Holzbau Brücken. 1. Vorwort Abstract Einleitung Themenwahl Thesenformulierung Experimente...

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1 Inhaltsverzeichnis 1. Vorwort Abstract Einleitung Themenwahl Thesenformulierung Experimente Praktische Arbeit Geschichte der Brücke Form und Konstruktionen der Brücke Holzkonstruktion Bogenbrücke Schrägseilbrücke Hängebrücke Bewegliche Brücke Brücken in der Umgebung Schlusswort Quellenverzeichnis Bilder Texte Anhang Remo Strickler A3.1 Seite 1

2 1. Vorwort Die Arbeit entstand im letzten obligatorischen Schuljahr der Volksschule. Am Anfang wusste ich schon in welche Richtung es gehen wird. Da bin ich auf das Thema Brücke gestossen. Das Thema ist sehr vielseitig und es gibt viele verschiedene Arten von Brücken. Die Arbeit konnte frei gewählt werden und musste einen praktischen Teil beinhalten. Bei dieser Arbeit konnte ich mich mit dem Thema Brücke auseinandersetzen und habe dabei viel gelernt. 2. Abstract In meiner Arbeit geht es um verschiedene Arten von Brücken. Die Arbeit meiner IVA beginnt mit einem detaillierten und übersichtlichen Inhaltsverzeichnis. Anschliessender Einleitung, welche beschreibt wie ich zu diesem Thema gekommen bin und was ich mir unter individueller Vertiefungsarbeit vorgestellt habe. Der Inhalt meiner Individuellen Vertiefungsarbeit hat etwas mit meiner beruflichen Zukunft zu tun. Weiter wird über Konstruktionen der verschiedenen Brücken informiert mit verschiedenen Texten. Der Hauptpunkt meiner IVA bildet die Herstellung einer selbst konstruierten und gebauten Brücke. Zuletzt ist noch ein Quellenverzeichnis aufgeführt, welches zeigt von wo ich die Informationen und Bilder habe. Bei der Arbeit im praktischen Teil wurde ich von meinem Vater, Bruno Strickler, unterstützt. Er hat ein grosses und vielseitiges Fachwissen vom Bearbeiten von Holz, da er ein gelernter Schreiner ist. Remo Strickler A3.1 Seite 2

3 3. Einleitung 3.1 Themenwahl Ich habe das Thema gewählt, weil ich dabei mit Holz arbeiten kann und mich Brücken interessieren. Da es in unserer Umgebung auch viele neuere und ältere Brücken gibt. Zu Hause arbeite ich auch viel mit Holz und es macht mir Spass. Darum möchte ich Zimmermann lernen. Mir macht es auch Spass, wieder neue Dinge zu erfahren und vor allem auch das Arbeiten mit Maschinen. 3.2 Zielsetzung Mein Ziel am Anfang war sicher, etwas mit Holz zu bauen. Ich wusste nur noch nicht so genau, was ich mit Holz bauen sollte, bis ich auf die Idee kam, eine Holzbrücke zu bauen. Die Brücke sollte einen eher älterer Baustil haben. 3.3 Thesenformulierung Ich kann anhand von selbst gebauten Papierbrücken, herausfinden, welches die stabilste ist. Und danach eine ca. 90cm lange Modellbrücke selber planen und bauen. Remo Strickler A3.1 Seite 3

4 4. Experimente Bei meiner IVA habe ich zuerst verschiedene Experimente mit Papierbrücken gemacht und geschaut, welches die Stabilste ist. Die erste Brücke baute ich mit Rollen, da habe ich zwei A3 Blätter genommen und zusammengeklebt. Zur Stabilisation habe ich noch kleine, eng zusammengerollte Röhrchen in die Mitte der Brücke geschoben. Das es mir einfacher ging zum Rollen, habe ich am Anfang zwei Stifte genommen, mit denen ging es mir viel besser. Als ich die Brücke dann fertig hatte, begann ich mit dem Experimentieren, was die Brücke aushält. Dies versuchte ich mit 1.7kg schweren Pflastersteinen. Ich habe diese zwischen zwei Böcklein mit einem Durchmesser von 60cm platziert. Dass der Boden nicht kaputt geht, wenn die Steine runterfallen, habe ich Karton und zwei Wolldecken hingelegt. Die erste Brücke mit den Rollen brach beim achten Stein ein, das heisst, sie hielt insgesamt 13,6kg. Das ist etwa so schwer wie ein zweijähriges Kind. Wie man auf dem Bild sehen kann, brach die Brücke aufgrund des Turmes, der sich nicht mehr im Gleichgewicht halten konnte, auf die Seite ein. Als ich den sechsten Stein auf beigen wollte, verlor der Turm die Balance, so musste ich die weiteren Steine auf der Seite hinlegen. Die zweite Brücke baute ich mit Dreiecken, die ich mit Hilfe einer schmalen Holzlatte falzte. Das ging eigentlich noch recht gut. Am Schluss gab ich einen Strich Leim dazu, dass sie auch halten. Als ich diese Brücke fertig hatte, machte ich bei der Brücke das Experiment. Bei dieser Brücke dachte ich mir, dass sie nicht so viel aushalten würde, wie die erste Brücke. Als ich dann einen Stein nach dem anderen darauf legte, brach diese Brücke beim dritten Stein ein, das sind 5.1kg. Diese Brücke brach auf eine sehr spektakuläre Art und Weise ein, wie man auf dem nebenstehenden Bild sehen kann. Remo Strickler A3.1 Seite 4

5 Bei der dritten Brücke klebte ich zwei A3 Blätter zusammen, dass sie 70cm lang wird. Die falzte ich wie eine Handorgel immer auf die andere Seite. Als ich eine fertig hatte, machte ich viele kleine Rollen, die für mehr Stabilität sorgen sollten. Dass die Röhrchen nicht rausfallen, musste ich am Anfang und Ende noch ein Klebeband montieren. Als ich diese auch fertig hatte, kam noch eine Schicht gefalztes Papier dazu. Dann mit der dritten fertigen Papierbrücke machte ich auch, wie bei den ersten beiden, das Experiment wie viel sie aushält. Wie man auf dem Bild sehen kann ist die Brücke nicht stabil genug. So ist sie zusammen gestürtzt, da die 3.4kg zu schwer waren für diese Konstruktion. 5. Praktische Arbeit Als praktische Arbeit machte ich eine Modellbrücke die etwa 90cm wird. Am Anfang habe ich mir Gedanken gemacht, wie ich die Brücke bauen werde. Ob es eine vom Stil her ältere oder eine neuere Brücke wird. Ich habe mir ein paar Skizzen gemacht und habe mir gesagt, dass es eine ältere Konstruktion gibt. Danach habe ich mir genauere Zeichnungen gemacht mit der Bemassung, die es mal werden soll. Als ich dann wusste, wie die Brücke werden soll habe ich begonnen mit aufzeichnen. Als Material benutzte ich normales Dreischichtholz. Als alles aufgezeichnet war, habe ich die Stichsäge genommen und begann auszusägen. Es ging eigentlich recht gut. Ausser die ersten Schnitte kamen schräg heraus, da ich am Anfang ein zu kurzes Sägeblatt genommen hatte. Die Brücke baute ich dann auch noch mit einem Dach. Für das Dach, die Seite und den Boden nahm ich eine Sperrholzplatte. Remo Strickler A3.1 Seite 5

6 6. Geschichte der Brücke Das meiste verwendete Material zum Bau der Brücken war bis zum 19 Jahrhundert Holz. So hatten sie viele Brücken aus Zypressen und Zedernholz gebaut, was wild wächst. Dies waren vor allem im 6. Jahrhundert die Babylonier. Die Römer bauten als nächstes im 18. Jahrhundert Brücken aus Naturstein und Beton, die natürlich auch mehr Stabilität besitzen, als die Holzbrücken und darum konnte man so auch längere Brücken bauen. Während der Industrialisierung um das Jahr 1860 herum kam der noch unbekannte Baustoff Gusseisen auf. Von dieser Art bauten sie die erste Brücken in England in Shropshire die sogenannte Ironbridge. Diese wurde 1779 erbaut und hatte eine Stützweite von 30 Metern. Mit der Entwicklung des Gusseisens kam das zähere und zugfestere Material Schmiedeeisen auf. Mit diesem Material konnten sie lange Kettenhängebrücken bauen und so konnte man auch über breitere Flüsse gelangen. Eine der ersten mit solchem Material gebauten Brücke war die Menai-Brücke, die in Wales von 1818 bis 1826 gebaut wurde und mit einer Hauptstützweite von 177 Metern und einer Gesamtlänge von 521 Metern auch schon recht lange war für diese Zeit. Der zweite moderne Baustoff war Beton, den sie für Bogenbrücken als Stampfbeton eingesetzt haben wurde von Joseph Monier die erste Eisenbetonbalkenbrücke hergestellt, die auf einem Landsitz über einen Bach führte. Anfang des 20. Jahrhunderts wurden insbesondere die Bogenbrücken als Eisenbetonbrücken gebaut, so zum Beispiel die Salginatobelbrücke die 1930 gebaut wurde und eine Stützweite von 90 Meter hatte. Nach dem zweiten Weltkrieg kam mit dem Spannbeton ein weiterer wichtiger Baustoff auf. Mit diesem Material konnten sie schlanke Betonbrücken bauen. Es ist von Vorteil, dass man so längere Stützweiten erreichen konnte. Das heisst, man muss weniger Stützen bauen und somit spart man an Baumaterial. Eine solche Brücke ist zum Beispiel die Rheinbrücke-Bendorf, die 1965 erbaut wurde und den Rhein mit einer Stützweite von 208 Metern überquert. Somit ist sie die Balkenbrücke mit der längsten Stützweite. Dieser Rekord wurde aber von den heutigen, modernen Brücken geknackt. Jetzt ist sie aber doch noch Rekordhalterin von Deutschland. Als der Spannbeton aufkam, machten sie während der gleichen Zeit auch im Stahlbau einen technischen Fortschritt. Die Schrägseilbrücken kamen auf. Eine der ersten Brücken dieser Art bauten sie in Düsseldorf, die Theodor-Heuss-Brücke. Diese wurde 1957 erbaut und war mit einer Gesamtlänge von 914 Metern und einer Stützweite von 260 Metern auch schon sehr lange. Nur dank den vorher erfundenen Seilbrücken konnten derartige Bauwerke gebaut werden. Remo Strickler A3.1 Seite 6

7 7. Form und Konstruktionen der Brücke 7.1 Holzkonstruktion Eine der ältesten und bekanntesten Konstruktion war die Holzbrücke. So sieht man in der Zentralschweiz auch häufig solche Brücken. Die wohl Berühmtesten sind wahrscheinlich die Kappelbrücke in Luzern und die Suworowbrücke im Muotathal. Diese haben einen sehr traditionellen und speziellen Baustil war auf der Kappelbrücke ein Feuer ausgebrochen und darum mussten sie die Stelle wieder renovieren. Die Stellen an denen das Feuer gewütet hat, sieht man heute noch, weil man da frisches Holz verwendete und der Unterschied vom neuen Holz zum alten Holz markant ist. 7.2 Bogenbrücke Die Bogenbrücke ist auch eine sehr alte Brückenkonstruktion. Schon die alten Römer bauten mit dieser Konstruktion mehrere hundert Meter lange Viadukte. Mit denen sie Wasser von der einen auf die andere Seite beförderten. Der Bogen einer Bogenbrücke dient vor allem zur Verteilung und Abnahme des Druckes, dem sie standhalten muss. Es gibt Bogenbrücken, bei denen die Fahrbahn über dem Bogen ist, aber es gibt auch solche, bei denen eine sogenannte unterliegende Fahrbahn ist. Man kann sie für Autos und Züge gebrauchen. In der Schweiz sind sie momentan am Bau der längsten Bogenbrücke der Schweiz beschäftigt mit der Taminabrücke, die von Valens nach Pfäffers führt. Der Spatenstich für diese Brücke war am 28. März Sie ist 200 Meter über dem Talboden und führt über 417 Meter auf die andere Seite. Remo Strickler A3.1 Seite 7

8 7.3 Schrägseilbrücke Das Verwendungsgebiet der Schrägseilbrücke dient vor allem zur Überquerung breiterer Gewässer und Tallandschaften. Mit den Schrägseilen können Stürzweiten von 200m bis ca. 1000m erreicht werden. So zum Beispiel die Golden Gate Bridge in San Francisco. Da diese Brücke nur zwei Stützen hat, nennt man sie auch eine zweihüftige Schrägseilbrücke. Diese Brücken werden nicht nur zur Verwendung von Strassenverkehr verwendet, sie kann dank ihrer hohen Steiffestigkeit auch im Eisenbahnverkehr eingesetzt werden. Zum Bau einer solchen Brücke benötigt man Stützen, die Fahrbahn und die Seile die den Druck auf die Stützen verteilt. Die längste Schrägseilbrücke der Welt ist das Viaduc de Millau in Südfrankreich. Sie ist 2460m und der höchste Pfeiler dieser Brücke ist 343m Hoch. Das heisst, sie ist 16m höher als die Spitze des Eiffelturms. Die Brücke hat eine 4,2m hohe und eine 32m breite Fahrbahn. Am höchsten Punkt fahren die Autofahrer 270m über dem Tal. Die Bauzeit dieser Brücke betrug drei Jahre von 2001 bis Und das war sicherlich eine der spektakulärsten Baustellen der Welt. 7.4 Hängebrücke Die Hängebrücke besteht aus Stützen, Seilen und an einer daran hängenden Fahrbahn. Das Verwendungsgebiet der Hängebrücke ist vor allem die Überquerung von breiteren Gewässern. Sie wird ausschliesslich von Autos und Lkws verwendet, da die mehrere hundert Tonnen schweren Züge zu schwer wären. Früher wurden anstatt Seile auch Ketten verwendet. Wenn es stark windet oder stürmt, kann so eine Brücke schnell ins Wackeln geraten oder sogar zum Einsturz, so zum Beispiel die Tacoma-Narrows-Brücke, die sehr schmal und niedrig gebaut wurde, die aufgrund heftiger Windverhältnissen schlussendlich spektakulär einstürzte. Remo Strickler A3.1 Seite 8

9 Eine eher kleine Hängebrücke gibt es auch in Österreich im Piz Tal, die Benni Raich Brücke. Dort führt sie über ein Tal mit einem Fluss. Die Brücke wird dort auch zum Bungee Jumping verwendet, wo sie 94m in die Tiefe stürzen können. Damit ist sie die höchste Fußgänger Hängebrücke Österreichs. Sie wurde erst zwei Jahre nach der Fertigstellung für Bungee Jumping genutzt und in der Zeit vor allem für Fussgänger genutzt, die über eine 137,7m lange Brücke gehen konnten. 7.5 Bewegliche Brücke Unter beweglicher Brücke versteht man, dass die ganze Brücke oder nur ein Teil dieser Brücke bewegt werden kann. Zum Beispiel wenn die Brücke zu wenig Platz für eine Durchfahrt mit einem Schiff bietet. Dann kann man sie auf verschiedene Art und Weise bewegen. Die wohl bekannteste bewegliche Brücke ist die Tower Bridge in London, die am 21.Juni 1896 gebaut und am 30.Juni 1894 eröffnet wurde. Die Tower Bridge ist eine Klappbrücke, die von dampfbetriebenen Pumpen gehoben und gesenkt wird. Die Brücke wird immer seltener geöffnet, aber immer noch fast drei Mal am Tag, das heisst ca mal im Jahr. Im Extremfall, wenn ein grosses Kreuzfahrtschiff die Brücke passieren will, kann man die beiden Fahrbahnhälften auf maximal 86 Grad anheben, also fast rechtwinklig. Eine technische Meisterleistung Ende des 19. Jahrhunderts beim Bau der Tower Bridge war, dass man die Brücke mit zwei Kolbendampfmaschinen (je 360 PS) in einer Minute hoch und wieder runter klappen konnte. Die Pfeilerhöhe der Tower Bridge beträgt 65 Meter was vier Meter länger als die Stützweite ist. Im Jahre 1942, zur Zeit des 2. Weltkrieges, kam im Falle eines Fliegerbombenangriffs und der Beschädigung einer Kolbendampfmaschine eine zweite Maschine zum Einsatz die allerdings nur 150 PS leistet. Remo Strickler A3.1 Seite 9

10 Hier ein paar Beispiele verschiedener beweglichen Brücken: Klappbrücke Faltbrücke Die beiden Hälften werden nach, oben geklappund das Schiff kann durch. Die Brücke wird auf eine gefalzt das der Seeweg frei für die Schiffe ist Drehbrücke Hubbrücke Die Brücke dreht sich auf eine Seite ab, dass die Schiffe rechts oder links durch können. Die Brücke wird auf beiden Seiten angehoben. Senkbrücke Wippbrücke Bei dieser Brücke senkt sich die Fahrbahn unter den Wasserspiegel.. Die Wippbrücke funktioniert ähnlich wie die Klappbrücke. Remo Strickler A3.1 Seite 10

11 Von den beweglichen Brücken gibt es auch welche für Fussgänger. Die wahrscheinlich bekannteste bewegliche Fußgängerbrücke ist die Zugbrücke. Das ist auch eine der ältesten da sie schon früh bei Burgen über Wassergräben geführt hat. Auch eine ist die Schubbrücke die schiebt sich auf eine Seite wenn der Seeweg frei sein muss. Eine sehr spezielle Brücke ist die Rollbrücke. Man braucht sie auch vor allem für Fussgänger, da eine Autofahrban sie sehr belasten würde. Denn bei Gebrauch rollt sie sich zusammen auf eine Seite. 8. Brücken in der Umgebung In unserer Umgebung hat es sehr viele kleinere und grössere Brücken da wir auch über viel Gewässer verfügen. Eine sehr alte und auch bekannte Brücke befindet sich im Muotathal, die Suworow-Brücke. Da sie faule Balken entdeckten, musste die Suworowbrücke restauriert werden und war während dieser Zeit gesperrt. Nun nach der Restauration ist sie wieder für den Verkehr zugelassen und voll belastungsfähig. Auch eine Brücke die sehr in der Nähe ist, ist die Bibereggbrücke im Rothenthurm. Diese Brücke überquert die Steiner Aa und ist mit Baujahr 1992 ist sie einiges jünger als die Suworowbrücke. Diese Brücke bauten sie auch mit Holz einfach, mit einer moderneren Konstruktion(siehe Bild rechts). Da sie auch mehr Belastung tragen muss. Eine auch bekannte Brücke ist die Lorzentobelbrücke in Menzingen, Zug. Von den Tobelbrücken gab es drei verschiedene. Die erste war auch eine Holzbrücke mit Baujahr 1759 dann kam eine Bogenbrücke die aber Risse aufzeichnete. So bauten sie letztendlich noch eine dritte Brücke. Die neuste Brücke ist 60 Meter gross. Die beiden neueren Lorzentobelbrücken sind aber nicht nur durch positive Schlagzeilen bekannt. Auch darum weil sie im Verhältnis hohe Suizidrate haben. Dagegen machte der Kanton auch etwas und stationierte an beiden Seiten ein Nottelefon wo Personen die dringend Hilfe brauchen anrufen können. Auch eine sehr bekannte Brücke ist im Sattel die Raiffeisen Skywalk. Diese Brücke ist mit 374 Meter aktuell die längste Fußgänger Hängebrücke Europas. Das ist auch eine sehr neue und moderne Brücke da sie Breiten von 90cm 180cm aufweist können sogar Rollstuhlfahrer diese Attraktion genießen. Am höchsten Punkt der Brücke ist sie ca. 58 Meter über dem Boden und somit fast so hoch wie die Lorzentobelbrücke. Eine sehr spezielle Brücke ist die Hohe Brücke in Flüeli-Ranft. Sie ist mit einer Höhe von 100m auch gerade die höchste gedeckte Holzbrücke Europas. Remo Strickler A3.1 Seite 11

12 Diese Brücke wurde 1943 während des Weltkrieges von 16 Wehrmännern erbaut und ist 48 Meter lang. Innert 36 Tagen verbauten diese: 150 Kubikmeter Holz, 4800 kg Schrauben, 3000 kg Nägel, 3900 Ringdübel und Holzschindel. 9. Schlusswort Mir persönlich gefiel die IVA recht gut. Ich fand es auch hilfreich da sie auch etwas mit meinem Beruf als Zimmermann zu tun hat. Vor der IVA wusste ich noch nicht viel über die verschiedenen Brücken und Konstruktionen. Da weiß ich jetzt auch mehr über die Brücken da ich mich intensiv mit dem Thema auseinander gesetzt habe. Es war für mich eine gute Lebenserfahrung eine Arbeit über mehrere Monate selber zu machen und gestalten. Die Brücke die ich gebaut habe gefällt mir gut und ich habe nun etwas das ich mit vollem Stolz präsentieren darf. Das Arbeiten an der Brücke hat mir sehr gefallen da ich auch verschiedene Maschinen gebrauchen konnte und ich nun ein besseren Umgang mit diesen habe. Mit diesen Worten möchte ich mich auch noch bei meinem Vater bedanken der mir während der IVA sehr viele Tipps und Tricks gegeben hat. Remo Strickler A3.1 Seite 12

13 10. Quellenverzeichnis 10.1 Bilder Abbildung 1: Abbildung 2,3,4,5,6: selber geschossen Abbildung 7: Kapellbr%C3%BCcke.jpg Abbildung 8: Abbildung 9: Abbildung 10,11,12,13,14,15: Abbildung 16: bb_3_suworowbruecke_innen_jzu_2011.jpg&md5=6aa a934b88a116b53 d69e2d931d2d2c5b&parameters%5b0%5d=yto0ontzoju6indpzhroijtzojq6ijgwm G0iO3M6NjoiaGVpZ2h0IjtzOjQ6IjYw&parameters%5b1%5d=MG0iO3M6NzoiYm9ke VRhZyI7czo0MToiPGJvZHkgc3R5bGU9Im1hcmdpbjowOyBi&parameters%5b2%5d= YWNrZ3JvdW5kOiNmZmY7Ij4iO3M6NDoid3JhcCI7czozNzoiPGEgaHJlZj0iamF2&pa rameters%5b3%5d=yxnjcmlwddpjbg9zzsgpoyi%2bihwgpc9hpii7fq%3d%3d Abbildung 17: Texte besucht am besucht am Andere Texte: Selber studiert und geschaffen Remo Strickler A3.1 Seite 13

14 11. Anhang Datum Tätigkeit/Ereignis Wer/wo Min IVA-Information &,,Kick-off Alle/ MPSR IVA Auftragsstudium & -klärung Klassenweise Erste Papierbrücke gemacht (Übung) Ich/zu Hause Papierbrücke mit Rollen Ich/MPSR Papierbrücke mit Dreiecken Ich/MPSR Letzte Brücke gemacht Ich/MPSR Geschichte der Brücke recherchiert und geschrieben Ich/MPSR Skizze für Bau der Brücke gemacht Ich/zu Hause Einzeichnen auf der Platte zum ausschneiden Ich/zu Hause Beide Seiten ausschneiden und schleifen Ich/zu Hause Schriftlicher Teil Ich/zu Hause Experimentieren Ich/zu Hause Schriftlicher Teil Ich/zu Hause Einzeichnen ausschneiden Dach Ich/zu Hause Auf den Seiten eingeschnitten für Boden Ich/zu Hause Schriftlicher Teil Ich/MPSR Schriftlicher Teil Ich/MPSR Schriftlicher Teil Ich/MPSR Schriftlicher Teil Ich/zu Hause Schriftlicher Teil Ich/zu Hause Dach fertig, Boden ausgeschnitten und Verkleidung Ich/zu Hause Brücke zusammengebaut und Dach angefangen Ich/zu Hause 120 Total h Remo Strickler A3.1 Seite 14

15 Remo Strickler A3.1 Seite 15