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14.03.2008 BrückenBerthold Wulf

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Brücken

Die Postbridge, eine so genannte "Clapperbridge" imNationalpark Dartmoor/England (Heiner Gutsch)


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Brücken

Die Rialtobrücke in Venedig(pixelquelle.de)


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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.

Praktisches Vorgehen:


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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


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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


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Auftrag 1

• Nach dem Zusammentragen der Brückenfotos diesein einem Informationsplakat präsentieren und derKlasse (hier dem Plenum) vorstellen.


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Definition von Brücken

• Mit Brücken werden die Verkehrswege überHindernisse, 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


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Definition von Brücken

... „Als Brücken gelten alle Überführungen eines Verkehrswegesüber einen anderen Verkehrsweg, über ein Gewässer oder übertieferliegendes Gelände, wenn ihre lichte Weite zwischen denWiderlagern 2,00 m oder mehr beträgt. (...)“

(Definition nach DIN 1076 aus Verkehrsblatt-Dokument Nr. B5276 Vers. 07/97)

Sie wussten von nichts, die Römer!


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Brückenbauten

Der Überbau trägt dieFahrbahn bzw. Gleise.

Der Unterbau dient dazu,die Last der Brücke aufden Untergrund abzuleiten.


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Brückenbauten


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Kräfte und Ableitung

Auf Brückenbauten wirken unterschiedliche Kräfteund Belastungen die konstruktiv aufgefangen werdenmüssen.


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Die älteste Bauform von Brücken sind sicherlich die Balkenbrücken, denn dieNatur lieferte entsprechende Vorlagen in verschiedensten Formen, die leichtnachgeahmt werden konnten. Ein Baumstamm der zufällig so umgestürzt ist, dasser einen Bachlauf überbrückt, bot sicherlich schon vor Tausenden von JahrenAnschauungsunterricht für frühzeitliche Techniker. Auch Trittsteine im Flusskonnten miteinander verbunden werden und bildeten eine Balkenbrücke. Soentstanden frühe Brücken-konstruktionen aus Baum-stämmen oderSteinplatten..

Brückentypen

Balkenbrücken - (der älteste Brückentyp)


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Belastung

Die Belastung des Trägers durch Zug- und Druckkräfte ist beiBalkenbrücken besonders groß, sie biegen infolge der Belastungnach unten durch.Die Baustoffe Stahl und Stahlbeton ermöglichten zwar enormeFortschritte bei der Entwicklung von Balkenbrücken mit größerenSpannweiten, sie erhöhten aber auch deren Eigengewicht.So entstanden Fachwerkbrücken, deren Träger das hoheEigengewicht des Materials ausgleichen und somit die Stabilität derKonstruktionen erhöhen. Dabei wird die Verwindungs- undVerformungsfestigkeit von Dreiecken genutzt.


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Kräfteverteilung bei einer Balkenbrücke


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Die Bogenbrücke (+ Kragbogen)


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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 aufnehmenkönnen.

• Solche Materialien sind z.B. Sandstein, Granit oder in neuerer Zeit Beton.

• Die Bogenform versetzte die Techniker also in die Lage, durch die Verwendungvon Steinen eine wesentlich längere Haltbarkeit ihrer Bauwerke zu erzielen, alsdies z.B. mit einer Hängebrücke aus Lianen oder einer Balkenbrücke aus Holzmöglich gewesen wäre.


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Kräfteverteilung Bogenbrücke


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Die Fachwerkbrücke 1

Fachwerkbrücke


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Die Fachwerkbrücke 2

Eine Fachwerkkonstruktion aus Eisenoder Holz liegt auf Pfeilern auf. Das Fachwerk trägt die Fahrbahn.

Die Fachwerkkonstruktion kann auchunter der Fahrbahn liegen.

Die Kräfte werden über das Fachwerk auf die Pfeiler übertragen.


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Hängebrücken 1


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Hängebrücken 2

Hängebrücken stellen den zweitältesten Brückentyp dar.Einfache Urformen dieses Typs überbrücken auch heute noch, vor allemim tropischen Regenwald, tiefe Schluchten über beachtlicheEntfernungen.Heute werden mit gewaltigen Stahlkonstruktionen bei minimalemMaterialaufwand die größten Durchfahrtshöhen und die längstenSpannweiten aller Brückentypen erreicht.

Die Fahrbahn ist dabei an stählernen Tragkabeln aufgehängt, die vonhohen Stützen (Pylone) getragen werden. VielschichtigeWechselwirkungen von Zug- und Druckkräften sowie die extremeEmpfindlichkeit gegen Seitenwind machen die Konstruktion vonHängebrücken besonders kompliziert.


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Kräfteverteilung Hängebrücke


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Praxisteil

• Hier gibt es ein kleine Übersicht über dieerstellten Brückenmodelle von Kindern einer2. Klasse:

• 1. Kragbogenbrücke• 2. Bogenbrücke• 3. Hängebrücke


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Praxisteil


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Praxisteil


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Praxisteil


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Praxisteil


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Praxisteil


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Praxisteil


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Praxisteil


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Praxisteil


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Hängebrücken 2. Klasse


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Hängebrücken 2. Klasse

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