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Brückenbau - allgemein |
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Ohne es oft zu merken überqueren wir täglich nahezu unbewusst ein Vielzahl von Brücken. Sei es auf dem Weg zur Arbeit mit dem Fahrrad oder bei der Reise in den Sommerurlaub ans Meer. Neben den kleinen Fußgängerbrücken im Park überspannen riesige Autobahnbrücken ganze Täler oder Buchten. Manche von ihnen sind eher unauffällig und unscheinbar, andere prägen das Stadt- oder Landschaftsbild. Brücken können massiv und schwer wirken oder nahezu schwebend und leicht ein Hindernis überwinden. Dabei spielt auch das verwendete Baumaterial, das sich regional deutlich unterscheiden kann, eine entscheidende Rolle.
Will man sich einen Überblick über die Vielzahl der Brücken verschaffen, so lohnt es sich, in einem ersten Schritt Fotos verschiedenster Brücken zu betrachten. Am besten man ordnet die Fotos dann chronologisch nach dem Baujahr. Was hat sich über die Jahrhunderte verändert? Wie haben sich in dieser Zeit die Brückenformen und -konstruktionen verändert?
• Auf den ersten Blick erkennt man, dass sich die Dimensionen der Brücken deutlich verändert haben. War es früher technisch nur möglich kleinere Hindernisse mit einer Brücke zu überqueren, so ist es heute Stand der Technik Brücken mit mehreren tausend Metern Spannweite zu konstruieren
• Vor Jahrtausenden dienten Brücken in erster Linie der Bevölkerung um von einem Ort zu anderen ohne Barriere zu gelangen. Später kamen zur Wasserversorgung der Städte sogenannte Aquädukte mit ihren Wasserleitungen hinzu. Heute nutzen wir sorglos mehrspurige Autobahn- und Eisenbahnbrücken. Selbst Brücken für Kanalschiffe werden seit Jahrzehnten erfolgreich gebaut.
• Betrachtet man die verwendeten Baumaterialien, so erkennt man auch hier eine Veränderung. Neben den natürlichen Materialien wie Naturstein und Holz werden heute aufgrund ihrer Festigkeit und ihrer einfachen Verarbeitung vor allem Stahl und Beton verbaut.
• Durch diese Baumaterialien haben sich auch die Konstruktionstypen der Brücken verändert. Bis heute trifft man zwar die Grundform des Brückenbaus, den Bogen, in zahlreichen Abwandlungen wieder, allerdings wird dieser häufig mit Stahlseilen abgespannt. Vor allem bei großen Spannweiten sind Seilkonstruktionen unabdingbar.
• Schon immer sind Brücken spektakuläre Bauwerke, die eine Landschaft oder Stadt prägen können. Brücken werden häufig als schöne und ästhetische Bauwerke empfunden, die nicht umsonst zu Motiven für Postkarten werden. Mit der Auswahl der Brückenkonstruktion sind auch häufig Aussagen der Bauträger verbunden. Will ich eine schlichte Straßenbrücke bauen oder möchte ich mit der Brückenkonstruktion die technische Kompetenz, den Reichtum oder den ästhetischen Anspruch einer Stadt oder Region unterstreichen.
• Nicht zuletzt spielen bei der Wahl der Brückenkonstruktion die Kosten eine Rolle. Dabei sind nicht nur die Baukosten zu bedenken. Auch Renovierungs- und Unterhaltungskosten müssen vor dem Bau einer Brücke beachtet werden.
Brücken überwinden nicht nur Hindernisse wie Flüsse, Straßen oder Eisenbahnlinien, Brücken verbinden auch Völker und Kulturen. Immer schon haben Brücken den Austausch von Wissen, kulturellen Errungenschaften und nicht zuletzt Waren gefördert. Somit kommt dem Brückenbau auch immer eine politische und humanistische Dimension zu. Brücken sind faszinierend!
Warum nutzen wir heute aber sorglos Brücken? Warum überkommt uns nicht ein Gefühl der Angst wenn wir mit dem Auto, dem Zug oder dem Fahrrad über Brücken fahren? Warum haben wir keine Bedenken, dass Brücken einstürzen können? Die Antwort ist einfach! Es ist sehr unwahrscheinlich, dass Brücken plötzlich einstürzen. Selbst Erdbeben und Stürme überstehen Brücken oft unbeschadet!
Zahlreiche Bauingenieure sind verantwortlich für die heutige Sicherheit im Brückenbau. Aufwändige Experimente und langwierige Tests sind nötig, um die Tragfähigkeit der anschließenden Konstruktion sicher zu stellen. Baumaterialien werden in undenkbaren vielen Versuchen auf ihre Materialeigenschaften wie etwa Festigkeit und Beständigkeit untersucht. Dank leistungsfähigen Computern können auch anspruchsvolle Berechnungen und Kraftanalysen zeitnah durchgeführt werden. Ebenso helfen Computer bei der Erstellung von technischen Zeichnungen und Bauplänen. Neben Kreativität und Ideenreichtum müssen Brückenbauer mit einem großen Handwerkskasten an technischem Wissen und naturwissenschaftlichen Fertigkeiten ausgestattet sein.
Der naturwissenschaftliche Hintergrund des Brückenbaus bildet ein Teilgebiet der Mechanik, genauer gesagt der Statik. Das ist die Lehre von den Kräften im Gleichgewicht. Dabei geht es nicht wie in der Kinetik um die Bewegung der Körper. Kräfte die an einem Körper angreifen oder auf ihn wirken führen also nicht zu Beschleunigungen, sondern führen möglicherweise zu Verformungen.
Entwerfe und konstruiere in kleinen Teams eine technische Vorrichtung, die einen Styropor-Ball von einer Position senkrecht über dem „Startfeld“ in das vorgegebene „Zielfeld“ befördern kann!
• Nur die unten aufgelisteten Materialien und Hilfsmittel stehen für den Bau der Vorrichtung zur Verfügung!
• Die Bauzeit beträgt 35 Minuten! In dieser Zeit dürfen keine Tests auf dem aufgebauten Prüfstand durchgeführt werden.
• Insgesamt dürfen 3 Versuche zur Demonstration der Vorrichtung vorgeführt werden. Dabei darf jeder Versuch höchsten 2 Minuten dauern.
• Die Versuche werden von einem Teammitglied durchgeführt! Alle anderen Teammitglieder müssen einen Mindest-abstand zum Prüfstand einhalten.
Wertung:• Die Anzahl der erfolgreichen Versuch wird gewertet.
• Bei mehreren Teams mit gleicher Anzahl erfolgreicher Versuche entscheidet, welches Team weniger Materialien verwendet hat. Deshalb sind die Reste gut aufzubewahren!
• Gelingt keinem Team die Platzierung des Styropor-Balls im Zielfeld, so gewinnt das Team mit dem dichtesten Auftreffpunkt am Zielfeld!
Materialien und Hilfsmittel:| 1 Styropor-Ball | 1 Stange Knete | 1 Kugelschreiber |
| 1 Tennis-Ball | 1 Lineal | 2 Baltt Papier DIN A4 |
| 15 Schaschlikspieße | 2m Paketschnur | 3 Gummies |
| 1 Rolle Tesafilm | 2 Teelichter | 1 Schere |
