Brücken
Brücken
Zi l Ziele
Die Kinder sollen
- Grundformen von Brücken kennen lernen,
- wichtige Konstruktionselemente von Brücken kennen lernen - wichtige Konstruktionselemente von Brücken kennen lernen,
- erste Einsichten in grundlegende statische Zusammenhänge gewinnen, - handwerkliche Fähigkeiten erweitern.
Brücken im Lebensumfeld der Kinder
• Sammlung _ Ausstellung verschiedener Brückenbilder oder - modelle. Fotos, Zeitungsausschnitte ....
modelle. Fotos, Zeitungsausschnitte ....
• Zunächst nach „kindereigenen“ Kriterien ordnen und gruppieren.
• Informationsplakate erstellen, evtl. Steckbriefe von den Brücken
Auftrag 1
• Nach dem Zusammentragen der Brückenfotos diese in einem Informationsplakat präsentieren und der
in einem Informationsplakat präsentieren und der
Klasse (hier dem Plenum) vorstellen.
Definition von Brücken
• Mit Brücken werden die Verkehrswege über Hindernisse z B Schluchten Flüsse geführt Hindernisse, z.B. Schluchten, Flüsse geführt.
D A fb i B ü k b t ht
• Der Aufbau einer Brücke besteht aus:
– einem Unterbau mit Widerlagern (Pfeiler, Stützen) Pylonen) und Fundamenten einem Überbau mit Haupttragwerk Auflagern und Fahrbahn
– einem Überbau mit Haupttragwerk, Auflagern und Fahrbahn
Definition von Brücken
... „Als Brücken gelten alle Überführungen eines Verkehrsweges über einen anderen Verkehrsweg, über ein Gewässer oder über 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!,
Brückenbauten
Der Überbau trägt die Fahrbahn bzw. Gleise.
Der Unterbau dient dazu, die Last der Brücke auf den Untergrund abzuleiten.
Brückenbauten
Kräfte und Ableitung
Auf Brückenbauten wirken unterschiedliche Kräfte
Auf Brückenbauten wirken unterschiedliche Kräfte
und Belastungen die konstruktiv aufgefangen werden
müssen.
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
Balkenbrücken (der älteste Brückentyp)
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 Brücken
entstanden frühe Brücken- konstruktionen aus Baum- stämmen oder
Steinplatten..
Belastung
Di B l t d T ä d h Z d D kk äft i t b i Die Belastung des Trägers durch Zug- und Druckkräfte ist bei Balkenbrücken besonders groß, sie biegen infolge der Belastung nach unten durch.
Die Ba stoffe Stahl nd Stahlbeton ermöglichten ar enorme 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 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 Verformungsfestigkeit von Dreiecken genutzt.
Kräfteverteilung bei einer Balkenbrücke
Die Bogenbrücke (+ Kragbogen)
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 St i i tli h lä H ltb k it ih B k i l l 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.
Kräfteverteilung Bogenbrücke
Die Fachwerkbrücke 1
Fachwerkbrücke
Die Fachwerkbrücke 2
Eine Fachwerkkonstruktion aus Eisen oder Holz liegt auf Pfeilern auf. Das Fachwerk trägt die Fahrbahn.
Die Kräfte werden über das Fachwerk Die Fachwerkkonstruktion kann auch
t d F h b h li
auf die Pfeiler übertragen.
unter der Fahrbahn liegen.
Hängebrücken 1
Hängebrücken 2
Hängebrücken stellen den zweitältesten Brückentyp dar Hängebrücken stellen den zweitältesten Brückentyp dar.
Einfache Urformen dieses Typs überbrücken auch heute noch, vor allem im tropischen Regenwald, tiefe Schluchten über beachtliche
Entfernungen Entfernungen.
Heute werden mit gewaltigen Stahlkonstruktionen bei minimalem Materialaufwand die größten Durchfahrtshöhen und die längsten Spannweiten aller Brückentypen erreicht
Spannweiten aller Brückentypen erreicht.
Die Fahrbahn ist dabei an stählernen Tragkabeln aufgehängt, die von hohen Stützen (Pylone) getragen werden. Vielschichtige
hohen Stützen (Pylone) getragen werden. Vielschichtige
Wechselwirkungen von Zug- und Druckkräften sowie die extreme Empfindlichkeit gegen Seitenwind machen die Konstruktion von Hängebrücken besonders kompliziert. g p
