Technische Ausführungsunterlagen für Stahlbaukonstruktionen erstellen - Technischer Systemplaner - LF 9 SMT

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Technische Ausführungsunterlagen für Stahlbaukonstruktionen erstellen - Technischer Systemplaner - LF 9 SMT

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Einleitung

Wie wird aus einem freigegebenen Tragwerksentwurf eine eindeutige, für Fertigung, Montage und Kontrolle brauchbare Ausführungsmappe? In diesem aiMOOC bearbeitest du einen fiktiven Auftrag für eine Stahlhalle. Du lernst, Tragwerke begründet auszuwählen, Lastwege und Stabilisierung zu erläutern, vereinfachte Berechnungen auszuführen sowie Ausführungs-, Werkstatt- und Anschlussdetails nachvollziehbar zu dokumentieren. Die Zielgruppe sind Auszubildende im 3. Ausbildungsjahr, Fachrichtung Stahl- und Metallbautechnik (SMT). Maßgeblich ist Stahlbau im KMK-Lernfeld 9 SMT (Zeitrichtwert 100 Unterrichtsstunden), nicht die gleich nummerierten Lernfelder der Fachrichtungen VAT oder ETS.

Dein Lernziel: Du kannst einen berufstypischen Auftrag analysieren, einen Arbeitsplan aufstellen, Stützen, Binder, Rahmen und Dachtragwerke einordnen, ein Achsraster erstellen, Haupt- und veränderliche Einwirkungen mit ihrem Lastabtrag beschreiben, Systemdreiecke und Stabilisierung beurteilen, Anschlüsse in Plänen darstellen, Längenänderungen abschätzen, Brand-, Korrosions- und Wärmeschutz berücksichtigen und die Dokumente prüfen und übergeben.

Grenzen und Verantwortung: Alle Zahlen dieses Kurses sind didaktisch erfundene Modellwerte. Sie sind weder eine bauaufsichtliche Statik noch eine Freigabe für Herstellung oder Montage. Standsicherheitsnachweise, tatsächliche Schnee-/Windlasten, Anschlüsse, Fundamente und Ausführungsfreigaben verantworten die hierfür qualifizierten Personen auf Grundlage des konkreten Bauvorhabens. Beachte den betrieblichen Ausbildungsplan, den einschlägigen Landeslehrplan, die zuständige Kammer sowie aktuelle eingeführte technische Baubestimmungen. Dieser Kurs verleiht weder amtliche Anerkennung noch Prüfungszulassung.

Normenstand (Recherche Oktober 2026): DIN EN 1993-1-1:2025-04 und Nationaler Anhang 2026-04, DIN EN 1090-2:2024-09; stets die rechtliche Einführung und Übergangsregel des Bundeslandes und den aktuellen Vertrag prüfen. Die KMK-Ausgangsquelle, PDF-Seite 29 und das BIBB-Berufsprofil SMT bilden die Ausbildungsorientierung. Die gelegentlich verlinkte BIBB-Kennung 270810 beschreibt dagegen VAT.

Auftrag, Tragwerksformen und Ordnungssysteme

Auftrag zuerst klären

Bevor du modellierst, sichtest du das fiktive Lastenheft: Nutzung als ungeheizte Materialhalle, Grundriss 6,00 m × 12,00 m, ebener Baugrund nur als Annahme, lichte Höhe und Dachform nach Planungsvorgabe. Zu klären sind Planungsstand, genehmigte Tragwerksplanung, Bauwerksklasse und Nutzung, Gelände und Klimaregion, Schnittstellen zu Fundament, Fassade und Dach, Toleranzen, Wartungszugang sowie Termine. Fehlende Angaben stehen als Klärungspunkt auf einer Fragenliste; du ersetzt sie niemals unbemerkt durch angenommene Werte.

Eine Ausführungsunterlage übersetzt freigegebene Entwurfs- und Berechnungsvorgaben in prüfbare Informationen. Sie muss nicht nur gut aussehen, sondern sicherstellen, dass sich einzelne Bauteile eindeutig fertigen, liefern, montieren und prüfen lassen. Trenne Unterlagen wie Positionsplan (tragende Bauteile und Positionsnummern), Übersichtszeichnung (Achs- und Höhenbezüge), Werkstattzeichnung (Bauteilfertigung), Montageplan (Reihenfolge und Lage) und Detailzeichnung (etwa Anschluss oder Knoten).

Stahlskelett im Bauzustand: Erkenne Stützen, Riegel, Dachträger und die Notwendigkeit einer auch während der Montage funktionierenden Aussteifung. Bild: Wikideas1, CC0, siehe Mediennachweise.

Tragwerksvergleich und Dachbinder

• Stützen mit Binder: Dachbinder spannen zwischen Stützen, deren Verbindung je nach System gelenkig oder steif sein kann. Besonders bei großen Spannweiten bietet ein Fachwerkbinder ein günstiges Verhältnis von Masse und Tragwirkung, benötigt aber größere Bauhöhe.
• Gelenkrahmen: An als gelenkig modellierten Rahmenecken werden keine planmäßigen Biegemomente übertragen; die räumliche Gesamtstabilität muss daher anderweitig hergestellt werden. Ein biegesteifer Portalrahmen wirkt konstruktiv anders. Beide dürfen nicht verwechselt werden.
• Dachbinderarten: Vollwandträger übertragen Biegung und Querkraft über ihren Querschnitt. Fachwerkbinder nutzen Ober- und Untergurte sowie Diagonalen/Pfosten. Satteldach-, Pultdach- und Parallelgurtbinder unterscheiden sich in Geometrie und Anschlussbedingungen.

Beim idealisierten Fachwerk werden Stäbe im Wesentlichen durch Zug- oder Drucknormalkräfte beansprucht; reale Knoten können Zusatzmomente aufweisen. Als Systemdreieck dient das geometrisch stabile Dreieck, das bei geeigneter konstruktiver Ausbildung Verschiebungen vermindern kann. Es ersetzt keinen Nachweis von Stäben, Knoten und Fundamenten.

Fachwerk- und Ausführungsplan: Untersuche Achsen, Bauteilpositionen und die Informationen für die Detailableitung. Bild: Johannes Kalliauer, CC BY-SA 4.0.

Ein eigenes Ordnungssystem entwickeln

Ein Achs- und Höhenraster dient der widerspruchsfreien räumlichen Zuordnung. Im Modellauftrag liegen die Längsachsen A und B bei x = 0 und x = 6.000 mm. Quer dazu liegen die Achsen 1 bis 5 bei y = 0, 3.000, 6.000, 9.000 und 12.000 mm. Somit entstehen zehn mögliche Stützenpositionen A/1 bis B/5. Eine beispielhafte Positionskennung ist ST-A3 für eine Stütze und TR-3 für einen quer spannenden Dachträger. Bezugshöhe ±0,000 und Profilorientierung werden eindeutig definiert.

Kontrolliere insbesondere, ob das Achsraster der Statik und den Bauwerksaufmaßen entspricht. Ein typischer Fehler ist, Achsabstände und lichte Fertigmaße zu verwechseln oder Änderungen nur in einer Zeichnung nachzuführen. Bei unterschiedlichen Leseeinheiten gilt: Modellmaße ausdrücklich in Millimetern angeben; Flächen- und Lasteinheiten separat ausweisen.

Einwirkungen, Lastabtrag und räumliche Stabilisierung

Einwirkungen richtig einordnen

Ständige Einwirkungen umfassen etwa das Eigengewicht von Tragwerk und Dachaufbau. Veränderliche Einwirkungen sind zum Beispiel Schnee, Wind und bestimmte Nutzlasten; weitere Einwirkungen und außergewöhnliche Situationen können erforderlich sein. Der Ausdruck Verkehrslast aus älteren Lernplänen wird im heutigen Kontext sachgerecht nach Einwirkungsart eingeordnet. Die maßgeblichen Einwirkungen, Kombinationen und Sicherheitsbeiwerte sind projektspezifisch nach den anwendbaren Eurocodes und nationalen Anhängen festzulegen; nicht aus Übungsbeispielen übernehmen.

Der Lastweg muss lückenlos sein: Dachhaut → Pfetten beziehungsweise Dachträger → Stützen → Fußplatten/Anker → Fundamente → Baugrund. Horizontale Lasten nehmen geeignete aussteifende Rahmen oder Verbände auf und leiten sie über Anschlüsse weiter. Eine nur für Schwerkraft plausible Stahlhalle kann seitlich instabil sein.

Vereinfachte Übungsrechnung für einen einzelnen Dachträger: Stützweite L = 6,00 m; innere Einzugsbreite b = 3,00 m; frei gesetzte Modellflächenlasten g = 0,65 kN/m² und q = 0,75 kN/m². Für einen idealisierten, beidseitig einfach gelagerten Träger und eine über die Länge konstante Last gilt:

• Gesamtflächenlast: p = g + q = 1,40 kN/m².
• Linienlast: w = p × b = 1,40 × 3,00 = 4,20 kN/m.
• Gesamtkraft: F = w × L = 4,20 × 6,00 = 25,20 kN.
• Auflagerkraft bei symmetrischer Last: R_A = R_B = F/2 = 12,60 kN.
• Größtes Biegemoment im vereinfachten Einfeldmodell: M_max = w × L²/8 = 4,20 × 36/8 = 18,90 kNm.

Wichtig: Das sind charakteristische Rechengrößen zum Verständnis der Lastweiterleitung; Bemessungslasten und Tragfähigkeits-/Gebrauchstauglichkeitsnachweise erfordern eigene normgerechte Kombinationen. Profil, Verbindung, Stabilität, Durchbiegung und Fundament sind damit noch nicht nachgewiesen. Bei Dachrandträgern mit b = 1,50 m halbieren sich in diesem Modell Linienlast und Reaktionskraft.

Stabilisierung durch Verbände

Eine Windaussteifung kann in Dach- und Wandebenen über Diagonalverbände, Druckstreben und geeignete Knoten erfolgen. Sie muss in beiden maßgeblichen Richtungen funktionieren; schlanke zugbeanspruchbare Kreuze wirken bei wechselnder Richtung mit unterschiedlichen aktiven Diagonalen. Ein Anschluss der Diagonale ohne belastbaren Kraftweg zum Fundament genügt nicht.

Stahlverband mit Knotenblechen: Markiere im Bild den horizontalen und vertikalen Kraftweg. Foto: Thester11, CC BY-SA 3.0.

Systemdreieck im Modell: Eine Wandverbandszelle sei 4,00 m breit und 3,00 m hoch. Die Diagonale ist nach Pythagoras d = √(4² + 3²) = 5,00 m lang. Für eine vereinfachte horizontale Knotenlast H = 12,00 kN und genau eine tragende ideale Diagonale folgt aus der horizontalen Gleichgewichtsbedingung N × 4/5 = 12,00 kN eine Diagonalkraft von N = 15,00 kN. Ihre vertikale Komponente beträgt N × 3/5 = 9,00 kN. Auch diese Kraft muss über Knoten, Stütze und Gründung abgeleitet werden. Das Modell ist keine fertige Verbandsbemessung und berücksichtigt weder Knicken noch Exzentrizität, Imperfektionen oder reale Anschlusssteifigkeit.

Temperaturbedingte Längenänderung

Für eine frei bewegliche, einheitlich temperierte Stahlstange lautet die Näherung ΔL = α × L × ΔT. Setze zum Üben α = 12 × 10⁻⁶ je Kelvin, L = 12.000 mm und eine Erwärmung ΔT = 40 K ein. Ergebnis: ΔL = 12 × 10⁻⁶ × 12.000 × 40 = 5,76 mm. Positive ΔT bedeutet Verlängerung, negative Verkürzung. In echten Tragwerken können Festhaltungen Zwängungskräfte erzeugen, deshalb Lagerung, Bewegungsfugen, Anschlussdetails und die thermische Beanspruchung gemeinsam prüfen.

Fehlercheck: kN/m² niemals ohne Einzugsbreite als kN/m weiterverwenden; Diagonalwinkel zur gewählten Projektion korrekt wählen; bei Belastungen nicht vermeintlich überall gelenkige und überall starre Knoten gleichzeitig annehmen; bei Temperaturänderung mm und m nicht mischen.

Konstruktive Anschlüsse und zeichnungsreife Details

Typen von Stößen und Anschlüssen

• Stützenstoß: Verbindung zweier Stützenabschnitte mit definierter Lage, Kraftweiterleitung, Montagezugang und Toleranzen.
• Trägerstoß: Stoß innerhalb eines Trägers, etwa mit Laschen oder Stirnplatten nach freigegebenem Nachweis; Momenten- und Querkraftübertragung nicht nur aus dem Aussehen ableiten.
• Träger-Stützen-Anschluss: Anschluss kann im Modell gelenkig, teiltragfähig/teilsteif oder biegesteif sein. Die tatsächliche Klassifizierung ergibt sich aus nachgewiesener konstruktiver Ausbildung.
• Fundamentanschluss: Fußplatte, Anker, Verguss, Grundrissposition und Höhenlage bilden gemeinsam den Lastweg. Ein kleiner Lagefehler kann Montage, Dübelrandabstände und Tragwirkung betreffen.
• Rahmenecke: Bei momententragenden Rahmen sind Steifigkeit, Kraftfluss, Schrauben-, Schweißnaht- und Blechdetails besonders wichtig.

Reale Schraubenverbindung mit Mutter: Welche Angaben fehlen einem Foto für die Werkstatt? Foto: Hiereus, CC BY-SA 3.0.

Detailzeichnung eines Stahlfachwerkknotens: Bauteilkonturen, Lochbild, Positionen und Verbindungselemente aus einem geprüften Projektbeispiel lesen. Grafik: Johannes Kalliauer, CC BY-SA 4.0.

Zeichnungsinhalt und Fügeverfahren

Eine vollständige Detailzeichnung benötigt geeignete Ansichten, Schnittführungen, Maßstab, eindeutige Haupt- und Anschlussmaße, Achsbezüge, Profil- und Blechbezeichnungen, Werkstoffangaben, Bohrungen, Schraubenspezifikation, Schweißnahtangaben, Oberflächenanforderungen, Positionsnummern und Revisionsstand. Verwende Herstellerdaten und die im Projekt festgelegten aktuellen Zeichnungs-/Schweißsymbolnormen. Kein Schraubendurchmesser, Lochspiel, Randabstand oder Schweißnahtmaß wird ohne Bemessungs-, Ausführungs- und Herstellervorgabe als allgemein richtig behauptet.

Gelenkig bedeutet im vereinfachten Tragwerksmodell, dass kein maßgebliches Biegemoment übertragen werden soll; biegesteif beschreibt eine für das System nachgewiesene Momentenübertragung. Eine angeschweißte Platte ist deshalb nicht automatisch biegesteif, und vier sichtbare Schrauben beweisen keine Tragfähigkeit. Bei geschraubten Verbindungen müssen unter anderem Garnitur, Festigkeitsklasse, Vorspannkonzept, Montagezugänglichkeit und gegebenenfalls Prüfverfahren bestimmt sein. Bei geschweißten Verbindungen gehören Nahtart, Lage, Qualitätsanforderung und prüfbare Vorgaben in die Unterlagen; Schweißarbeit und Prüfungen erfolgen nur durch befugtes Personal.

Vier grundlegende Fügegeometrien (u. a. Stumpf-, Überlapp- und T-Stoß). Diese Anschauung ersetzt keine projektspezifische Schweißnahtkennzeichnung. Original: Spangineer, Vektor: XcepticZP, gemeinfrei.

Mini-Beispiel einer Stücklistenposition: PL-07, Anschlussblech 240 × 180 × 12 mm aus laut Projekt freigegebenem Stahl. Der rechnerische Bruttovolumenwert beträgt 0,240 × 0,180 × 0,012 = 0,0005184 m³. Mit angenommener Dichte 7.850 kg/m³ ergibt das m = 4,07 kg vor Abzug von Bohrungen und ohne Beschichtung. Dieses Blechemaß ist ein Rechenbeispiel, keine freigegebene Dimensionierung eines Anschlusses. Ein Lochbild mit beispielhaft vier Bohrungen ist erst nach freigegebener Anschlussplanung einzuzeichnen.

Fertigungs- und Montageinformationen

Zur Ausführungsmappe gehören mindestens ein nachvollziehbarer Übersichts-/Positionsplan, geeignete Bauteil- und Anschlussdetails, eine prüfbare Stückliste, festgelegte Bauteilkennzeichnungen, ein Montage-/Prüfkonzept, die Material- und Schutzanforderungen sowie die Änderungs- und Freigabeliste. Prüfe die Durchgängigkeit: Jede Kennung im Modell muss zu Zeichnung und Stückliste passen. Aufmaß und Toleranzen benachbarter Gewerke gehören als überprüfte Randbedingungen dazu.

Für das Fertigungs- und Montagekonzept ist DIN EN 1090-2:2024-09 eine zentrale aktuelle Quelle. Ihr konkreter Anwendungsbereich, Ausführungsklasse und vertragliche Anforderungen sind durch die verantwortliche Planung festzulegen. Die Tragwerksbemessung gehört zum zutreffenden Eurocode 3 und zu dessen nationalen und bauaufsichtlich eingeführten Regelungen; Zeichnen ist nicht gleich statischer Nachweis.

Vertiefungsvideos (deutsch): ARD alpha: Technische Systemplanung SMT im Beruf, TU Bergakademie Freiberg: Stahlbau – Schraubverbindung, Teil 1 und Klietsch: Ein Anschluss – vier Möglichkeiten. Das letzte Video zeigt einen herstellergebundenen CAD-Workflow und ersetzt keine neutrale Tragwerksbewertung. Es werden bewusst nur geprüfte Videoseiten verlinkt; eine direkte YouTube-Datei konnte für diesen Kurs nicht zuverlässig abgerufen und deshalb nicht als ungeprüfter Embed ausgegeben werden.

Brand- und Korrosionsschutz, Energie, Qualität und Sicherheit

Schutz- und Nachhaltigkeitskonzept

Stahl behält bei hoher Temperatur nicht unbegrenzt seine ursprüngliche Tragfähigkeit. Der bauordnungsrechtlich und statisch erforderliche Feuerwiderstand muss aus dem konkreten Brandschutzkonzept hervorgehen. Typische konstruktive Optionen sind zugelassene Bekleidungen und geeignete reaktive Brandschutzbeschichtungen; Anschlüsse, Durchdringungen und Wartungszugang sind mitzudenken. DIN EN 13501-2:2023-12 betrifft die Klassifizierung anhand von Feuerwiderstandsprüfungen. Erforderliche Klassen werden nicht aus diesem Kurs abgeleitet.

Korrosion hängt von Umgebung, Feuchtigkeit und Detailausbildung ab. DIN EN ISO 12944-2:2018-04 hilft bei der Einteilung von Umgebungsbedingungen; je nach Vorgabe werden etwa Beschichtungssysteme oder Verzinkung bewertet. Wasserfallen, Spalte und nachträgliche Bohrungen können Schutzsysteme gefährden. Dokumentiere Oberflächenvorbereitung, gewählten Schutzaufbau, Berührungspunkte, Nachbesserung und Inspektion, statt pauschal „korrosionsgeschützt“ zu schreiben.

Beim Wärmeschutz betrachtest du Stahlprofile und Anschlüsse als potenzielle Wärmebrücken. Wo eine thermische Gebäudehülle gefordert ist, müssen Kontinuität der Dämmung, Feuchte- und Kondensationsrisiken sowie Befestigungsdetails koordiniert werden. Der Musterfall ist ungeheizt; das ist keine allgemeine Befreiung von baurechtlichen und bauphysikalischen Anforderungen. Nachhaltig sind materialoptimierte, reparierbare, trennbare und möglichst wiederverwendbare Lösungen; die Recyclingfähigkeit allein belegt keine gute Ökobilanz. Dokumentiere Materialbedarf, Verschnitt, Transportwege und Variantenentscheidungen.

Digitale Durchgängigkeit und Datenschutz

Erstelle ein konsistentes 3D-Modell und leite Pläne kontrolliert daraus ab. Nutze nachvollziehbare Layer, Achsen, Bauteilkennungen, Koordinatensysteme und Maßeinheiten. Beim Austausch über IFC, DXF, PDF oder projektbezogene Datenformate prüfst du Geometrie, Attributverlust, Lagebezüge, Schriftfelder und Versionen. BIM bedeutet koordinierte Informationsführung, nicht nur ein schönes 3D-Bild. Halte Änderungsliste, Prüfung und Freigabe getrennt: in Bearbeitung → fachlich geprüft → zur Ausführung freigegeben.

Nutze ausschließlich fiktive Auftraggeberdaten. Reale Kundendaten, Betriebsgeheimnisse, personenbezogene Lernarbeiten und Pläne mit schützenswerten Informationen gehören nicht in öffentliche KI-Dienste oder Lernplattformen. Beachte Zugriffsrechte, geeignete Datenspeicherung, Backup und DSGVO-relevante Vorgaben des Ausbildungsbetriebs. KI-gestützte Plausibilitätsprüfungen können Fehlerhinweise geben, aber weder Konstruktion noch Statik selbstverantwortlich freigeben.

Arbeitsschutz und sichere Lernalternative

In der Stahlbaupraxis sind unter anderem Absturz, herabfallende Lasten, instabile Montagezustände, Schweißrauch, Brand- und Explosionsgefahren sowie Quetschstellen zu berücksichtigen. Die DGUV Regel 109-607 „Branche Metallbau“ erläutert betriebliche Schutzmaßnahmen. Vor realen Tätigkeiten sind Gefährdungsbeurteilung, Freigabe, Unterweisung, geeignete Arbeitsmittel und verantwortliche Aufsicht erforderlich. Kein eigenständiges Bohren, Schweißen, Kranen, Anschlagen oder Arbeiten in der Höhe im Rahmen dieses Kurses. Lerne durch Papiermodelle, virtuelle CAD-Montage, digitale Lastpfade und ungefährliche Stabmodelle aus Karton; auch die Modellversuche sind keine Tragfähigkeitsversuche.

Ein prüfbarer Arbeitsprozess endet mit einem Vier-Augen-Check: eindeutige Änderungen, nicht widersprüchliche Unterlagen, Einhaltung projektbezogener Sicherheitsvorgaben, eingetragene Restfragen und Freigabe durch die zuständige fachliche Stelle. Unsichere oder nicht freigegebene Varianten bleiben als „nur Unterrichtsmodell“ gekennzeichnet.

Praxisfall: Ausführungsmappe für eine fiktive Stahlhalle

Auftrag, Annahmen und zu erstellende Produkte

Auftrag M-09 (vollständig fiktiv): Zeichne und dokumentiere ein schematisches Stahlhallentragwerk von 6,00 m × 12,00 m mit fünf Querträgerachsen im Abstand von 3,00 m und zwei Stützenreihen. Die als Lernmodell idealisierten Querträger haben die Spannweite 6,00 m und für innenliegende Achsen eine Einzugsbreite von 3,00 m; Randachsen tragen die halbe Breite. Als reine Unterrichtswerte gelten g = 0,65 kN/m² und q = 0,75 kN/m². Für eine zusätzliche unabhängige Übung darf eine Verbandzelle mit 4,00 × 3,00 m und H = 12,00 kN angenommen werden. Vom Projektteam vorzugebende Profile, Verbindungen und Fundamentabmessungen sind absichtlich nicht freigegeben und als offene Punkte gekennzeichnet. Ein realer Auftrag benötigt darüber hinaus Wind, Schnee, Montagezustände, Gesamtsystem, Nutzungsdetails und bauaufsichtliche Nachweise.

Zu liefern: (1) Anforderungs- und offene-Punkte-Liste; (2) Achs- und Positionsplan mit zwei Stützenreihen A/B und fünf Achsen 1–5; (3) Belastungs- und Kraftwegskizze; (4) eine schematische Anschlussdetailzeichnung mit ausdrücklich offenem statischem Anschlussnachweis; (5) beispielhafte Stückliste und Revisionsregister; (6) Prüfprotokoll und Kurzpräsentation.

Arbeitsplan und vollständig durchgerechnete Plausibilitätsprüfung

Schritt	Tätigkeit	Prüfergebnis
1	Auftrag und Schnittstellen lesen; fehlende Statik, Standortlasten und Freigaben vermerken	Offene-Punkte-Liste vorhanden
2	Raster A/B und 1–5 in CAD anlegen; Maße und Nullhöhe festlegen	6.000 mm × 12.000 mm, fünf Querachsen, zehn Stützenorte
3	Modelllasten und Einzugsbreiten auf der Dachskizze zuordnen	Innenbreite 3,00 m; Randbreite 1,50 m
4	Reaktionen und Momente im Einfeld-Lernmodell berechnen	Innen R = 12,60 kN, M = 18,90 kNm
5	Lastwege, Diagonalverband und Anschluss-Prüfstellen schematisch darstellen	Kraftweiterleitung bis zur Gründung als Klärungspunkt
6	Positionsplan, schematische Details, Stückliste und Schutzanforderungen zusammenstellen	Konsistente Bauteilkennungen, offene Freigaben sichtbar
7	Unabhängig prüfen, korrigieren, versionieren und Präsentation vorbereiten	Prüfprotokoll mit Datum, Ergebnis und Verantwortungsrolle

Rechenblatt A – Dach: Dachfläche 6 × 12 = 72,00 m². Gesamtflächenlast p = 0,65 + 0,75 = 1,40 kN/m². Modellgesamtlast aller Dachträger: 72 × 1,40 = 100,80 kN. Drei innere Querträger haben je w = 1,40 × 3,00 = 4,20 kN/m, zwei Randquerträger je w = 1,40 × 1,50 = 2,10 kN/m. Über je 6 m Länge ergibt das 3 × 4,20 × 6 + 2 × 2,10 × 6 = 100,80 kN. Das stimmt mit der Flächenrechnung überein.

Rechenblatt B – Auflager: Ein Innenquerträger belastet die beiden Stützen mit je 12,60 kN; ein Randquerträger mit je 6,30 kN. Somit beträgt die rechnerische Summe je Stützenreihe 3 × 12,60 + 2 × 6,30 = 50,40 kN; beide Reihen zusammen 100,80 kN. Eine Gleichgewichtsprüfung bestätigt also die vertikale Lastbilanz. Für den inneren Träger ist M_max = 18,90 kNm; für einen Randträger M_max = 2,10 × 6²/8 = 9,45 kNm. Die ausgegebenen Kräfte und Momente sind keine Stützen-, Verbindungsmittel-, Fundament- oder Stabilitätsbemessung.

Rechenblatt C – Zusatztests: Für das 4-3-5-Systemdreieck ergibt H = 12 kN eine ideale Diagonalkraft von 15 kN und die vertikale Komponente 9 kN; beide Kraftkomponenten im Schnitt/Knoten skizzieren. Für einen 12.000-mm-Stab bei 40 K Erwärmung ergibt sich als freie Längenänderung 5,76 mm. Stelle beide Ergebnisse getrennt von den Dachlasten dar, denn es handelt sich um unterschiedliche Modellannahmen und Lastfälle.

Beispiel eines prüfbaren Arbeitsergebnisses

Mindestinhalt des Positionsplans M09-Ü-01, Revision A: Blattkopf „Unterrichtsmodell M-09 – nicht zur Ausführung“, Maßstab nach Lesbarkeit, Datum, Achsmaße x = 0/6.000 und y = 0/3.000/6.000/9.000/12.000 mm, ST-A1 bis ST-A5 sowie ST-B1 bis ST-B5, Querträger TR-1 bis TR-5, eindeutig markierte Rasterrichtungen und Legende. Ergänze eine Dachfläche von 72 m² und ordne die fünf Einzugsbreiten 1,5/3/3/3/1,5 m zu. Die Summe der Einzugsbreiten beträgt 12,0 m; das ist eine zweite unabhängige Mengenprüfung.

Mindestinhalt des Anschlussblatts M09-D-01: schematische Ansicht und Schnitt durch TR-3/ST-A3, Bauteilkennungen, Achsbezug, Hinweis „Anschluss nach freizugebender Tragwerksplanung“, Stellen für Plattendicke, Schraubenklasse/Lochbild, Schweißnaht- und Korrosionsschutzvorgaben. Trage keine erfundenen konstruktiven Maße als Freigabe ein. Für das nur im Unterricht verwendete Musterblech PL-07 darf der Bruttomassenwert 4,07 kg mit vollständigem Rechenweg aufgenommen werden.

Prüfprotokollauszug:

Prüfkriterium	Soll	Ergebnis der Musterprüfung
Raster	Zwei mal fünf Stützenpositionen, 6 m Spannweite und 12 m Länge	erfüllt
Summenlast	Summe Trägerlasten = Flächenlast × Fläche	100,80 kN = 100,80 kN, erfüllt
Innenauflager	Links und rechts je halbe Einfeldlast	12,60 kN + 12,60 kN = 25,20 kN, erfüllt
Detail- und Werkstattreife	Nur mit freigegebener Statik, Anschlussangaben und Montagevorgaben	offen, nicht zur Fertigung
Schutz und Sicherheit	Anforderungen und Zuständigkeiten erfasst	vorbehaltlich konkreter Bauvorgaben offen

Typische Fehler und Korrekturen: Bei verwechselter Rand- und Innen-Einzugsbreite passt die 100,80-kN-Summe nicht mehr; korrigiere die Lastzuordnung. Werden Tragwerksachsen in einer Revisionsdatei verschoben, müssen Positionsplan, Montageplan und Stückliste synchronisiert werden. Ein unbemaßter Anschluss ist nur eine Skizze. Auch ein rechnerisch plausibles Lernmodell erhält niemals eine echte Fertigungsfreigabe.

Bewertungsraster für den Praxisfall

Bewerte jedes Kriterium mit 0–4 Punkten: 0 fehlt bzw. nicht prüfbar; 1 wesentliche Fehler; 2 teilweise korrekt mit Lücken; 3 überwiegend fachgerecht und gut dokumentiert; 4 vollständig, nachvollziehbar und eigenständig geprüft. Maximal 24 Punkte. Das Raster bewertet Lernprodukte, nicht die baurechtliche Zulässigkeit.

Kriterium	Was für 4 Punkte sichtbar sein muss	Maximal
Auftragsklärung	Anforderungen, Zuständigkeiten und fehlende Freigaben explizit	4
Achs-/Positionssystem	Richtige Achsen, Maße, zehn Stützenorte und fünf Querträger	4
Berechnung	Einheiten, Lastbreiten, Reaktionen, Momente, 100,80-kN-Prüfsumme	4
Stabilisierung und Anschluss	Plausibler Kraftweg, Systemdreieck, klar offene Anschlussnachweise	4
Ausführungsunterlagen	Eindeutige Blattnummern, Details, Liste, Maßstab und Revisionen	4
Sicherheit, Schutz, Reflexion	Schutzanforderungen, Aufsicht, Gegenprüfung, Grenzen benannt	4
Summe		24

Abgabe: Ein PDF-Plansatz mit CAD-Quelle oder sauberer Modellskizze, Rechenblatt, Materialliste, Prüfprotokoll und 3-Minuten-Erklärung. Nutze ausschließlich erfundene Projektdaten. Die prüfende Lehrkraft oder betriebliche Fachperson bewertet, ob deine Begründungen richtig sind; eine CAD-Warnung ist kein automatischer Standsicherheitsnachweis.

Interaktive Aufgaben

Bearbeite zuerst die Fragen und vergleiche deine Überlegungen mit den erklärten Zusammenhängen und Rechenwegen des Kurses. Die Lernansicht übernimmt die Auswahl. Die folgenden Aufgaben enthalten keine zusätzlich offen ausgeschriebenen Quiz-Lösungslisten.

Quiz: Fachwissen prüfen

Wozu dient ein einheitliches Achsraster bei der Ausführungsplanung? (Zur eindeutigen räumlichen Zuordnung von Bauteilen und Details) (!Zur automatischen Berechnung jeder Schraubenfestigkeit) (!Zum Ersatz aller Aufmaße vor Ort) (!Zum vollständigen Verzicht auf Stücklisten)

Welche Linienlast erhält der innere Träger im Übungsmodell bei 1,40 kN pro Quadratmeter und 3,00 m Einzugsbreite? (4,20 kN pro Meter) (!0,47 kN pro Meter) (!1,40 kN pro Meter) (!6,00 kN pro Meter)

Wie groß ist die Reaktionskraft je Auflager beim symmetrisch belasteten Übungsträger mit 25,20 kN Gesamtlast? (12,60 kN) (!25,20 kN) (!6,30 kN) (!18,90 kN)

Welche ideale Diagonalkraft folgt im 4-3-5-Verband aus 12 kN horizontaler Knotenlast? (15 kN) (!9 kN) (!12 kN) (!20 kN)

Welche freie Längenänderung erhältst du für den 12 m langen Stahlstab bei 40 Kelvin Erwärmung und dem angegebenen Ausdehnungsbeiwert? (5,76 mm) (!0,576 mm) (!57,6 mm) (!4,80 mm)

Was kennzeichnet einen im Tragwerksmodell gelenkig angesetzten Träger-Stützen-Anschluss? (Er überträgt im Idealmodell kein maßgebliches Biegemoment) (!Er ist ausnahmslos geschweißt) (!Er macht räumliche Aussteifung überflüssig) (!Er ist ohne rechnerischen Nachweis immer tragfähig)

Welche Angabe gehört zwingend zu einem nachverfolgbaren Anschlussdetail? (Eindeutiger Achsbezug und nachvollziehbarer Revisionsstand) (!Ausschließlich die bevorzugte Bildschirmfarbe) (!Nur ein Foto des fertig montierten Knotens) (!Eine unbestätigte Schätzung der Schraubenfestigkeit)

Welcher Grundsatz ist bei der Wahl des Korrosionsschutzes sachgerecht? (Umgebung und konstruktive Details vor der Systemwahl erfassen) (!Für alle Stahlbauteile dieselbe Beschichtung verwenden) (!Nachträglich gebohrte Stellen ohne Prüfung unbehandelt lassen) (!Korrosionsschutz ohne Zugang zur späteren Kontrolle planen)

Welche Vorgehensweise schützt die digitale Qualität einer Planänderung? (Plan, Modell und Stückliste mit Versionsprüfung konsistent halten) (!Nur den Ausdruck ohne Änderung am Modell korrigieren) (!Alle Revisionsangaben dauerhaft entfernen) (!Fremde Kundendaten in einen öffentlichen Chat kopieren)

Wie übst du die Stahlbaumontage im Unterricht sicher und fachlich verantwortlich? (Mit beaufsichtigtem Kartonmodell oder virtueller Montage statt gefährlicher Praxis) (!Mit eigenständiger Kranbedienung ohne Unterweisung) (!Mit unbeaufsichtigtem Schweißen an tragenden Bauteilen) (!Mit dem Betreten ungesicherter Dachkanten zur Kontrolle)

Memory

Ordne die Begriffe ihren jeweils passenden, einmalig verwendeten Bedeutungen zu.

Achsraster	Raumordnung zur Zuordnung von Stützen und Trägern
Einzugsbreite	Wirksamer Flächenstreifen für die Lastumrechnung eines Trägers
Knotenblech	Verbindungsteil zur Kraftübertragung zwischen Stäben
Aussteifungsverband	Traggliedersystem zur Aufnahme horizontaler Einwirkungen
Revisionsindex	Kennzeichen für eine dokumentierte Planänderung
Korrosivitätskategorie	Einordnung der Umgebungsbeanspruchung für Schutzplanung

Drag-and-drop

Ordne jedem Arbeitsschritt die fachlich passende Beschreibung zu.

Passende Zuordnung finden	Beschreibung
Auftrag analysieren	Nutzungsbedingungen und fehlende Planungsdaten dokumentieren
Tragwerk strukturieren	Stützen und Querträger mit eindeutigen Achsen kennzeichnen
Einwirkungen zuordnen	Flächenlasten mit Einzugsbreiten in Linienlasten umrechnen
Anschluss detaillieren	Prüfbare Ansichten und offenstehende Verbindungsvorgaben darstellen
Unterlagen freigeben lassen	Prüfung, Revision und verantwortliche Autorisierung nachvollziehen

Kreuzworträtsel

Löse die sechs Fachbegriffe anhand der Hinweise.

Binder	Wie heißt ein tragendes Dachbauteil, das zwischen Stützen spannt?
Raster	Wie heißt das geordnete Netz von Bezugslinien für Bauteilpositionen?
Knoten	Wie nennt man die Verbindungsstelle mehrerer Tragwerksstäbe?
Diagonale	Wie heißt ein schräg zwischen Knoten verlaufendes Stabglied?
Korrosion	Wie heißt die schädigende chemische oder elektrochemische Veränderung eines Metalls?
Stückliste	Wie heißt die strukturierte Übersicht der benötigten Bauteile?

LearningApps

Ergänzende Übungssuche zum Thema: Das folgende Fenster öffnet die LearningApps-Suche, nicht eine als fachlich geprüft ausgegebene Einzel-App. Wähle Ergebnisse kritisch aus und prüfe Fachbezug und Datenschutz.

Lückentext

Setze die fachlich passenden Wörter aus dem Lerntext ein. Achte auf die korrekte Schreibweise und darauf, dass jede Aussage nur eine Lücke besitzt.

Ergänze die Aussagen über technische Ausführungsunterlagen.

Die Grundlage der eindeutigen räumlichen Zuordnung ist das .

Eine Flächenlast wird mit der passenden zur Linienlast umgerechnet.

Die Lastweiterleitung vom Dach bis zum Baugrund heißt .

Schräg verlaufende Aussteifungsstäbe heißen häufig .

Im idealen Systemdreieck ergibt sich die Diagonallänge mit dem Satz des .

Der kontrollierte Änderungsstand eines Plans ist die .

Die Schädigung von Stahl durch Umgebungsbedingungen heißt .

Aus eindeutig bezeichneten Bauteilen wird eine erstellt.

Die abschließende unabhängige Prüfung nutzt das .

Offene Aufgaben

Die folgenden zwölf Aufgaben verlangen eigene überprüfbare Produkte. Nutze Modellwerte; reale Baustellen und gefährliche Werkstätten sind keine Pflichtorte.

Leicht

1. Tragwerk erkennen: Beschrifte im geprüften Foto mindestens sechs tragende Bauteile und zeichne mit Pfeilen einen möglichen vertikalen Lastweg.
2. Achsplan: Zeichne ein Raster A/B und 1–5 mit den fünf Querachsenabständen und markiere zehn Stützenorte; prüfe die Gesamtlänge.
3. Einwirkungen sortieren: Erstelle eine Tabelle zu Eigengewicht, Schnee, Wind und Temperatur und kennzeichne ständige und veränderliche Einwirkungen sachgerecht.
4. Schutzrisiken: Markiere auf einer selbst gezeichneten Verbindung zwei potenzielle Wasserfallen und formuliere zwei Prüfhinweise.

Standard

1. Lastblatt: Berechne Linienlast, Stützreaktionen und Maximalmoment für einen inneren und einen äußeren Musterquerträger mit Einheiten und Gegenprobe.
2. Systemdreieck: Zeichne einen 4-3-5-Verband als Papiermodell und erläutere die Zerlegung einer horizontalen Knotenlast; keine Belastungsversuche.
3. Anschlussdetail: Entwirf zwei Ansichten eines schematischen Träger-Stützen-Anschlusses mit Positionsnummer, Prüfliste und ausdrücklich offenen Freigaben.
4. Modellkoordination: Baue das Hallenraster in einer freien oder vorhandenen CAD-Umgebung nach und dokumentiere einen kontrollierten Modell-/Planaustausch.

Schwer

1. Tragwerksvarianten: Vergleiche Stützen-Binder-System, gelenkig modellierten Rahmen und biegesteifen Portalrahmen hinsichtlich Lastabtrag, Aussteifung, Fertigung und Grenzen der Vereinfachung.
2. Ausführungsmappe: Erstelle den vollständigen Muster-Plansatz M-09 einschließlich Lastrechnung, Positionsblatt, schematischem Anschluss, Stückliste, Revisionen und Fehlerprotokoll.
3. Nachhaltigkeitsvergleich: Entwickle zwei belegte Schutz- und Instandhaltungskonzepte für eine fiktive Umgebung und erläutere Demontierbarkeit, Materialeffizienz und Wärmebrücken.
4. Montage-Risikoanalyse: Erstelle für ein simuliertes Montageablaufdiagramm eine Gefährdungsmatrix mit Absturz, Lasttransport, instabilem Bauzustand und Schutzmaßnahmen; keine reale Montage.

Lernkontrolle

1. Begründete Systemwahl: Stelle dar, welche Planungsangaben du benötigst, bevor du zwischen Bindertragwerk, Gelenkrahmen und steifem Portalrahmen auswählst; nenne einen offenen Nachweis je Variante.
2. Lastbilanz: Zeige für die Modellhalle, warum 72 m² × 1,40 kN/m² genau der Summe aller fünf Querträgerlasten entspricht und wie ein falscher Randabstand die Bilanz verändert.
3. Kraftweg: Leite im idealen 4-3-5-Verband horizontale und vertikale Kraftkomponenten ab und skizziere, wie die Auflager die Resultierenden aufnehmen müssten.
4. Planprüfung: Bewerte ein selbst erstelltes Anschlussblatt mit einer zwölfteiligen Prüfliste; unterscheide fehlende Bemaßung, fehlenden statischen Nachweis und fehlende formale Freigabe.
5. Temperatur: Berechne die freie Verlängerung für 12 m bei +40 K und erläutere, weshalb Einspannung eine zusätzliche konstruktive Fragestellung erzeugt.
6. Transfer: Begründe ein material- und wartungsbewusstes Brandschutz-, Korrosionsschutz- und Wärmebrückenkonzept für eine fiktive beheizte Variante der Halle und kennzeichne die nötigen Fachfreigaben.

Selbstkontrolle: Prüfe Einheiten, Achsmaße, Kraftgleichgewicht, eindeutige Bauteilnummern, nicht verdeckte Annahmen, Quellenstand und Revisionsnachweis. Bei Fehlern korrigierst du zuerst das Modell und die Herleitung, anschließend alle betroffenen Pläne.

Lernnachweis

Konkreter Kompetenznachweis: Lege die „Ausführungsmappe M-09 – Unterrichtsmodell“ mit Anforderungsliste, siebenstufigem Arbeitsplan, Achs- und Positionsplan, Lastwegskizze, drei überprüfbaren Rechenblättern, schematischem Detail, Musterstückliste, Schutz-/Sicherheitscheck, Versionstabelle und dokumentierter Fremdprüfung vor. Präsentiere die Ergebnisse und beantworte begründet Rückfragen.

Fachwissen: Unterschied von Tragwerksarten, Lastarten, Systemdreiecken, gelenkigen und biegesteifen Anschlüssen, Fertigungs- und Montagezeichnungen sowie Korrosions-, Brand- und Wärmeschutz. Fertigkeiten: Modellieren, bemaßen, Lasten zuordnen, Gleichgewichte prüfen, Dokumente konsistent aktualisieren, Medien- und Normenquellen bewerten. Haltung: Sorgfalt, Teamabstimmung, Umgang mit Fehlern, Datenschutz und Respekt vor sicherheitskritischen Freigaberegeln. Transfer: Begründe, welche Schritte bei größerer Spannweite, andersartiger Nutzung oder neuen Wind-/Schneelasten erneut zu bearbeiten sind.

Die Bewertung nutzt das im Praxisfall beschriebene 24-Punkte-Raster. Für eine transparente Rückmeldung markiert die Lehrkraft pro Kriterium belegbare Stärken und einen konkreten nächsten Entwicklungsschritt. Ein hoher Lernwert ersetzt keine Bauzulassung. Freigabe zum Bau verbleibt bei den verantwortlichen Fachpersonen.

OER und Wikipedia

Quellen- und Rechtsstand (zuletzt geprüft Oktober 2026):

• KMK: Rahmenlehrplan Technischer Systemplaner, PDF-Seite 29, Lernfeld 9 SMT, 100 Stunden – Grundlage der hier erschlossenen Lernziele.
• BIBB: Berufsprofil Stahl- und Metallbautechnik – Berufsinhalte, Ausbildungsdauer 42 Monate, Ausbildungsrechtsgrundlagen.
• Ausbildungsordnung in konsolidierter Fassung – rechtsverbindlichen Status vor Ort prüfen.
• DIN Media: DIN EN 1993-1-1:2025-04 und Nationaler Anhang DIN EN 1993-1-1/NA:2026-04 – neue Ausgaben, bauaufsichtliche Einführung separat prüfen.
• DIN Media: DIN EN 1090-2:2024-09 – technische Regeln für die Ausführung von Stahltragwerken.
• DIN Media: DIN EN ISO 12944-2:2018-04 – Umgebungsbedingungen für Korrosionsschutz.
• DIN Media: DIN EN 13501-2:2023-12 – Feuerwiderstandsklassifizierung.
• DGUV Regel 109-607, Branche Metallbau – Gefährdungen und betriebliche Schutzmaßnahmen.
• ARD alpha, Berufsporträt SMT – deutschsprachiges Video, öffentlich zugänglich, kein OER-Lizenzversprechen.
• TU Bergakademie Freiberg, Stahlbau-Schraubverbindung und Klietsch, vier Anschlussarten im CAD – deutschsprachige Fachvideos, Urheberrechte beim jeweiligen Anbieter.
• Dlubal: Stahlhallen-Modell mit Verbänden – optionale Simulation beziehungsweise Anschauung; Software-/Lizenzbedingungen sowie fachliche Plausibilität selbst prüfen.

Bildnachweise für die sechs tatsächlich geprüften Commons-Dateien:

Die Abbildungen sind Lernmedien, keine freigegebenen Detail- oder Normzeichnungen für ein reales Projekt. Bei CC BY-SA: Urhebernennung, Link und Lizenz sowie Änderungen kenntlich machen. Norminhalte werden erläutert und verlinkt, nicht als geschützter Normvolltext kopiert. Für die Lerntexte können außerdem die Wikipedia-Artikel Stahlbau und Fachwerk (Tragwerk) mit ihren jeweiligen Versions- und Lizenzinformationen herangezogen werden.

Verknüpfte Lernbereiche

Stahlbau Tragwerk Fachwerk Statik Technische Zeichnung CAD Schraubenverbindung Schweißen Korrosionsschutz Brandschutz Building Information Modeling Nachhaltiges Bauen Arbeitssicherheit

Verknüpfte Projekte: Leichtgewichtige Modellhalle aus Karton mit Achsplan; digitaler Variantenvergleich von Verbandszellen; bildgestützte Anschlussdokumentation ohne reale Betriebsdaten; gemeinsamer Prüfworkshop mit anonymisierten fiktiven Plänen. Die Ausbildungsrichtung SMT bleibt der Pflichtkern; VAT und ETS können allenfalls als Schnittstellen am Gebäude betrachtet werden.

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