Brücken. Die Postbridge, eine so genannte "Clapperbridge" im Nationalpark Dartmoor/England (Heiner Gutsch) Brücken Berthold Wulf

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1 Brücken Die Postbridge, eine so genannte "Clapperbridge" im Nationalpark Dartmoor/England (Heiner Gutsch) 1

2 Brücken Die Rialtobrücke in Venedig (pixelquelle.de) 2

3 Ziele Die Kinder sollen - Grundformen von Brücken kennen lernen, - wichtige Konstruktionselemente von Brücken kennen lernen, - erste Einsichten in grundlegende statische Zusammenhänge gewinnen, - handwerkliche Fähigkeiten erweitern. 3

4 Brücken im Lebensumfeld der Kinder Sammlung _ Ausstellung verschiedener Brückenbilder oder - modelle. Fotos, Zeitungsausschnitte... Zunächst nach kindereigenen Kriterien ordnen und gruppieren. Informationsplakate erstellen, evtl. Steckbriefe von den Brücken 4

5 Steckbrief einer Brücke Brücke im Klettergerüst Typ: Hängebrücke Material: Holz und Eisen (Holzpfähle, Holzplanken, Eisenketten) Ort: Schulhof der Grundschule Spannweite: 2,80 m Höhe: 90 cm Funktion: Spielbrücke Was wird überbrückt? Rindenmulch 5

6 Auftrag 1 Nach dem Zusammentragen der Brückenfotos diese in einem Informationsplakat präsentieren und der Klasse (hier dem Plenum) vorstellen. 6

7 Definition von Brücken Mit Brücken werden die Verkehrswege über Hindernisse, z.b. Schluchten, Flüsse geführt. Der Aufbau einer Brücke besteht aus: einem Unterbau mit Widerlagern (Pfeiler, Stützen, Pylonen) und Fundamenten einem Überbau mit Haupttragwerk, Auflagern und Fahrbahn 7

8 Definition von Brücken... Als Brücken gelten alle Überführungen eines Verkehrsweges über einen anderen Verkehrsweg, über ein Gewässer oder über tieferliegendes Gelände, wenn ihre lichte Weite zwischen den Widerlagern 2,00 m oder mehr beträgt. (...) (Definition nach DIN 1076 aus Verkehrsblatt-Dokument Nr. B5276 Vers. 07/97) Sie wussten von nichts, die Römer! 8

9 Brückenbauten Der Überbau trägt die Fahrbahn bzw. Gleise. Der Unterbau dient dazu, die Last der Brücke auf den Untergrund abzuleiten. 9

10 Brückenbauten 10

11 Kräfte und Ableitung Auf Brückenbauten wirken unterschiedliche Kräfte und Belastungen die konstruktiv aufgefangen werden müssen. 11

12 Brückentypen Balkenbrücken - (der älteste Brückentyp) Die älteste Bauform von Brücken sind sicherlich die Balkenbrücken, denn die Natur lieferte entsprechende Vorlagen in verschiedensten Formen, die leicht nachgeahmt werden konnten. Ein Baumstamm der zufällig so umgestürzt ist, dass er einen Bachlauf überbrückt, bot sicherlich schon vor Tausenden von Jahren Anschauungsunterricht für frühzeitliche Techniker. Auch Trittsteine im Fluss konnten miteinander verbunden werden und bildeten eine Balkenbrücke. So entstanden frühe Brückenkonstruktionen aus Baumstämmen oder Steinplatten.. 12

13 Belastung Die Belastung des Trägers durch Zug- und Druckkräfte ist bei Balkenbrücken besonders groß, sie biegen infolge der Belastung nach unten durch. Die Baustoffe Stahl und Stahlbeton ermöglichten zwar enorme Fortschritte bei der Entwicklung von Balkenbrücken mit größeren Spannweiten, sie erhöhten aber auch deren Eigengewicht. So entstanden Fachwerkbrücken, deren Träger das hohe Eigengewicht des Materials ausgleichen und somit die Stabilität der Konstruktionen erhöhen. Dabei wird die Verwindungs- und Verformungsfestigkeit von Dreiecken genutzt. 13

14 Kräfteverteilung bei einer Balkenbrücke 14

15 Die Bogenbrücke (+ Kragbogen) 15

16 Die Bogenbrücke (+ Kragbogen) Hier fehlen die Zugspannungen. Daher konnten beim Bau von echten Bogenbrücken Materialien verwendet werden, die zwar sehr starke Druckkräfte aber nur geringe Zugkräfte aufnehmen können. Solche Materialien sind z.b. Sandstein, Granit oder in neuerer Zeit Beton. Die Bogenform versetzte die Techniker also in die Lage, durch die Verwendung von Steinen eine wesentlich längere Haltbarkeit ihrer Bauwerke zu erzielen, als dies z.b. mit einer Hängebrücke aus Lianen oder einer Balkenbrücke aus Holz möglich gewesen wäre. 16

17 Kräfteverteilung Bogenbrücke 17

18 Die Fachwerkbrücke 1 Fachwerkbrücke 18

19 Die Fachwerkbrücke 2 Eine Fachwerkkonstruktion aus Eisen oder Holz liegt auf Pfeilern auf. Das Fachwerk trägt die Fahrbahn. Die Kräfte werden über das Fachwerk auf die Pfeiler übertragen. Die Fachwerkkonstruktion kann auch unter der Fahrbahn liegen. 19

20 Hängebrücken 1 20

21 Hängebrücken 2 Hängebrücken stellen den zweitältesten Brückentyp dar. Einfache Urformen dieses Typs überbrücken auch heute noch, vor allem im tropischen Regenwald, tiefe Schluchten über beachtliche Entfernungen. Heute werden mit gewaltigen Stahlkonstruktionen bei minimalem Materialaufwand die größten Durchfahrtshöhen und die längsten Spannweiten aller Brückentypen erreicht. Die Fahrbahn ist dabei an stählernen Tragkabeln aufgehängt, die von hohen Stützen (Pylone) getragen werden. Vielschichtige Wechselwirkungen von Zug- und Druckkräften sowie die extreme Empfindlichkeit gegen Seitenwind machen die Konstruktion von Hängebrücken besonders kompliziert. 21

22 Kräfteverteilung Hängebrücke 22

23 Praxisteil Hier gibt es ein kleine Übersicht über die erstellten Brückenmodelle von Kindern einer 2. Klasse: 1. Kragbogenbrücke 2. Bogenbrücke 3. Hängebrücke 23

24 Praxisteil 24

25 Praxisteil 25

26 Praxisteil 26

27 Praxisteil 27

28 Praxisteil 28

29 Praxisteil 29

30 Praxisteil 30

31 Praxisteil 31

32 Hängebrücken 2. Klasse 32

33 Hängebrücken 2. Klasse 33

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