Draagconstructies Examennummer: Datum: 8 december 2012 Tijd: 13:00 uur - 14:30 uur

Transcriptie

1 Draagconstructies Examennummer: Datum: 8 december 2012 Tijd: 13:00 uur - 14:30 uur Dit examen bestaat uit 13 pagina s. De opbouw van het examen is als volgt: - 20 meerkeuzevragen (maximaal 60 punten) - een case met 4 open vragen (maximaal 40 punten) Als bij een vraag een motivatie of berekening vereist is, worden aan het antwoord geen punten toegekend als deze motivatie of berekening ontbreekt. Geef niet meer antwoorden dan er worden gevraagd. Als er drie redenen worden gevraagd en u geeft er meer dan drie, dan worden alleen de eerste drie in de beoordeling meegeteld. De antwoorden dienen ingevuld te worden op bijgevoegd examenpapier. Schrijf duidelijk leesbaar. Toegestane hulpmiddelen: - Niet programmeerbare rekenmachine. - Bijgevoegd formuleblad. Dit formuleblad bestaat uit drie delen: - Toegepaste Mechanica; - Toegepaste Bouwfysica; - Toegepaste Bouwfysica (vervolg). Wij wensen u veel succes!

2 Meerkeuzevragen (60 punten) De antwoorden dienen ingevuld te worden op bijgevoegd examenpapier. Dit onderdeel bestaat uit 20 meerkeuzevragen. Vermeld het meest juiste antwoord. Voor een correct antwoord: 3 punten. LET OP: Voor het beantwoorden van de vragen mag u gebruikmaken van de formulebladen die u worden uitgereikt bij dit examen. Wij adviseren u van tevoren kennis te nemen van deze bijlagen! 1. Er bestaan drie mechanismen voor warmtetransport. Dit zijn de mechanismen: geleiding, straling en stroming (=convectie). In figuur 1 wordt een gevel weergegeven die is opgebouwd als een ongeïsoleerde spouwmuur; van binnen naar buiten: 100 mm kalkzandsteen, een licht geventileerde luchtspouw van 70 mm breed en 100 mm metselwerk. Zie figuur 1. NCOI Opleidingsgroep 1

3 Welk mechanisme, of welke mechanismen, van warmtetransport speelt/spelen een rol bij een horizontale warmtestroom door de gegeven constructie van binnen naar buiten? a. Alleen geleiding b. Geleiding en straling c. Geleiding, straling en stroming (convectie) 2. Wat is de voornaamste functie van de spouw in de constructie van figuur 1? a. Het drogen van het buitenblad door ventilatie. b. Het verhogen van de warmteweerstand. c. Het voorkomen van regendoorslag. 3. De spouw van de ongeïsoleerde spouwmuur van figuur 1 wordt achteraf volledig gevuld met vlokken minerale wol, die door kleine gaten in het buitenblad worden geblazen. Welke van de onderstaande beweringen over de achteraf geïsoleerde spouwmuur is juist? Door de na-isolatie met de vlokken van minerale wol: I. neemt de Rc-waarde (warmteweerstand) van de constructie toe in vergelijking tot de ongeïsoleerde constructie. II. neemt de u-waarde (warmtedoorgangscoëfficiënt) van de constructie af in vergelijking tot de ongeïsoleerde constructie. a. Stelling I is juist, stelling II is onjuist. b. Stelling I en II zijn beide juist. c. Stelling I en II zijn beide onjuist. 4. Een wand van verdicht gewapend beton (p = 2500 kg/ m 3 ) in een dikte van 200 mm wordt verwarmd van 12 o C naar 18 o C. De soortelijke warmte van het beton bedraagt 840 J/kgK. Welke betrekking (a, b of c) geeft de juiste berekening weer van de, in deze wand opgenomen, hoeveelheid geaccumuleerde warmte Q, bij de gegeven temperatuursverhoging? a. Q = 2500 * 840 * 10-3 * 0,2 * 6 = 2520 kj/m 2. b. Q = 2500 * 840 * 10-3 * 0,2 * 6 = 2520 kw/m 2. c. Q = (2500 * 0,2 * 6) / 840 * 10-3 = 3571 kj/m 2. NCOI Opleidingsgroep 2

4 5. Waarop berust de energiebesparende werking van een scherm van aluminiumfolie tussen een radiator en de hierachter gelegen pui of borstwering? Zie figuur 2. a. Een hoge reflectiefactor van de aluminiumfolie. b. Een lage emissiecoëfficiënt van de aluminiumfolie. c. Een lage warmtegeleidingscoëfficiënt van de aluminiumfolie. 6. Wat wordt verstaan onder de zogenaamde dauwpuntstemperatuur? a. De luchttemperatuur waarbij onder gelijkblijvende dampdruk de waterdamp in die lucht gaat condenseren. Dit gebeurt omdat de dampdruk gelijk is aan de verzadigingsdruk. b. De maximumtemperatuur waarbij water vloeibaar blijft. Bij een hogere temperatuur zal het water overgaan van een vloeibare fase in een gasvormige fase. c. De temperatuur die droge lucht moet hebben om dezelfde dichtheid te hebben als lucht voorzien van waterdamp bij diezelfde druk. 7. Het Bouwbesluit (versie 2003 en versie 2012) stelt voor nieuwbouwwoningen de eis dat de zogenaamde temperatuurfactor f niet kleiner mag zijn dan de grenswaarde: 0,65 (Voor de formule van de temperatuurfactor f: zie bijgevoegd formuleblad.) Uit welk oogpunt is deze eis met betrekking tot de temperatuurfactor gesteld? a. Uit oogpunt van energiezuinigheid. b. Uit oogpunt van thermische behaaglijkheid. c. Uit oogpunt van vochtwering. 8. Wat wordt verstaan onder de zogeheten clo-waarde (Iclo) uitgedrukt in clo (waarbij 1 clo = 0,155 m 2 K/W)? a. De warmteweerstand van kleding. b. De warmteovergangscoëfficiënt van binnenlucht. c. De weerstand van een verticale spouw met stilstaande lucht. 3 NCOI Opleidingsgroep

5 9. Een ligger met een lengte van 4000 mm wordt belast met een puntlast in het midden van 1kN. Zie figuur 3. Wat bedraagt het maximaal optredende buigend moment M max in het midden van de constructie? a. M max = 15 knm. b. M max = 30 knm. c. M max = 60 knm. 10. Aan een kabel (lengte l, oppervlak A) hangt een gewicht van x kn. Ten gevolge van de trekkracht in de kabel ondervindt deze een elastische verlenging l. Zie figuur 4. Welke materiaaleigenschap van de kabel uit figuur 4 is bepalend voor de grootte van de elastisch verlenging l, bij de aangegeven belasting? a. De elasticiteitsmodulus b. De lineaire uitzettingscoëfficiënt c. De treksterkte NCOI Opleidingsgroep 4

6 11. In welke situatie (a, b of c) is de juiste M-lijn getekend van het in figuur 5 aangegeven mechanica-schema? 12. Wat wordt, in het kader van energiebesparing, bedoeld met het beperken van de infiltratie? a. Het ventilatiedebiet beperken tot het uiterst (wettelijk) minimum, dat gebaseerd is op gezondheidtechnische gronden. b. Toepassen van een gebalanceerd ventilatiesysteem, zodat er minder onbewuste ventilatielucht verloren gaat door toedoen van natuurlijke toevoer en/of afvoer. c. Luchtdichter bouwen, zodat er minder lucht het gebouw binnendringt door naden en kieren in de gebouwschil. 5 NCOI Opleidingsgroep

7 13. Welk van onderstaande mechanismen speelt een rol bij het verschijnsel van optrekkend vocht? a. Capillaire krachten. Kleine kanaaltjes trekken het water door adhesie (aantrekking tussen het water en de kanaalwand) omhoog in de constructie. b. Diffusie. Zoutoplossingen diffunderen van een plek met een hoge concentratie naar een plek met een lage concentratie. c. Hygroscopische vochtaantrekking. Ten gevolge van een moleculaire aantrekkingskracht van sommige bouwmaterialen stijgt het vochtgehalte bij een toename van de relatieve vochtigheid. Voor vraag 14. en 15. mag u gebruikmaken van tabel 1 (dampspanningstabel). Temp. c max [ºC] Verzadigingsdruk Ps [Pa] [g/m 3 ] , , , , , , , , , , , , , , ,01 NCOI Opleidingsgroep 6

8 Temp. c max [ o C] Verzadigingsdruk Ps [Pa] [g/m 3 ] , , , , , , In een kruipruimte heerst een temperatuur van 8 o C en een relatieve vochtigheid van 70%. Wat bedraagt de relatieve vochtigheid als de temperatuur in deze ruimte stijgt tot 20 o C? a. De relatieve vochtigheid blijft gelijk. b. De relatieve vochtigheid daalt tot 32%. c. De relatieve vochtigheid stijgt tot 85%. 15. In een badkamer beslaan tijdens het douchen de ramen. De temperatuur tijdens het douchen is 24 o C en de relatieve vochtigheid is 70%. Wat is de temperatuur van het oppervlak van het raam? a. 14,6 o C. b. 16,8 o C. c. 18,2 o C. 16. Een lichtbron van 75W met een rendement van 12 lm/w geeft een lichtstroom die in alle richtingen gelijk is. Wat bedraagt bij benadering de lichtsterkte van deze lichtbron? a. 0,01 cd. b. 72 cd. c. 900 cd. 7 NCOI Opleidingsgroep

9 17. Volgens het Bouwbesluit (versie 2003 en versie 2012) dient er gerekend te worden met de zogeheten karakteristieke geluidwering G A;k in plaats van de geluidwering G A. Waarin verschillen deze beide grootheden? a. Bij de geluidwering G A is de geluidwering van een ventilatievoorziening en het effect van naden en kieren in een gevel nog niet meegerekend. Alleen de gesloten gevelonderdelen tellen vooralsnog dus mee. Bij de karakteristieke geluidwering G A;k zijn zowel de open als de gesloten gevelonderdelen meegerekend. b. De geluidwering G A is een ruimteafhankelijke grootheid, terwijl de karakteristieke geluidwering G A;k onafhankelijk is van de ruimte die is gelegen achter de betreffende gevel. Beide grootheden zijn in elkaar om te rekenen met behulp van de zogenaamde ruimtefactor. c. In vergelijking tot de geluidwering G A is de karakteristieke geluidwering G A;k een zogenaamde één-getals-waarde. Hierbij zijn de partiële waarden van de geluidwering per octaafband op een bepaalde manier gemiddeld. 18. Figuur 6 toont een grafiek waarin de resultaten van een geluidmeting zijn weergegeven per octaafband. Tevens zijn de normwaarden per octaafband uitgezet in de grafiek. Volgens de meet- en rekenmethode als omschreven in de NEN 5077 kan het resultaat verder worden uitgewerkt en getoetst worden aan de wettelijke eis. Wat voor meting betreft het hier? a. Een meting van contactgeluid. b. Een meting van de geluidwering van de gevel. c. Een meting van installatiegeluid. NCOI Opleidingsgroep 8

10 19. In een productiehal staan 4 machines opgesteld. De geluidproductie van iedere machine is gelijk. Iedere machine (in werking) veroorzaakt namelijk afzonderlijk een geluidsdrukniveau van 80 db. Het achtergrondniveau in de hal is verwaarloosbaar ten opzichte van de geluidproductie van de machines. Wat bedraagt het resulterende geluidsdrukniveau van de vier tegelijk in werking zijnde machines? a. Het resulterende geluidsdrukniveau blijft 80 db. b. Het resulterende geluidsdrukniveau bedraagt 84 db. c. Het resulterende geluidsdrukniveau bedraagt 86 db. 20. Figuur 7 toont schematisch de aansluiting van een ankerloze spouwmuur als woningscheidende wand tussen de woningen A en B op de begane grondvloer. De pijlen geven een vorm aan van geluidoverdracht. De wand en vloer kunnen door geluidsgolven in trilling worden gebracht. Omdat de vloer direct is opgelegd op de funderingsbalk, kunnen de trillingen zich voortplanten naar de andere kant en daar als geluid worden afgestraald. Hoe wordt deze vorm van geluidoverdracht genoemd? a. Flankerende geluidsoverdracht b. Omloopgeluid c. Overlangsgeluid 9 NCOI Opleidingsgroep

11 Case: Sporthal FeelFit (40 punten) Bron: Figuur 1 Ontwerp sporthal In figuur 1 is het ontwerp afgebeeld van een nieuw te bouwen sporthal, FeelFit, met bijgebouwen. Het complex bestaat uit de volgende onderdelen. Een sporthal (1) inclusief tribunes (2), was- en kleedruimten (3), toestellenberging (4) en overige ruimten (5). De gebouwonderdelen zijn fysiek van elkaar gescheiden. NCOI Opleidingsgroep 10

12 De vragen bij deze case gaan over de sporthal met tribunes (1 en 2) en het dak van de was- en kleedruimten (3) en de overige ruimten (5). De sporthal waarin de tribunes zich bevinden, is een doosvormig gebouw met een lengte van 44 m, een breedte van 30 m en een vrije hoogte van 7 m. De hal is met deuren af te sluiten van gebouwdeel (3) en (4). De antwoorden dienen ingevuld te worden op bijgevoegd examenpapier. Vragen bij de case (4 vragen, totaal 40 punten) LET OP: Voor het beantwoorden van de vragen mag u gebruikmaken van de formulebladen die zijn uitgedeeld bij dit examen. Wij adviseren u vooraf goed kennis te nemen van deze bijlagen! 1. Deze vraag heeft betrekking op de bepaling van de geluidabsorptie van het plafond van de sporthal FeelFit uit oogpunt van de nagalmtijd. In het Programma van Eisen is aangegeven dat de nagalmtijd van de lege sporthal maximaal 1,5 s mag bedragen. De nagalmtijd kan berekend worden met de formule van Sabine. Dat is: T = 1/6*V/A [s], waarin: T = de nagalmtijd [s] V = het volume van de ruimte [m 3 ] A = de aanwezige geluidsabsorptie in de ruimte [m 2 o.r.] De totaal aanwezige geluidsabsorptie A, in een bepaalde frequentieband wordt bepaald door sommatie van: het product van de absorptiecoëfficiënt van een bepaald toegepast materiaal in een bepaalde frequentieband en het oppervlak van de constructie opgebouwd uit dat materiaal. Dat is: A = α 1.S 1 + α2.s 2 + α 3.S 3 + [m 2 o.r.], waarin: α1, α2,α3, = de absorptiecoëfficienten van de materialen [-]; S 1, S 2,S 3, = de oppervlaktes van de constructies van die materialen [m 2 ]. Omdat de absorptiecoëfficiënt α van de materialen afhankelijk is van de frequentie, is dus ook de nagalmtijd T van de ruimte afhankelijk van de frequentie. In de bouwpraktijk dient de nagalmtijd bepaald te worden in de frequenties: 125 Hz, 250 Hz, 500 Hz, 1kHz, 2kHz, 4kHz. Vervolgens wordt meestal gewerkt met de gemiddelde nagalmtijd, bepaald als rekenkundig gemiddelde van de afzonderlijk bepaalde nagalmtijden per frequentieband. Ter vereenvoudiging mag in dit vraagstuk worden uitgegaan van een gemiddelde nagalmtijd (T gemiddeld ), uitgaande van gebruik van gemiddelde absorptiecoëfficiënten (α gemiddeld ), frequentie-onafhankelijk. Hierdoor wordt het rekenwerk aanzienlijk beperkt. Het volume V van de sporthal bedraagt: 44 * 30 * 7 = 9240 m NCOI Opleidingsgroep

13 In de onderstaande tabel zijn alle in de sporthal aanwezige materialen aangegeven met de hiervoor geldende gemiddelde absorptiecoëfficiënten (αgemiddeld). Bij deze vraag mag u gebruikmaken van rekentabel 1. De gemiddelde nagalmtijd van de lege sporthal mag, volgens het Programma van Eisen, maximaal 1,5 s bedragen. Vraag: Bepaal (in 2 decimalen nauwkeurig) de minimaal benodigde absorptiecoëfficiënt van de nader te bepalen plafondplaten. Laat uw berekeningen zien. (12 punten) 2. Deze vraag heeft betrekking op normaalkracht, dwarskrachten en momenten in de dakligger in gebouw (3). De dakliggers in gebouw (3) worden uitgevoerd in stalen IPE-profielen (staalsoort S235 met f s = 235 N/mm 2 ). De overspanning bedraagt 9 m en de totaal gelijkmatig verdeelde rekenbelasting bedraagt 10,5 kn/m. Zie figuur 2. Figuur 2 a. Bepaal achtereenvolgens de normaalkracht, de maximale dwarskracht en het maximale moment. b. Teken (hoeft niet op schaal) vervolgens de V- en M-lijn van de ligger en vermeld hierbij de juiste tekens, plaats en waarden van de bepaalde maximaal optredende dwarskracht en moment onder de gegeven rekenbelasting. Laat uw berekeningen zien. (10 punten) NCOI Opleidingsgroep 12

14 3. Deze vraag heeft betrekking op het bepalen van de vervorming van de dakligger in gebouw (5). De dakliggers in gebouw (5) worden uitgevoerd in stalen HEA-300 profielen met een traagheidsmoment I y = mm 4. De overspanning bedraagt 12 m en de totaal gelijkmatig verdeelde rekenbelasting bedraagt 12 kn/m. De staalsoort is S235 met f s = 235 N/mm 2. De elasticiteitsmodulus E van staal bedraagt: 2, N/mm 2 Zie figuur 3. Figuur 3 Bereken de maximale zakking ω max van het HEA-300 profiel onder de gegeven rekenbelasting. Laat uw berekening zien. (10 punten) 4. Deze vraag heeft betrekking op het stalen dak. Zie figuur 4. Figuur 4 Bron: In een ontwerpvariant is de dakconstructie van zowel gebouw (3) als gebouw (5) toebedacht als een stalen dak met de hierboven aangegeven principe opbouw. a. Wat is de functie van de dampremmende laag? Motiveer uw antwoord. (4 punten) b. Hebben we bij deze opbouw te maken met een warm dak of een koud dak? Motiveer uw antwoord. (4 punten) 13 NCOI Opleidingsgroep