 1,35 statt 1,5 multipliziert.
Flächenlast in kN/m² nicht mit der Einzugsbreite multipliziert und direkt als Streckenlast verwendet.
Höhenkoten des Rohbaus mit denen des fertigen Fußbodens verwechselt.
Im Netzplan parallele Vorgänge addiert statt den längeren Weg zu nehmen.

Tipps aus der Werkstatt

G mal 1,35, Q mal 1,5, nie vertauschen: Eigengewicht ist ständig, Schnee, Wind und Personen sind veränderlich. Flächenlast in kN/m² wird erst mit der Einzugsbreite zur Streckenlast in kN/m. Bei leichten Dächern an Windsog denken, dann wird die Zugstange zum Druckstab.

Sitzt das Thema? Teste dich mit echten Prüfungsfragen.

13 Aufgaben zu „Bauteile, Einwirkungen und Sicherheitskonzept“, falsche Antworten kommen in der Runde noch einmal.

Jetzt üben

Grundlage: KMK-Rahmenlehrplan Metallbauer/-in (2002), Lernfeld 9 (Herstellen von Stahl- und Metallbaukonstruktionen); DIN EN 1990, DIN EN 1991. Eigene Erklärung, keine Originalaufgaben der Prüfungsausschüsse.