Hermann Moosmeier, Werner Reuschl

Metallbautechnik Lernsituationen, Technologie, Technische Mathematik Lernfelder 11 a, 12 a und 13 a 2. Auflage

Bestellnummer 74820

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www.bildungsverlag1.de Bildungsverlag EINS GmbH Hansestraße 115, 51149 Köln ISBN 978-3-427-74820-5 © Copyright 2012: Bildungsverlag EINS GmbH, Köln Das Werk und seine Teile sind urheberrechtlich geschützt. Jede Nutzung in anderen als den gesetzlich zugelassenen Fällen bedarf der vorherigen schriftlichen Einwilligung des Verlages. Hinweis zu § 52a UrhG: Weder das Werk noch seine Teile dürfen ohne eine solche Einwilligung eingescannt und in ein Netzwerk eingestellt werden. Dies gilt auch für Intranets von Schulen und sonstigen Bildungseinrichtungen.

Inhaltsverzeichnis Lernfeld 11a: Herstellen von Fenstern, Fassaden und Glasanbauten 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Metallfenster . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Herstellung und Eigenschaften von Glas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fenster für eine Werkzeugausgabe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Wärmeschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Wärmedurchgang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dampfdiffusion (Dampfdurchdringung) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Energiebilanz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sonnenschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Feuchteschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Schall und Schallschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fassaden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Glasanbauten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5 17 23 27 30 35 37 38 43 44 46 50

Lernfeld 12a: Herstellen von Treppen und Geländern 1 2 3 4 5

Herstellen von Treppen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Herstellen einer geraden Wangentreppen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Geländer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Anfertigen eines Geländers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Oberflächengestaltung von Metallbaukonstruktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

53 74 79 93 95

Lernfeld 13a: Instandhalten von Systemen des Metall- und Stahlbaus 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Instandhalten von Systemen am Beispiel einer Säulenbohrmaschine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Programmablauf für die Wartung einer Säulenbohrmaschine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Inspektion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Programmablauf für die Instandsetzung der Säulenbohrmaschine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Instandsetzung einer Fräsmaschine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Programmablauf für die Wartung eines Schleifblocks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Belastete Bauteile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Austausch eines Zahnrads . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Qualitätsmanagement bei der Instandhaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

103 107 109 110 111 113 116 118 123

Metallbautechnik

Datum:

Name:

Klasse:

Herstellen von Fenstern, Fassaden und Glasanbauten

Lernfeld 11a

Metallfenster

1

G. Befestigung und Abdichtung der Glasscheiben Dichtstoffe schließen das Glas im Rahmen dicht ab und verhindern das Eindringen von Wasser, Lärm, Luft und Gerüchen. Dichtstoffe müssen außerdem Wärmeausdehnungen und Schrumpfungen der Bauteile und Erschütterungen aufnehmen und ausgleichen. Ordnen Sie den Skizzen zu: Druck-Verglasung, drucklose Verglasung, Kitt-Verglasung. Geben Sie Vor- und Nachteile für jede Befestigungsart an. Einfachfenster (z. B. Gewächshaus)

Isolierglasfenster

Verglasung

Verglasung

Nachteile:

Vorteile:

-Verglasung

H. Anschlagmöglichkeiten am Mauerwerk (einfaches Garagenfenster aus Stahl-Hohlprofilen) Das Einsetzen der Fenster in das Bauwerk wird als Anschlagen bezeichnet. Ordnen Sie den Skizzen zu: Innenanschlag, Außenanschlag, Stumpfanschlag.

-Anschlag

-Anschlag

-Anschlag (in der Leibung verschiebbar)

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13

Metallbautechnik

Datum:

Name:

Klasse:

Herstellen von Fenstern, Fassaden und Glasanbauten Herstellung und Eigenschaften von Glas

Lernfeld 11a

2

2. Wärmefunktionsglas (Wärmeschutzglas) Aufbau:

Zinnoxid

Entspiegelung der Glasscheibe

Edelmetall

Verminderung der Wärmeabstrahlung

Edelgas

Argon, Xenon und Krypton haben eine geringere Wärmeleitfähigkeit als Luft.

3. Sonnenschutzglas Große Gebäudeflächen an der Südseite werden mit Sonnenschutzglasscheiben verkleidet. Dadurch werden die Heizkosten und die Kosten für die Kühlung gesenkt.

4. Brandschutzglas Für den Brandschutz sind nicht zu öffnende Verglasungen vorgeschrieben. Feuer, Rauch und Wärmestrahlung müssen sie mindestens 30 Minuten standhalten.

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19

Metallbautechnik

Datum:

Name:

Klasse:

Herstellen von Fenstern, Fassaden und Glasanbauten Wärmedurchgang

Lernfeld 11a

5

Besitzen zwei Stoffe verschiedene Temperaturen, strömt Wärme. Diese wird stets vom Stoff mit der höheren Temperatur an den Stoff mit der niedrigeren Temperatur übertragen. Die je Zeiteinheit – meist 1 Stunde – transportierte Wärmeenergie heißt Wärmestrom. Formelzeichen:

Ø (phi) Wh = h

Einheitszeichen: Wärmemenge je Stunde Umrechnung:

1 000 W =

A. Wärmeleitung Wie viel Watt strömen von der 18 m2 großen Oberfläche durch die skizzierte Wand aus Stahlbeton (Wärmeleitzahl λ = 2,1 W/m · K)?

Erinnern Sie sich: Δt = ΔT

Geg.: Ges.: Oberfläche

Temperaturunterschied

Dicke

Wärmestrom

A

ΔT

s

Ø

Ø=

(

)

λ in

;

A in

ΔT in

;

s in

Aufgabe: Wie groß ist der Wärmestrom (in W) durch eine 5 cm dicke Wärmedämmmatte (λ = 0,04 W/m · K) mit der Fläche von 24 m2, wenn die Temperaturdifferenz 18 K beträgt?

30

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Metallbautechnik

Datum:

Name:

Klasse:

Herstellen von Fenstern, Fassaden und Glasanbauten

Lernfeld 11a

Dampfdiffusion (Dampfdurchdringung)

6

A. Dampfdruck Zusammensetzung der Luft: Sauerstoff

%, Stickstoff

%.

Wie Sie bereits wissen, nimmt Luft durch Erwärmung und Luftbewegung Wassermoleküle auf. Diese Moleküle sind nicht an einen Platz gebunden, sondern frei beweglich.

Wasser

Wasser

Dampfdruck

Dampfdruck

Wird Luft erwärmt, verstärkt sich die Bewegung der Moleküle. Warme Luft enthält daher viel Feuchtigkeit; der Dampfdruck steigt.

Diese Druckdifferenz hat das Bestreben, sich auszugleichen. Beschreiben Sie diesen Druckausgleich.

Kühlt der Wasserdampf im Mauerwerk unter den

ab, kondensiert er und wird Wasser.

Nennen Sie Schäden, die durch diese Kondensation entstehen.

B. Dampfbremse, Dampfsperre 1. Dampfbremse Gasmoleküle sind wesentlich kleiner als Flüssigkeitsmoleküle. Deshalb sind manche Stoffe dicht gegenüber Flüssigkeiten, nicht aber gegenüber Dampf. Solche Stoffe sind z. B. Beton, Dachziegel, Klinker, Bitumenanstriche.

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Metallbautechnik

Datum:

Name:

Klasse:

Herstellen von Treppen und Geländern Herstellen von Treppen

Lernfeld 12a

1

Treppen ermöglichen den Personenverkehr zwischen den verschiedenen Stockwerken eines Gebäudes.

A. Einteilung der Treppen 1. Hauptverkehrstreppen Bedingt durch den häufigen Personenverkehr müssen Hauptverkehrstreppen bequem begehbar sein und eine breite Bauweise besitzen. Anwendungen:

Steigungswinkel: 25° bis 38°

2. Nebentreppen Nebentreppen sind steiler und enger gebaut als Hauptverkehrstreppen. Anwendungen:

Steigungswinkel: 38° bis 45° 3. Treppenbenennung nach der Geländerseite

Das Treppengeländer ist links:

Das Treppengeländer ist rechts:

4. Treppenbenennung nach der Anzahl der Treppenläufe zwischen zwei Stockwerken

Stockwerksverbindungen mit durchgehender Treppe:

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Stockwerksverbindung durch zwei Treppenteile:

Stockwerksverbindung durch zwei Treppenteile:

53

Metallbautechnik

Datum:

Name:

Klasse:

Herstellen von Treppen und Geländern Herstellen von Treppen

Lernfeld 12a

1

Trittstufenwerkstoffe Ordnen Sie die folgenden Begriffe den Zeichnungen zu: Al-Riffelblech, Holz, Stahlblech, Marmor oder Kunststein, Gitterrost.

Nennen Sie Trittstufenbeläge im Wohnbereich: Wodurch werden die Kanten von Trittstufen gegen Abrutschen und Abnutzung häufig gesichert?

3. Stoßblech (Stegblech oder Setzstufe) Nennen Sie Vorteile des Stoßblechs. – – – –

E. Bauwerksanschlüsse (Auswahl)

Bei der kraftschlüssigen Dübelmontage in Randnähe der Betondecke können Risse oder Betonabbrüche entstehen. Wie kann dies verhindert werden?

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Metallbautechnik

Datum:

Name:

Klasse:

Herstellen von Treppen und Geländern Herstellen von Treppen

Lernfeld 12a

1

K. Aufgaben 1. Aufgabe: In einem Wohngebäude hat die Zweiholmtreppe mit Holzstufen eine nutzbare Treppenlaufbreite von 1 000 mm. Die Stützweite beträgt 400 cm. Als Holme werden Rechteck-Hohlprofile aus Stahl (DIN EN 10210-2) verwendet. Bestimmen Sie mithilfe des Tabellenbuchs a) die senkrechte Verkehrslast p in N/m2: p=

kN/m2 =

N/m2;

b) die Profilgröße in Millimeter: mm; c) die Querschnittsfläche des Hohlprofils in mm2: A=

mm2;

d) die längenbezogene Masse in kg/m: m’ =

kg/m;

e) die Normbezeichnung dieses Hohlprofils:

2,68m

2. Aufgabe: Für die gezeichnete einläufige, gerade Treppe sind die erforderlichen Maße zu berechnen.

1,2 m

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5,6 m

4400

65

Metallbautechnik

Datum:

Name:

Klasse:

Herstellen von Treppen und Geländern

Lernfeld 12a

Herstellen einer geraden Wangentreppe

2

In einem Metallbaubetrieb soll zwischen der Werkstatt und dem um 92 cm höher liegenden Materiallager eine gerade Wangentreppe errichtet werden (siehe Skizze). Als Trittstufen sind Pressroste nach DIN 24531 mit einer Tragstabhöhe von 30 mm vorgesehen. Ergänzen Sie die Zeichnung, beantworten Sie die folgenden Fragen und bestimmen Sie alle erforderlichen Treppenmaße. Zeichnen Sie die Treppenwange (M 1:10), den Befestigungswinkel (M 1:10) und die Einschweißplatte (M 1:2). Fertigen Sie die Treppe.

Benutzen Sie zum Beantworten der folgenden Fragen das Tabellenbuch. 1. Zeichnen Sie die Symbole für die unten stehenden Bauteile und übertragen Sie diese in die obige Zeichnung.

bewehrter Beton

Mauerwerk

unbewehrter Beton

2. Erklären Sie das Symbol: : :

3. Was bedeutet

:

4. Erklären Sie die Kurzzeichen OK, FFB, EG:

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Metallbautechnik

Datum:

Name:

Klasse:

Herstellen von Treppen und Geländern Geländer

Lernfeld 12a

3

I. Befestigung der Geländer Nennen Sie geeignete spannungsfreie Dübelbefestigungen.

Vorteile dieser Befestigungsarten:

1. Verbundanker-Befestigung

Aus welchen Stoffen besteht das Reaktionsharz?

Deshalb müssen die Wartezeiten zwischen Setzen und Belasten beachtet werden. Diese sind von der Umgebungstemperatur abhängig. 2. Injektionsanker-Befestigung Diese Befestigung zählt zu den Formschluss-Verbindungen.

Hier besteht die Verbindung zum Mauerwerk aus Hybridmörtel. Dieser härtet in einem Drahtgeflecht aus und bildet in den Hohlräumen die formschlüssige Verbindung. Beim Setzen sind die Vorschriften der Hersteller zu beachten. 3. Befestigungsplatte für die Montage der Geländerpfosten Die Größe der Befestigungsplatte ist abhängig von: S 235 JR – S 355 JO

Die Maße für die Befestigungsplatte sowie die Maße für die Bohrungen (Durchmesser und Abstände) werden Tabellenbüchern entnommen. Außerdem sind die bauaufsichtlichen Zulassungen einzuhalten. 92

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Metallbautechnik Name:

Datum:

Herstellen von Treppen und Geländern

Klasse:

Oberflächengestaltung von Metallbaukonstruktionen

Lernfeld 12a

5

D. Oberflächenreinigung Soll die Oberfläche von Bauteilen beschichtet oder verschönert werden, muss sie metallisch rein sein. Dies kann auf zwei Arten erfolgen: mechanisch oder chemisch. 1. Mechanische Oberflächenreinigung a) Sandstrahlen Rost, Zunder und Farbe können schnell und wirtschaftlich durch Sandstrahlen entfernt werden. Auch die Oberfläche von Werkstücken kann dadurch verschönert werden.

Beachte: Arbeitsausführende Personen

Mitarbeiter auf Baustelle

Durchläuft das Werkstück auf einem Förderband die Strahlkammer, so bezeichnet man dies als DurchlaufStrahlen. Für feinste und samtartige Oberflächenmattierungen oder für weiche Werkstoffe (z. B. Al) wird anstelle von Quarzsand Glaspulver verwendet. b) Bürsten

c) Ultraschallreinigen

Anwendung:

Anwendung:

Werkstückoberfläche:

Werkstückoberfläche: Reinigungszeit:

98

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Metallbautechnik

Datum:

Name:

Klasse:

Instandhalten von Systemen des Metall- und Stahlbaus Instandhaltung von Systemen am Beispiel einer Säulenbohrmaschine

Lernfeld 13a

1

D. Inbetriebnahme der Säulenbohrmaschine Zuerst muss die Maschine stromlos sein:

Inbetriebnahme: 1. Einfüllen von 2. Kontrolle des Ölstands mittels Getriebeöl Vorschlag der Herstellerfirma: Erklären Sie dieses Sinnbild aus Ihrem Tabellenbuch. = = = = Schmierfett Auch das Schmierfett ist in den Wartungsunterlagen festgelegt. Vorschlag der Herstellerfirma: = = = = Bohremulsion Entnehmen Sie aus dem Tabellenbuch eine geeignete Bohremulsion. Benennung:

Kurzzeichen:

Schmierstellen Zeichnen Sie in die unten stehenden Skizzen die Schmierstellen der Maschine aus Ihrer Werkstatt ein. Verwenden Sie dazu folgende Symbole: Öleinfüllstopfen

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– Fettschmiernippel

– Ölschauglas

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Metallbautechnik

Datum:

Name:

Klasse:

Instandhalten von Systemen des Metall- und Stahlbaus

Lernfeld 13a

Inspektion

3

Zur Inspektion gehören: 1. bei der Neuanschaffung der Maschine die Erstinspektion 2. während des Arbeitseinsatzes der Maschine die regelmäßige Inspektion 3. bei Mängel an der Maschine eine Sonderinspektion. Programmablauf für die Inspektion der Säulenbohrmaschine Inspektionsbeauftragter

Erstinspektion

Regelmäßige Inspektion

Sonderinspektion

Sichtkontrolle Laufkontrolle Bewegungskontrolle des Bohrtisches Verstellkontrolle der Drehzahlsteuerung und der Bohrspindelrückholfeder Dichtheitskontrolle am Getriebedeckel und an den Ölstandsschaugläsern Oberflächenkontrolle der Morsekegelaufnahme Sicherheitskontrolle, z. B.

Sicherheitskontrolle für den Bediener der Maschine, z. B.

Beleuchtungskontrolle

Entsprechende Maßnahmen treffen, z.B. Ist die Inspektion in Ordnung?

nein

ja Dokumentation

Instandsetzung Maßnahmen für eine Instandsetzung: 1. Kostenvoranschlag für die Reparatur, 2. Annahme der Reparatur, 3. Durchführung der Reparatur, 4. Kontrolle und Abnahme der Reparatur, 5. Rechnungsprüfung der Reparaturkosten.

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