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Fachübungen 9 SMT – Technische Ausführungsunterlagen für Stahlbaukonstruktionen erstellen – Fachrichtung Stahl- und Metallbautechnik (SMT) - Technischer Systemplaner

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Einleitung

Du lernst im dritten Ausbildungsjahr der Fachrichtung Stahl- und Metallbautechnik (SMT), wie aus einem abgestimmten Tragwerksentwurf nachvollziehbare technische Ausführungsunterlagen für Stahlbaukonstruktionen entstehen. Du liest Systeme und Lastangaben, bereitest Berechnungen auf, zeichnest Bauteile und Anschlüsse, erstellst Stücklisten und prüfst die Dokumentation. Der Kurs orientiert sich am KMK-Lernfeld 9 SMT mit einem Zeitrichtwert von 100 Unterrichtsstunden. Er behandelt ausschließlich die Fachrichtung SMT.

Dein Lernziel: Du kannst eine fiktive Stahlkonstruktion strukturiert analysieren, eindeutige Werkstatt- und Montageunterlagen als Übung erstellen und Fehler vor einer fachlichen Prüfung erkennen. Die Lernprodukte sind keine freigegebene Statik, keine ausführungsreifen Pläne und keine Maschinen- oder Montagefreigabe. Reale Standsicherheitsnachweise, Schweiß-, Bohr-, Hebe-, Elektro- oder Beschichtungsarbeiten und jede Freigabe bleiben qualifizierten Verantwortlichen und entsprechend angeleiteten Fachkräften vorbehalten.

Zum Beruf: BIBB-Berufsprofil SMT und Berufsportal Technischer Systemplaner. Die aktuell online abrufbare Ausbildungsordnung beruht auf der Verordnung vom 21. Juni 2011 mit der Änderung vom 17. Oktober 2014. Die anerkannte Ausbildung dauert 42 Monate; die gestreckte Abschlussprüfung umfasst Teil 1 und Teil 2. Dieser Kurs verwendet keine Originalprüfungsaufgaben und legt keine ungeprüften Prüfungszeiten oder -gewichtungen zugrunde.

Stahltragwerke lesen und systematisch analysieren

Tragwerk, Raster und Lastpfad

Ein Tragwerk leitet Kräfte über Träger, Stütze, Verbände, Auflager und Anschlüsse zu den Fundamenten ab. Im Stahl-Skelettbau unterscheidest du beispielsweise gelenkige Systeme, ausgesteifte Rahmen und biegesteife Rahmen. Ein Knoten ist ein Bereich, in dem mehrere Bauteile und ihre Verbindungen zusammenwirken. Aussteifung begrenzt unerwünschte horizontale Verschiebungen und sichert die räumliche Stabilität; ein gezeichneter Riegel allein garantiert diese Funktion nicht.

Das Ordnungssystem umfasst Achsraster, Geschossebenen, Höhenkoten, Positionsnummern und Bezugspunkte. Bevor du zeichnest, notierst du den Kraftfluss vom belasteten Dach über Pfetten und Hauptträger zu Stützen, Verbänden, Fundamenten und Baugrund. Unterscheide idealisierte Systemlinien von realen Profilkanten sowie gelenkige von biegesteifen Anschlüssen. Für die reale Wahl eines statischen Systems sind geprüfte Vorgaben der Tragwerksplanung maßgeblich.

Foto: Stahlskelett im Bauzustand; untersuche Haupttragglieder, Aussteifung und noch offene Anschlusspunkte. Quelle: Wikideas1, Wikimedia Commons, CC0.

Tragglied	Hauptaufgabe	Was die Zeichnung erkennen lassen muss
Stütze	Leitet Druck und je nach System weitere Schnittgrößen ab	Achse, Höhe, Lage, Querschnitt, Anschlüsse
Träger oder Binder	Überspannt Felder und führt Lasten weiter	Spannweite, Lagerung, Profil, Höhenlage
Verband	Sichert einen festgelegten Lastpfad für horizontale Einwirkungen	Diagonalrichtung, Knoten, Ebene, Position
Anschluss	Überträgt die jeweils geplanten Kräfte und Momente	Bezug, Anschlussart, Bauteilidentität, Detail

Lasten und einfache Schnittgrößen als Lernrechnung

Ständige Einwirkungen entstehen beispielsweise aus Eigengewicht und dauerhaft vorhandenen Bauteilen. Veränderliche Einwirkungen können Nutz-, Schnee- und Windwirkungen sein. Im Bauwesen werden reale Einwirkungen, Teilsicherheitsbeiwerte und Kombinationen durch die zuständige Tragwerksplanung nach den geltenden Vorschriften festgelegt. Hier rechnen wir ausschließlich mit vorgegebenen didaktischen Modellwerten, nicht mit Bemessungslasten.

Für einen idealisierten, beidseitig gelagerten Balken mit gleichmäßig verteilter vertikaler Linienlast q und Spannweite L gelten im einfachen Grundmodell: Gesamtlast F = q · L, Auflagerkraft links und rechts je R = q · L / 2 und maximales Biegemoment in Feldmitte M = q · L² / 8. Die Einheiten müssen zusammenpassen: kN/m mal m ergibt kN; kN/m mal m² ergibt kNm. Diese Schulformeln ersetzen weder Stabilitäts- noch Verformungs-, Anschluss- oder Sicherheitsnachweise.

Beispiel: Bei L = 4 m und q = 3 kN/m ist F = 12 kN, R links = R rechts = 6 kN und M = 6 kNm. Prüfe mit dem Kräftegleichgewicht 6 + 6 − 12 = 0 kN. Ein typischer Fehler ist, 3 kN/m fälschlich als Punktlast von 3 kN zu lesen.

Fachwerkplan als Beispiel für Achsen, Stäbe, Knoten und geometrische Zuordnung. Quelle: JoKalliauer, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0.

Videobeispiel zur Fachwerkmodellierung: Der Hersteller Dlubal dokumentiert das Video zur Modellierung einer Stahl-Fachwerkhalle. Es zeigt ältere Software als Anschauungsbeispiel, keine aktuelle normative Freigabe.

Ausführungszeichnungen und digitale Dokumentation erstellen

Vom abgestimmten Modell zur Zeichnung

Übersichtszeichnung zeigt das Gesamttragwerk mit Achsen und Positionen. Werkstattzeichnung enthält die für eine spätere Fertigung benötigten Einzelteil- und Zusammenbauangaben. Montagezeichnung stellt Einbaufolge, Einbaulage, Achsen, Höhen, Anschlüsse und Zuordnungen dar. Detailzeichnung vergrößert komplexe Bereiche, etwa einen Stützenfuß. Jede Darstellung muss den fachlich abgestimmten Bearbeitungsstand kennzeichnen.

Ein Zeichnungssatz besitzt eindeutige Nummer, Bezeichnung, Datum, Maßstab, Bearbeitungs- und Prüfstatus sowie Revisionsstand. Maße gehören mit Bezugskanten und Toleranzen zu einem eindeutigen geometrischen System. Vermeide widersprüchliche Maßketten, fehlende Höhenbezüge und das Bemaßen anhand der Bildschirmdarstellung. Nennmaße sind nicht automatisch zulässige Abweichungen: Maß-, Form- und Lagetoleranzen müssen aus passenden Vorgaben übernommen und auf den gesamten Montagezusammenhang bezogen werden.

Schema eines I-Profils mit deutschsprachiger Querschnittsbeschriftung. Quelle: Cmuelle8, Bbanerje und Roulex 45, Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0.

Planart	Geeignete Darstellung	Prüffrage
Übersichtsplan	Grundriss, Ansichten, Raster, Höhen	Sind alle Positionen räumlich auffindbar?
Einzelteilplan	Profil, Länge, Bearbeitungen, Bezüge	Lässt sich das Teil eindeutig identifizieren?
Zusammenbauplan	Zusammengehörige Teile und Anschlüsse	Ist die Montagebeziehung verständlich?
Detailplan	Schnitt, Maßkette, Fügeangaben aus Freigabe	Sind Kollisionsstellen und Maße eindeutig?
Stückliste	Position, Benennung, Menge, Material, Einheit	Stimmen Mengen mit Zeichnung und Modell überein?

Zeichnungsmaßstab, CAD und Revision

Im Maßstab 1:20 wird eine reale Länge von 6000 mm als 6000 / 20 = 300 mm auf Papier dargestellt. Im Maßstab 1:5 werden 200 mm zu 40 mm. Das CAD-Modell wird grundsätzlich modellgetreu geführt; der Maßstab betrifft die Darstellung auf dem Blatt. Bemaßung erfolgt am Modell und an festgelegten Bezügen, nicht durch Ausmessen aus einem gedruckten Blatt.

Ein sinnvoller digitaler Ablauf lautet: Planungsgrundlagen empfangen, Koordinatensystem festlegen, Modell und Positionen aufbauen, Kollisionsprüfung durchführen, Ansichten/Schnitte ableiten, Bemaßungen und Stücklisten abgleichen, fachliche Prüfung organisieren, Revision dokumentieren. Ein automatisch aktualisierter Plan ist deshalb nicht automatisch geprüft. Änderungen an Bohrungen, Profilen oder Anschlüssen müssen alle abhängigen Ansichten und Listen erreichen.

Fachvideo: Fertigungszeichnungen in Tekla Structures (Hersteller Trimble; Video zur modellbezogenen Zeichnungsableitung und zur Nachführung von Änderungen, keine OER-Lizenz behauptet).

Anschlussdetails, Fügeangaben und Toleranzen prüfen

Anschlüsse und Kraftübertragung

Bei Schraubverbindungen dokumentierst du nach fachlich freigegebener Vorgabe etwa Lage und Anzahl der Verbindungsmittel, Anschlussteile und erforderliche Verweise. Bei Schweißverbindungen benötigst du eindeutige, vom zuständigen Fachpersonal festgelegte Nahtangaben. Eine biegesteife Verbindung ist nicht allein durch viele Schrauben oder eine dicke Schweißnaht definiert; entscheidend sind geprüfte Anschlusskonstruktion und Tragverhalten. Den Nachweis zur Tragfähigkeit übernehmen befugte Tragwerksplanende, nicht diese Übungszeichnung.

Ein Stützenfuß verbindet die Stütze mit der Unterkonstruktion. Träger-Stützen-Anschlüsse, Trägerstöße und Knotenbleche haben unterschiedliche Funktionen. Ein Detail muss außerdem Zugänglichkeit zur Montage, Toleranzkette, Oberflächenbehandlung und mögliche Kollisionen berücksichtigen. Du darfst fehlende Schraubengüten, Lochmaße oder Nahtdicken nicht aus Erfahrungswerten ergänzen: Markiere sie als Klärpunkt.

Technische Detailzeichnung eines Fachwerkknotens. Verfolge Profilpositionen, Maßangaben und Schweiß-/Schraubverweise. Quelle: JoKalliauer, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0.

Foto einer geschraubten Stahlverbindung an einer Brücke; das Foto erlaubt keine Aussage über deren konkrete Tragfähigkeit. Quelle: Thermos, Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0.

Fehlersuche am Anschluss

Typische Zeichnungsfehler sind: Anschluss ohne eindeutige Positionsnummer, fehlende Schnittdarstellung, kollidierende Schraubenköpfe, nicht zugängliche Verbindungsmittel, unklare Bezugskanten, inkompatible Stückliste oder abweichende Revisionen. Eine Prüfliste sollte Geometrie → Lastpfad → Anschlussvorgabe → Montagezugang → Kennzeichnung → Revision abarbeiten. Konflikte werden dokumentiert und zur Freigabestelle zurückgegeben, statt auf der Baustelle improvisiert.

Mehrere Stahlbaudetails als Vergleichsmaterial für die Plausibilitätsprüfung. Quelle: JoKalliauer, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0.

Fachvideo zur Anschlussanalyse: Der Hersteller Dlubal erläutert beispielhaft Stahl- und Holzbauverbindungen mit einer älteren Softwareversion.

Fachrechnen und Stücklisten nachvollziehbar auswerten

Einheiten, Längenänderung und Massen

Für die thermische Längenänderung eines frei dehnbaren Stabes gilt näherungsweise ΔL = α · L · ΔT. Der lineare Ausdehnungskoeffizient für das Unterrichtsbeispiel beträgt α = 12 · 10⁻⁶ 1/K. Bei L = 6000 mm und einer Änderung von ΔT = 40 K folgt ΔL = 12 · 10⁻⁶ · 6000 · 40 mm = 2,88 mm. Das ist eine freie Längenänderung und noch kein normativ festgelegtes Anschluss- oder Dehnfugenmaß; Zwängungen und Sicherheitsanforderungen sind gesondert zu beurteilen.

Bei Quadern oder Blechen gilt Volumen V = Länge · Breite · Dicke und Masse m = ρ · V. Setze die Maße konsistent in Meter ein. Für eine vereinfachte Stahl-Dichte von ρ = 7850 kg/m³ wiegt eine Platte 200 mm × 160 mm × 10 mm: V = 0,200 · 0,160 · 0,010 = 0,00032 m³ und m = 2,512 kg. Vier Platten wiegen 10,048 kg. Es handelt sich um theoretische Rohmassen ohne Aussparungen, Beschichtungen oder Fertigungszuschläge.

Größe	Einheit	Fehlerquelle	Kontrollschritt
Linienlast q	kN/m	Mit Punktlast verwechselt	Mit Länge multiplizieren
Moment M	kNm	Hebelarm oder Quadrat vergessen	Dimension kN · m prüfen
Länge L	mm oder m	Maßsysteme vermischt	Einheiten vor Einsetzen notieren
Dichte ρ	kg/m³	mm³ unmittelbar eingesetzt	Volumen zuerst in m³ umrechnen
Stückzahl	Stück	Einzelteil und Baugruppe doppelt gezählt	Positionsliste mit Modell vergleichen

Materialauszug und Plausibilitätsprüfung

Eine Stückliste darf nicht nur eine ungeprüfte Softwareausgabe sein. Vergleiche die Anzahl von Teilen je Position, Profilbeschreibung, Materialbezeichnung, Zuschnittlänge und dokumentierte Masse mit dem Modell. Für ein Muster mit zwei identischen Trägern und vier Blechen erhältst du zwei Trägerpositionen im Modell, aber je nach Stücklistensystem eine gemeinsame Positionsnummer mit Menge 2. Dokumentiere, ob die Masse ein theoretischer Netto- oder Bruttowert ist.

In der Praxis sind die Werkstoffauswahl, Querschnittsnachweise und Verbindungsdetails nicht frei aus dieser Tabelle ableitbar. Die Aufgabe einer lernenden technischen Systemplanerin oder eines lernenden technischen Systemplaners ist vor allem das korrekte Übertragen, Darstellen, Berechnen im eigenen Verantwortungsbereich und Prüfen gegen freigegebene Grundlagen.

Brand-, Korrosionsschutz und Dokumentenqualität berücksichtigen

Schutzanforderungen als Planungsinformation

Korrosion kann die Gebrauchsdauer einer Konstruktion beeinträchtigen. In Zeichnungen müssen deshalb die freigegebenen Vorgaben zu Oberflächenvorbereitung, Schutzsystem, Zugänglichkeit und gegebenenfalls Entwässerung berücksichtigt werden. Beschichtung, Feuerverzinkung und Kombinationen sind unterschiedliche Schutzkonzepte; ihre Eignung richtet sich unter anderem nach der Umgebung und Planung. Bei Schraub- und Schweißbereichen sind mögliche Änderungen des Schutzsystems mit Fachplanenden abzustimmen.

Beim Brandschutz beeinflussen Nutzung, baurechtliche Anforderungen und geplantes Schutzkonzept die Dokumentation. Eine Beschichtung oder Bekleidung kann etwa geometrischen Platz benötigen; sie ist im Kollisionsmodell zu berücksichtigen. Eine selbst gewählte Schichtdicke ist kein Brandschutznachweis. Auch Wärmebrücken, Anbindungen an die Gebäudehülle und Demontierbarkeit können Auswirkungen auf den konstruktiven Detailplan haben.

Planprüfung, Änderungswesen und sichere Arbeitsgrenzen

Vor Übergabe führst du eine systematische formale und fachliche Vorprüfung durch. Dokumentiere: Zeichnungsstatus, Revision, Achsen, Ansichten/Schnitte, Bemaßungen, Maßketten, Materialvorgaben, Details, Stückliste, Prüfanmerkungen, Quellen der Bemessungsannahmen. Markiere offene Informationen als offen und dokumentiere Entscheidungen. Für reale Werkstatt-, Maschinen-, Schweiß-, Beschichtungs- oder Hebearbeiten benötigst du eine geeignete betriebliche Organisation und qualifizierte Anleitung; der aiMOOC verleiht keine Arbeits- oder Sicherheitsfreigabe.

Prüfschritt	Prüffrage	Dokumentierter Befund
Geometrie	Stimmen Raster, Achsen und Querschnitte überein?	Bestätigt oder Korrekturbedarf
Anschluss	Entspricht das Detail der freigegebenen Vorgabe?	Verweis auf verbindliche Unterlage
Mengenermittlung	Stimmen Positionsmengen und Einheiten?	Rechenkontrolle mit Differenz
Schutz	Ist der Schutzbedarf in Unterlagen enthalten?	Angabe oder offener Klärpunkt
Dokumentenstand	Haben Listen und Zeichnungen dieselbe Revision?	Revisionsliste und Prüfervermerk

Vollständiger Modellfall: Ausführungsmappe einer Übungsüberdachung

Auftrag und künstliche Daten

Modellfall Ü01: Für eine ausschließlich fiktive Überdachung liegt ein durch die Lehrkraft vorgegebenes idealisiertes Modell mit zwei gleichen, einfach gelagerten Trägern vor. Jeder Träger hat L = 6,00 m und eine für die Lernrechnung angesetzte gleichmäßige Linienlast q = 2,00 kN/m. Für die Stückliste wird eine frei erfundene Trägermasse von 15,8 kg/m pro Träger und eine Materialdichte von 7850 kg/m³ für vier Bleche von jeweils 200 × 160 × 10 mm angenommen. Eine Temperaturänderung von 40 K dient als Rechenfall. Es gibt keine Angaben, mit denen ein reales Profil, Bohrbild, Anschlussmittel oder eine Sicherheitsklasse festgelegt werden darf.

Arbeitsauftrag: Erstelle ein Blattschema für eine Übersicht A-01, ein bewusst noch nicht ausführungsreifes Anschlussdetail D-01, eine Stückliste ST-01, ein Rechenblatt R-01 und ein Prüfprotokoll P-01. Jeder Entwurf ist gut sichtbar mit ÜBUNG – NICHT ZUR AUSFÜHRUNG gekennzeichnet. Eine fachlich freigegebene Anschlussstatik wird nicht durch eine selbst erfundene Schrauben- oder Schweißnahtangabe ersetzt.

Rechenweg mit kontrolliertem Ergebnis

1. Lastermittlung pro Träger: F = q · L = 2,00 kN/m · 6,00 m = 12,00 kN.

2. Auflagerkräfte: Wegen Symmetrie und der angenommenen einfachen Lagerung gilt R links = R rechts = 12,00 / 2 = 6,00 kN. Kontrollgleichung: 6 + 6 − 12 = 0 kN.

3. Maximales Biegemoment: M = q · L² / 8 = 2,00 · 6,00² / 8 = 9,00 kNm pro Träger. Das ist nur eine idealisierte Schnittgröße; es folgt kein Tragfähigkeitsnachweis.

4. Maßstabscheck: Eine Spannweite von 6000 mm wird bei 1:20 als 300 mm auf dem Papier dargestellt. Das Plattenmaß 200 mm ergibt bei 1:5 40 mm Darstellungsmaß.

5. Freie Längenänderung: ΔL = 12 · 10⁻⁶ 1/K · 6000 mm · 40 K = 2,88 mm. Es wird daraus kein Bauanschluss bemessen.

6. Theoretische Massen: Zwei Träger: 2 · 6,00 m · 15,8 kg/m = 189,60 kg. Vier Bleche: 4 · 0,200 · 0,160 · 0,010 m³ · 7850 kg/m³ = 10,048 kg. Gesamtrohmasse = 199,648 kg, sinnvoll gerundet 199,65 kg. Verbindungsmittel, Löcher, Beschichtung und Zuschläge sind nicht enthalten.

Musterarbeitsprodukte und kritische Restpunkte

Arbeitsprodukt	Musterinhalt	Fachliches Prüfkriterium
A-01 Übersichtszeichnung	Zwei gleichartige Träger, Modellachse A/B, L = 6000 mm, Maßstab 1:20, Stand R0, deutlicher Übungsstatus	Achsen, Spannweite, Positionen und Blattangaben widerspruchsfrei
D-01 Anschlussdetail	Plattengeometrie 200 × 160 × 10 mm als fiktives Teil; Anschlussmittel und Bohrbild ausdrücklich mit KLÄRUNG STATIK markiert	Keine erfundene Freigabe, Bezug zum Hauptplan, geeigneter Schnitt
ST-01 Stückliste	P1 Träger, Menge 2, jeweils 6 m und 15,8 kg/m; P2 Blech, Menge 4, 200 × 160 × 10 mm	Rohmasse 199,648 kg und Einheiten transparent
R-01 Rechenblatt	12 kN Gesamtlast, je 6 kN Lagerkraft, 9 kNm Feldmoment, 2,88 mm freie Längenänderung	Rechnung, Annahmen, Einheiten, Grenzen vollständig
P-01 Prüfprotokoll	Fünf Prüfungen dokumentiert, offene Fragen zu Bohrbild, Anschlussnachweis, Schutz und Revisionsfreigabe	Fehlende Angaben werden nicht durch Vermutungen ersetzt

Muster der Übergabenotiz: „Ü01, Revision R0, Schulübung. Geometrie und Materialmengen auf Basis synthetischer Vorgaben abgeglichen. Anschlussstatik, Schrauben- und Nahtangaben sowie Schutzvorgaben fehlen. Keine Freigabe für Beschaffung, Fertigung, Montage oder Nutzung.“

Bewertungsraster für den Modellfall

Bereich	Punkte	Volle Punktzahl bei
Systemverständnis und Lastpfad	15	Tragglieder, Achsen und Annahmen eindeutig erklärt
Fachrechnen und Einheiten	25	12 kN, 6 kN, 9 kNm, 2,88 mm und 199,648 kg mit Rechenweg richtig
Zeichnungslogik und Details	20	Raster, Maßstab, Positionsbezug, Schnitte und Klärpunkte eindeutig
Stückliste und Revision	15	Menge, Maße, theoretische Massen und Stand R0 konsistent
Fehlerdiagnose und sichere Grenzen	15	Fehlende Anschluss- und Schutzvorgaben als offene Punkte markiert
Dokumentation und Übergabe	10	Verständliche Mappe mit eindeutiger Kennzeichnung und Prüfliste
Summe	100	Bewertung ohne reale Bau- oder Maschinenfreigabe

Bewertungsinterpretation: 90–100 Punkte sehr gut und nachvollziehbar; 75–89 Punkte weitgehend korrekt; 60–74 Punkte mit gezieltem Verbesserungsbedarf; unter 60 Punkte grundlegende Überarbeitung. Kritische nicht gekennzeichnete erfundene Sicherheits- oder Anschlussfreigaben führen unabhängig vom Rechenergebnis zu einer verpflichtenden Korrektur, bevor ein schulischer Lernnachweis als vollständig gilt.

Interaktive Aufgaben

Multiple-Choice: Fachwissen anwenden

Welche Unterlage ordnet alle Bauteile eines Tragwerks räumlich einem Achsraster zu? (Übersichtszeichnung) (!Materialzeugnis) (!Beschichtungsdatenblatt) (!Prüfprotokoll für Schweißarbeiten)

Rückmeldung: Die Übersichtszeichnung zeigt Positionen, Achsen und Höhen im Gesamtzusammenhang; die anderen Unterlagen haben engere Zwecke.

Welche Einheit besitzt das maximale Biegemoment eines Trägers im Unterrichtsmodell? (kNm) (!kN) (!kN pro Meter) (!kg pro Kubikmeter)

Rückmeldung: Ein Biegemoment ist Kraft mal Hebelarm und wird hier in Kilonewtonmetern beschrieben.

Wie groß ist bei einer gleichmäßigen Linienlast von 2 kN pro Meter und 6 Metern Länge die Gesamtlast? (12 kN) (!3 kN) (!8 kNm) (!0,33 kN)

Rückmeldung: Multipliziere die Linienlast mit der Länge: 2 · 6 = 12. Die Einheit kN pro Meter kürzt sich mit Meter.

Was muss bei einem nicht vorgegebenen Schraubenlochdurchmesser im Anschlussdetail geschehen? (Als Klärpunkt mit Verweis auf zuständige Planung markieren) (!Die kleinste verfügbare Bohrung einsetzen) (!Den Durchmesser aus dem Foto schätzen) (!Das Loch ohne Maß als freigegeben behandeln)

Rückmeldung: Eine verbindliche Anschlussgeometrie darf nicht geschätzt werden; erst die qualifizierte Vorgabe ermöglicht eindeutige Unterlagen.

Wie lang ist eine reale 6000-Millimeter-Strecke im Ausdruck mit Maßstab eins zu zwanzig? (300 Millimeter) (!120 Millimeter) (!600 Millimeter) (!30 Millimeter)

Rückmeldung: Der Darstellungsmaßstab 1:20 verkleinert die Blattlänge um den Faktor 20.

Welche Aussage zur automatischen CAD-Zeichnungsableitung ist richtig? (Aktualisierte Zeichnungen müssen trotzdem fachlich kontrolliert werden) (!Automatische Ableitung ersetzt die Anschlussprüfung) (!Jede Revision darf ohne Prüfnachweis gefertigt werden) (!Die Stückliste bleibt bei jeder Geometrieänderung identisch)

Rückmeldung: Modellassoziativität kann Änderungen übertragen, garantiert aber keine richtige Statik, Bemaßung oder Stückliste.

Welche Größe ergibt sich aus dem Produkt von Dichte und Volumen? (Masse) (!Biegemoment) (!Temperaturdifferenz) (!Auflagerdruck)

Rückmeldung: Bei zusammenpassenden Einheiten ergibt kg pro Kubikmeter mal Kubikmeter eine Masse in Kilogramm.

Welche Hauptfunktion hat ein geeigneter Verband in einem Stahltragwerk? (Die vorgesehene räumliche Aussteifung und Lastableitung unterstützen) (!Den Prüfstatus der Zeichnung ersetzen) (!Jedes Stahlprofil gegen Korrosion abdichten) (!Den thermischen Ausdehnungskoeffizienten auf null reduzieren)

Rückmeldung: Verbände wirken im vorgesehenen Tragwerkssystem an der Stabilisierung mit und benötigen klar definierte Anschlüsse.

Welche Unterlage ist für die Kontrolle der Anzahl identischer Bleche besonders wichtig? (Stückliste im Abgleich mit Zeichnung und Modell) (!Nur ein Foto der Baustelle) (!Ein allgemeines Produktvideo) (!Ein nicht datierter Plan ohne Positionsnummern)

Rückmeldung: Erst der Abgleich mit den zugeordneten Positionen lässt Menge und geometrische Definition überprüfen.

Was ist die fachgerechte Konsequenz, wenn für den Korrosionsschutz keine verbindliche Vorgabe vorliegt? (Fehlende Schutzvorgabe dokumentieren und qualifiziert klären) (!Ein beliebiges Beschichtungssystem verbindlich wählen) (!Jeden Anschluss dauerhaft unbehandelt lassen) (!Die fehlende Angabe aus der Zeichnung löschen)

Rückmeldung: Ein sachgerechter Schutz hängt von Umgebung, Lebensdauer und Planung ab; fehlende Anforderungen bleiben im Prüfprotokoll offen.

Memory: Begriffe und Funktionen

Achsraster	Koordinationssystem zur räumlichen Lagezuordnung
Revisionsstand	Nachvollziehbarer Kennwert einer Planänderung
Linienlast	Entlang einer Länge verteilte Kraft
Knotenblech	Blech zur Verbindung von Stäben an einem Knoten
Positionsnummer	Eindeutige Kennzeichnung eines Bauteils in den Unterlagen
Dehnweg	Ortsänderung infolge einer Längenänderung

Drag-and-Drop: Plan und Prüfkriterium zuordnen

Ordne die Begriffe zu.	Fachliche Beschreibung
Übersichtsplan	Zeigt die räumliche Anordnung der Hauptbauteile und Achsen
Detailplan	Vergrößert einen Anschluss mit eindeutiger geometrischer Zuordnung
Materialauszug	Fasst Positionen, Mengen und Werkstoffangaben zusammen
Prüfvermerk	Dokumentiert das Ergebnis einer fachlichen Kontrolle
Rechenblatt	Hält Ansätze, Einheiten, Rechenweg und Ergebnis fest

Kreuzworträtsel: Stahlbau und Dokumentation

Tragwerk	Was leitet äußere Einwirkungen über Bauteile zu den Auflagern ab?
Auflager	Wie heißt die Stelle, an der ein Träger abgestützt wird?
Knotenblech	Welches Blech verbindet Stäbe an einem Fachwerkknoten?
Stückliste	Welche Liste ordnet Positionen Mengen und Material zu?
Korrosion	Wie heißt die unerwünschte chemische Schädigung von Metallen durch die Umgebung?
Revision	Wie heißt ein nachvollziehbar gekennzeichneter Änderungsstand?

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Lückentext: Ausführungsunterlagen verstehen

Die Lage von Trägern und Stützen im Gesamtplan wird über das

festgelegt.

Ein detaillierter Anschluss wird in einem

dargestellt.

Eine entlang eines Trägers gleichmäßig wirkende Kraft pro Länge heißt

.

Die Summe aus Kraft und Hebelarm als Produkt bezeichnet man als

.

Die Mengen und Materialangaben der Positionen werden in einer

festgehalten.

Der nachvollziehbare Änderungsstand einer Zeichnung heißt

.

Eine temperaturbedingte freie Stabänderung wird als

berechnet.

Fehlende Anschlussvorgaben werden bis zur Klärung als

dokumentiert.

Offene Aufgaben

Leicht

Tragglieder erkennen: Markiere in einer freigegebenen Beispielabbildung Stütze, Hauptträger, Verband und Anschluss und beschreibe je eine Funktion.
Planarten sortieren: Ordne fünf beschriebene Dokumente den Planarten Übersichts-, Einzelteil-, Zusammenbau-, Detailplan und Stückliste zu.
Maßstabsumrechnung: Rechne die fiktive Strecke 4800 mm für einen Ausdruck im Maßstab 1:20 um und notiere die Rechnung.
Prüfliste: Formuliere sechs Fragen, mit denen du eine noch nicht geprüfte Stahlbauzeichnung vor der Übergabe kontrollierst.

Standard

Kraftflussdiagramm: Zeichne für ein fiktives einfach gelagertes Dachtragglied die Wege von Dachlast über Träger und Stützen zu den Auflagern; kennzeichne Annahmen.
Fachrechnung: Berechne für L = 5 m und q = 1,6 kN/m Gesamtlast, symmetrische Lagerreaktionen und maximales Biegemoment im angegebenen Unterrichtsmodell.
Materialliste: Erstelle für drei fiktive Stäbe von 2,5 m Länge und einer angenommenen Masse von 12 kg/m eine positionsbezogene Stückliste.
Planrevision: Beschreibe in einer Tabelle, welche Zeichnungen, Schnitte und Listen nach einer geänderten Trägerlänge kontrolliert werden müssen.

Schwer

Kollisionsdiagnose: Analysiere den fiktiven Konflikt zwischen Schraubenkopf, angeschlossener Platte und Schutzbekleidung; erstelle ein Klärprotokoll ohne eigene Anschlussfreigabe.
Systemvergleich: Vergleiche einen gelenkigen ausgesteiften Rahmen mit einem biegesteifen Rahmen bezüglich Lastpfad, Dokumentationsaufwand und offenen Planungsfragen.
Temperaturtransfer: Berechne die freie Längenänderung eines 8 m langen Beispielstabes bei 50 K und prüfe, warum das Ergebnis kein zulässiges Anschlussmaß vorgibt.
Übergabekontrolle: Prüfe einen fiktiven Zeichnungssatz mit widersprüchlichen Revisionsständen, fehlenden Positionen und Schutzangaben; erstelle eine priorisierte Korrekturliste.

Musterlösungen und Bewertungskriterien zu den offenen Aufgaben

Niveau und Aufgabe	Beispiel für ein richtiges Arbeitsprodukt	Fachliches Bewertungskriterium
Leicht 1	Vier beschriftete Pfeile für Stütze, Träger, Verband, Anschluss	Jede Traggliedfunktion richtig und ohne behauptete Freigabe
Leicht 2	Tabelle mit fünf eindeutig zugeordneten Planarten	Zweck und Detaillierungsgrad unterscheiden
Leicht 3	4800 mm / 20 = 240 mm auf dem Blatt	Maßstab und Einheit korrekt
Leicht 4	Sechs Fragen zu Achsen, Maßen, Revision, Positionen, Material und Klärpunkten	Mindestens sechs überprüfbare Prüfkriterien
Standard 1	Beschrifteter Lastpfad Dach → Träger → Stütze → Fundament	Systemgrenzen und mögliche Aussteifung berücksichtigt
Standard 2	F = 8,0 kN; R = 4,0 kN je Auflager; M = 5,0 kNm	Symmetrieannahme, Einheiten und Formeln richtig
Standard 3	Position P1, Menge 3, Länge je 2,5 m, Gesamtmasse 90 kg	3 · 2,5 · 12 = 90 kg, Positionsbezug vorhanden
Standard 4	Revisionsmatrix mit Übersicht, Einzelteil, Anschlussdetail und Liste	Alle abhängigen Unterlagen und Prüfung genannt
Schwer 1	Klärprotokoll mit Schnitt, Engstelle, fehlenden Maßen und Zuständigkeit	Kein eigenmächtiger Austausch von Schrauben oder Schutz
Schwer 2	Gegenüberstellung der Lage von Verbänden, Knotenausbildung und Nachweisbedarf	Stabilisierung und Momentenübertragung fachlich getrennt
Schwer 3	12 · 10⁻⁶ · 8000 · 50 = 4,8 mm	Freie Dehnung von realem Bewegungsfugennachweis unterschieden
Schwer 4	Geordnete Mängelliste mit Revision, Position, Schutz, Änderungsvorschlag und Verantwortlichkeit	Kritische fehlende Freigaben priorisiert

Lernkontrolle

Systemanalyse: Erkläre, weshalb ein vertikal belastetes Tragwerk ohne eindeutiges Konzept für horizontale Stabilisierung nicht als vollständig geplant gelten kann.
Zeichnungsprüfung: In einem Detail steht eine Plattenlänge von 210 mm, in der Stückliste 200 mm. Beschreibe Fehlerursache, Prüfweg und Dokumentation.
Rechenkontrolle: Ermittle im einfachen Unterrichtsmodell bei q = 2,4 kN/m und L = 5 m Gesamtlast, beide Lagerreaktionen und Feldmoment samt Einheiten.
Anschlussbewertung: Begründe, warum eine technisch ordentlich aussehende Zeichnung noch keinen Nachweis über Tragfähigkeit und Ausführung darstellt.
Schutzkonzept: Analysiere den Zusammenhang zwischen schwer zugänglichen Detailzonen, Feuchtigkeit und Korrosionsschutzdokumentation.
Transferprüfung: Eine CAD-Änderung verkürzt einen Träger um 80 mm. Begründe, welche Ansichten, Anschlussbezüge, Längenangaben und Stücklistenwerte überprüft werden müssen.

Erwartete Ergebnisse zur Selbstkontrolle: (1) Horizontale Kräfte brauchen einen festgelegten Lastpfad und überprüfte Aussteifung. (2) Änderungsquelle und Revisionsstand ermitteln, Plan und Liste abgleichen und Abweichung melden. (3) F = 12 kN, Reaktionen je 6 kN, M = 7,5 kNm. (4) Zeichnerische Plausibilität ersetzt keine fachliche statische Prüfung. (5) Unzugängliche feuchte Bereiche erschweren Erhalt und Kontrolle des Schutzsystems. (6) Alle abhängigen Modellteile, Ansichten, Maßketten, Anschlussbezüge und Massenangaben nachführen und erneut prüfen.

Lernnachweis

Als Lernnachweis reichst du einen vollständig als Übung gekennzeichneten Dokumentensatz für den Modellfall Ü01 ein: Übersichtsblatt, noch ungeklärtes Anschlussdetail, nachvollziehbares Rechenblatt, Stückliste, Revisionsmatrix und Prüfprotokoll. Füge eine kurze Reflexion hinzu, welche Informationen von der qualifizierten Tragwerksplanung benötigt würden, bevor Unterlagen ausführungsreif sein könnten. Der Lernnachweis prüft Wissen (Systeme und Regeln erklären), Fertigkeiten (Maße, Kräfte und Mengen dokumentieren), Fehlerdiagnose (Differenzen und fehlende Angaben erkennen) und Transfer (Planrevisionen und Schutzvorgaben berücksichtigen).

Nutze das 100-Punkte-Raster aus dem Modellfall. Zur Peer-Prüfung beurteilt eine zweite lernende Person die Nachvollziehbarkeit, danach folgen die fachliche Rückmeldung und eine überarbeitete Revision R1. Nicht dokumentierte Sicherheitslücken sind nachzubearbeiten. Ein schulischer Lernnachweis ist keine reale Bau-, Werkstatt- oder Prüfbescheinigung.

OER und Wikipedia

Primärquellen und überprüfbare Fachgrundlagen:

KMK-Rahmenlehrplan vom 27. Mai 2011, Lernfeld 9 SMT, drittes Ausbildungsjahr, 100 Stunden.
BIBB – Berufsprofil Technischer Systemplaner, SMT, Fachrichtung und Ausbildungsdauer.
Ausbildungsordnung, konsolidierte Fassung, insbesondere die Abschnitte zu SMT und zur gestreckten Abschlussprüfung.
BIBB – Ausbildung gestalten mit Hintergrundmaterialien zur Ausbildung.
bauforumstahl – Richtlinie zu Herstellungsunterlagen, ergänzende Praxisorientierung, vor Anwendung Aktualität prüfen.
Trimble – Fachvideo zu Stahlbau-Fertigungszeichnungen und Trimble – Fachwebinar zur Stahlbauplanung. Herstellermedien sind verlinkt, nicht als OER gekennzeichnet.
Dlubal – Einordnung der beiden eingebetteten Videos. Die Lehrvideos zeigen historische Softwarestände; Rechte bleiben beim Anbieter.

Bild- und Videonachweise (Dateibezeichnungen und Lizenzen entsprechen den referenzierten Wikimedia-Commons-Dateiseiten; keine Bearbeitungen durch diesen Kurs):

Medium	Quelle	Urheber	Recht und Hinweis
File:Steel frame structure.jpg	Wikimedia Commons	Wikideas1	CC0 1.0
File:Fachwerkplan.svg	Wikimedia Commons	JoKalliauer	CC BY-SA 4.0
File:I-Profil Querschnitt.svg	Wikimedia Commons	Cmuelle8, Bbanerje, Roulex 45	CC BY-SA 3.0
File:Stahldetail JoKalliauer.svg	Wikimedia Commons	JoKalliauer	CC BY-SA 4.0
File:Bolted joint bridge.jpg	Wikimedia Commons	Thermos	CC BY-SA 3.0
File:Stahl Details JoKa.svg	Wikimedia Commons	JoKalliauer	CC BY-SA 4.0
https://www.youtube.com/watch?v=T4o7uu8qlzI	Dlubal – Fachwerkhalle	Dlubal Software	Urheberrechtlich geschütztes Anbietervideo; keine freie Nachnutzung zugesagt
https://www.youtube.com/watch?v=eWjQoLxCgO0	Dlubal – Verbindungen	Dlubal Software	Urheberrechtlich geschütztes Anbietervideo; keine freie Nachnutzung zugesagt

Wikipedia-Vertiefung: Der deutschsprachige Artikel Stahlbau vermittelt Grundbegriffe, ersetzt jedoch weder Normtexte noch verbindliche Fachplanung.

Verknüpfte Lernbereiche

Weiterlernen kannst du im Berufsportal und über die fachlich benachbarten Kursverweise Lernfeld 8 SMT: Bauvorhaben planen sowie Lernfeld 7 SMT: Stahltreppen. Bei roten Links ist die jeweilige Kursseite noch nicht vorhanden; die Verbindung ist dann lediglich als Lernpfad vorgesehen.

Stahlbau und Fachrichtung SMT