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Fachbereich Architektur | Fachgebiet Tragwerksentwicklung | Klausur Bauphysik | 12.03.2012 1

Klausur Bauphysik

Fachbereich Architektur | Fachgebiet Tragwerksentwicklung und Bauphysik| 02.09.2011

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Matrikel-Nr.: Studiengang:

E-Mail-Adresse:

Brandschutz

Aufgabe 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 Summe

Erreichbare

Punkte

Punkte 21

Schallschutz

Aufgabe 2.1 2.2 2.3 2.4 Summe

Erreichbare

Punkte

Punkte 34

Wärmeschutz

Aufgabe 3.1 3.2 Summe

Erreichbare

Punkte

Punkte 27

Feuchteschutz

Aufgabe 4.1 4.2 Summe

Erreichbare

Punkte

Punkte 38

Gesamtsumme 120

Note


Organisatorisches

Seitenumfang der Prüfungsaufgaben: 19 Seiten

(Vollständigkeit bitte prüfen!)

Zugelassene Hilfsmittel: beidseitig handbeschriebenes Formelblatt (DIN A 4),

Taschenrechner, Formelsammlung Bauphysik (4 Seiten)

Bearbeitungszeit: 120 Minuten

Hinweise

1. Die erreichbare Punktzahl für jede Aufgabe ist vermerkt. Insgesamt können 120 Punkte erreicht

werden. 1 Punkt entspricht etwa einer Bearbeitungszeit von 1 Minute.

2. Nur gut lesbare, eindeutige und nachvollziehbare Ergebnisse werden gewertet.

3. Keine grünen oder roten Farbstifte verwenden.

4. Nur dokumentenechte Stifte verwenden, kein Bleistift!

5. Ein Täuschungsversuch führt sofort zum Abbruch der Klausur und Bewertung dieser als nicht

bestanden.

6. Studenten- und Lichtbildausweis bitte bereitlegen.

7. Bei fehlenden Angaben sind sinnvolle Annahmen zu treffen.

Viel Erfolg!


1. Aufgabe: Brandschutz

1.1. Baustoffverhalten (2 Punkt)

Aus welchen Gründen sind Stahlkonstruktionen brandschutztechnisch allgemein als kritisch

einzustufen? (Nennen Sie 3)

1.2. Baustoffverhalten (2 Punkte)

Beschreiben Sie kurz das Brandverhalten von Holz. Welche Merkmale sind für den Abbrand von Holz

charakteristisch.

1.3. Baustoffklassen (3 Punkte)

Ordnen Sie den genannten Baustoffen die richtige Baustoffklasse nach DIN 4102 zu.

Glas Bimsstein

Holzschalung Gips

Steinwolle Papier

1.4. Raumabschluss (4 Punkt)

Welche Kriterien von raumabschließenden Bauteilen werden bei der Festlegung der

Feuerwiderstandsklasse von tragenden, raumabschließenden Bauteilen geprüft? Nennen Sie 4

Kriterien!

_________________________________________________________

_________________________________________________________

_________________________________________________________

_________________________________________________________


1.5. Feuerwiderstand von Holzkonstruktionen (3 Punkte)

Eine zweiseitig brandbeanspruchte Eichenholzstütze soll in die Feuerwiderstandsklasse F-90 eingestuft

werden. Der statisch erforderliche Mindestquerschnitt beträgt 130/130 mm. Berechnen Sie den

erforderlichen, einzubauenden Querschnitt, um den Brandschutzanforderungen zu genügen!

Angaben:

Abbrandgeschwindigkeit von Eichenholz: 0,7 mm/min

1.6. Brandschutzbekleidungen (7 Punkt)

Ein geschweißtes Stahl I-Profil mit den Profilaußenmaßen 120mm x 120mm wird als Stütze

eingesetzt. Die Stütze steht mit zwei Seiten an einer Massivwand.

a) Wie groß muss die Blechdicke t des Profils mindestens sein, damit bei einer brandschutztechnischen Bekleidung der zulässige U/A–Wert von 300 m-1 nicht überschritten

wird?

(Berechnen Sie die Querschnittsfläche A unter folgender Annahme: A = 3 · 120 mm · t

b) Wie groß muss die Blechdicke t des Profils mindestens sein, wenn die Stütze mit nur einer Seite an eine Massivwand grenzt?


2. Aufgabe: Schallschutz

2.1. Allgemein (2 Punkte)

Welche der folgenden Beziehungen gibt die Summe zweier Schallpegel richtig wieder? Begründen Sie

die Antwort!

0 dB + 0 dB = 0 dB

0 dB + 0 dB = 1 dB

0 dB + 0 dB = 3 dB

0 dB + 0 dB = 6 dB

2.2. Berechnung Schalldämmmaß (4 Punkte)

Der Aufbau einer Außenwand mit einer Gesamtfläche von 13,5 m² weist ein Schalldämm-Maß von

55dB auf. In die Wand sollen Fenster eingefügt werden. Berechnen sie das Schalldämmmaß der Wand

für den Einsatz von zwei verschiedenen Verglasung mit den gegebenen Schalldämmwerten.

a) 1 Fenster je 3,5 m², R´w,R = 34 dB

b) 3 Fenster je 2,0 m², R´w,R = 38 dB


2.3. Nachhallzeit (10 Punkte)

a) Berechnen Sie die Nachhallzeit für den nachfolgend beschriebenen Raum.

b) Die Gipskartondecke soll gegen eine Akustikdecke ausgetauscht werden. Wie hoch muss der

Schallabsorptionsgrad der neuen Decke sein, um eine Nachhallzeit von 0,8 Sekunden zu

erreichen?

Angaben:

Länge: 8,0 m

Breite:: 5,5 m

Höhe: 2,7 m

Oberflächen:

Decke: Gipskartondecke: αs = 0,05

Boden: PVC: αs = 0,01

Wände: Putzoberfläche: αs = 0,01


2.4. Schalldämmung in Massivbauten (18 Punkte)

Ein altes Schulgebäude soll im Hinblick auf seine schallschutztechnischen Eigenschaften überprüft

werden.

a) Ermitteln Sie das resultierende Schalldämmmaß für eine Trennwand zwischen zwei

Unterrichtsräumen! (14 Punkte)

Angaben

Trennwand:

- 240 mm Kalksandstein der Rohdichte 1800 kg/m³

- Normalmörtel

- Beidseitig 15 mm Gipsputz

Flankierende Wand (Innenwand):

- 200 mm Hochlochziegel der Rohdichte 1000 kg/m³

- Normalmörtel

- Beidseitig 10 mm Gipsputz

Flankierende Wand (Außenwand):

- 365 mm Kalksandstein der Rohdichte 1800 kg/m³

- Normalmörtel

- Innenseitig 10 mm Gipsputz

- Außenseitig 15 mm Kalkzementputz

Obere Decke:

- 200 mm Stahlbeton der Rohdichte 2300 kg/m³

- Deckenunterseite gestrichen

Untere Decke:

- 180 mm Stahlbeton der Rohdichte 2300 kg/m³

- Schwimmender Estrich, durch Trennwandanschluss konstruktiv getrennt.


a) Es besteht die Möglichkeit, vor einer der beiden flankierenden Wände oder an der Trennwand

eine biegeweiche Vorsatzschale anzubringen. Begründen sie, an welcher Wand die biegeweiche

vorsatzschale aus schallschutztechnischer Sicht angebracht werden sollte! (4 Punkte)

Schallenergie-Additionsverfahren


Tabelle 3: Wandrohdichte in

Abhängigkeit von Steinen und

Mörtel

Tabelle 13: Korrekturwerte KL,1

für das bewertete Schalldämm-Maß R‘w,R

von biegesteifen

Wänden und Decken als trennende Bauteile

Tabelle 1: Bewertetes Schalldämmaß R´w,R

von einschaligen, biegesteifen Wänden und

Decken (Rechenwerte)


3. Aufgabe: Wärmeschutz

3.1. Temperaturberechnung 5 Punkte

a) Berechnen Sie die innere Oberflächentemperatur der folgenden Außenwandaufbauten unter

den genannten Randbedingungen. (3 Punkte)

Lufttemperatur Innen: Өi=20°C

Relative Luftfeuchte Innen: φi = 55 %

Lufttemperatur Außen: Өa=-5°C

Innerer Wärmeübergangswiderstand: Rsi = 0,13 m²K/W

Wandaufbau 1: U=1,8 W/(m²K)

Wandaufbau 2: U=0,20 W/(m²K)

Tabelle 4: Flächenbezogene

Masse von Wandputz

Tabelle 15: Korrekturwerte KL,2

für das

bewertete Schalldämm-Maß R‘w,R

von

biegesteifen Wänden und Decken als

trennende Bauteile


b) Erläutern bzw. begründen Sie kurz, ob der Wärmedurchgangskoeffizient einer Außenwand

Einfluss auf die Behaglichkeit des dahinter liegenden Raumes hat. (2 Punkte)

3.2. U-Wert-Berechnung (22 Punkte)

Für eine Außenwand in Holzrahmenbauweise soll der Wärmedurchgangskoeffizient ermittelt werden.

Die Holzständer haben eine Breite von 6 cm und weisen einen Achsabstand von 62,5 cm auf.

a) Berechnen Sie den mittleren Wärmedurchgangskoeffizienten der Wand nach dem genauen

Verfahren. Runden sie bei allen Rechnungen auf drei Nachkommastellen! (19 Punkte)

b) Nennen sie eine Möglichkeit, den U-Wert der Wand zu reduzieren, ohne die Schichtdicken

oder die Baustoffe der Wand zu verändern. (3 Punkte)

Wandaufbau von außen nach innen:

Schicht Baustoff d [mm] [W/mK]

1 Kalkzementputz 15 1,4

2 Holzweichfaserplatte 80 0,045

3a Dämmung 200 0,035

3b Holzständer 200 0,13

4 OSB-Platte 24 0,13

Wärmeübergangswiderstände: Rsi = 0,13 m²K/W

Rse = 0,04 m²K/W

Innen

außen

1

2

3

4


4. Aufgabe: Feuchteschutz

4.1. Konstruktionsdetail (3 Punkte)

Gegeben ist ein Anschlusspunkt eines Sparrens in einem Dachaufbau. Begründen Sie, ob die

dargestellte Konstruktion im Hinblick auf den Feuchteschutz als funktionstüchtig angesehen werden

kann oder ob ein Schaden vorhersehbar ist.


4.2. Glaserverfahren (35 Punkte)

Im Rahmen der Sanierungsmaßnahme an einem Altbau soll der Wärmedurchgangskoeffizient der

Außenwand verringert werden. Die Außenwand besteht aus massivem Vollziegelmauerwerk mit einem

außenseitigen Kalkputz. Aufgrund der bestehenden Denkmalschutzauflagen für das Gebäude sind

keine Eingriffe im Bereich der Fassade möglich, daher muss die erforderliche Wärmedämmung

raumseitig angebracht werden. Der vorgesehene Wandaufbau ist in der nachfolgenden Skizze

dargestellt.

Bauteilaufbau von innen nach außen:

Material Dicke

d [mm]

[W/mK]

R

m²K/W

µ[-]

4. Gipskartonplatte 1,25 0,21 0,060 8

3. Polystyrol ? 0,035 ? 80/250

2. Vollziegel 240 0,96 0,250 5/10

1. Kalkputz 15 0,87 0,017 15/35

a) Die sanierte Wand soll einen Wärmedurchgangskoeffizienten von U = 0,30 W/m²K erreichen. Ermitteln Sie die hierzu erforderliche Dämmstoffdicke.

Wärmeübergangswiderstände:

Rsi=0,13 m²K/W

Rse=0,04 m²K/W

Inn

en

Au

ßen


b) Zusätzlich zu den genannten Schichten steht Ihnen eine Dampfbremsfolie mit einem sd-Wert von 5 m zur Verfügung. Wie würden Sie diese einsetzen? Markieren Sie zutreffendes.

Zwischen Dämmung und Mauerwerk, da die Dämmung als temporärer Wasserdampfpuffer

wirkt und die Feuchtigkeit nachts wieder an den Innenraum abgeben kann. Der

Wasserdampf dringt wegen der Dampfbremse jedoch nicht in das Mauerwerk ein und kann

dort somit keine Gefügezerstörungen hervorrufen.

Zwischen Dämmung und Gipskartonplatte, um raumseitig einen höheren

Diffusionswiderstand der Wand zu erreichen und das Eindringen von Wasserdampf in die

Konstruktion zu verhindern.

Auf beiden Seiten der Dämmung, da das wichtigste Ausführungsprinzip darin besteht, die

Dämmung allseitig vor dem Eindringen von Wasserdampf zu schützen.

c) Der Bauherr entscheidet sich für den Einbau einer 80 mm dicken Polystyroldämmung und

folgt Ihrer Empfehlung (Aufgabenteil b) bezüglich des Einbaus einer Dampfsperre. Überprüfen Sie mit dem Glaserverfahren, ob im geplanten Wandaufbau Tauwassergefahr besteht und ermitteln Sie gegebenenfalls die Tauwasser- und Verdunstungsmenge. Nehmen Sie den Wärmedurchlasswiderstand der Dampfsperre mit 0,000 m²K/W an.

(Hinweis: In Aufgabenteil c ist die volle Punktzahl auch dann erreichbar, wenn Aufgabenteil b

falsch beantwortet wurde)


Temperaturverlauf durch das Bauteil

(Hinweis: Die Anzahl der genutzten Zeilen ist von Aufgabenteil b abhängig. Achten Sie auf die richtige

Reihenfolge der einzelnen Schichten, Schicht 1 liegt außen, Schicht 4 liegt innen)

Schichtgrenze Temperatur in °C ps

i 20°C

si =

=

=

=

=

=

=

se =

e -10 Klimatische Randbedingungen in der Tauperiode:

Innen: i = 20°C; φi = 50%

Außen: e = -10°C; φe = 80% Dauer: 1440 Stunden


Klimatische Randbedingungen in der Verdunstungsperiode:

Innen: i = 12°C; φi = 70%

Außen: e = 12°C; φe = 70%

Taupunkt: TP = 12°C; φTP = 100 %

Dauer: 2160 Stunden

Hinweis: In der Verdunstungsperiode wird angenommen, dass über die gesamte Dauer in der Tauebene

eine Temperatur von 12°C und eine relative Luftfeuchtigkeit von 100% vorliegt. Berechnen Sie, ähnlich wie

in der Tauperiode, welche Wassermengen nach innen und nach außen aus dem Bauteil ausdiffundieren.


Wasserdampfsättigungsdruck im Temperaturbereich von 30,9°C bis -10,9°C

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