Broer Veiledning for bygging av broer
Prøv deg som brobygger! Med ConTre byggesett kan du bygge modeller av forskjellige brokonstruksjoner. Tekst og foto JJJ Consult AS
ConTre ConTre modellbyggesett Klassesett Brokasse Byggesettes deler finner du i fine trekasser med inndeling. Med disse bygningselementene kan du etter tegninger sette sammen hele 8 forskjellige I brotyper som fagverksbroer, buebroer, flytebro, henge eller skråstagsbro samt fritt-frembyggbro. Men du kan også konstruere din egen bro med de delene som er tilgjengelige. I tillegg er det brolitteratur. Brokassene er spesielt egnet som klassesett.
Enkeltsett Broer Enkeltsett fagverksbro Det er også laget enkeltsett av to typer fagverk og en buebro. Disse settene er egnet som en start på brobyggekunsten. Enkeltsettene er pakket i spesiallagede esker. Deler til en spesifikk brotype ligger i esken sammen med en enkel byggeveiledning. Nærmere opplysninger om enkeltsettene og om bestilling finner du på ConTre s hjemmeside http://www.contre.no/
Broer som du kan bygge med et brobyggesett Du kan bygge mange (8) typer broer samtidig med delene i Brokassen Fagverksbro 1 Fagverksbro 2 Fagverksbro3 Stavbuebro enten m kjørebane over eller under Flytebro Hengebro eller skråstagsbro Buebro Frittframbyggbro
Bygg en bro Generell brukerveiledning Broer er et egnet tema hvor det er mulig å illustre anvendelsen og kombinasjon av kunst, håndverk og teknologi. Brobygging kan også illustrere en del av vår kulturhistorie og den viser og utfordrer også samspillet mellom teknologi og samfunn. Den tekniske utviklingen som har ført brobyggingen der den er i dag, er også basert på forskning og utvikling. De fleste mennesker har et forhold til broer. Barnets første møter med en bro kan være i eventyrverden, eller opplevelsen med å krysse en bekk på en planke. Senere i livet observeres større broer, enten på hjemstedet eller på reiser i Norge eller utland. Noen undrer seg kanskje hvordan disse broene kan stå, hvordan de bygges! For skole og for rekruttering til byggebransje kan Brobygging derfor være en mulig inngangsport til teknologiens verden hvor disipliner som matematikk, naturfag og kunst- og håndverk er basisfag
Kom i gang (felles for alle bromodeller) Gruppe: Materiell: Verktøy: Referanser: Grupper på 2-3 personer som hver skal bygge en bro Modellbyggesett ConTre Brokasse Skrujern, liten skiftenøkkel, bor, sag, liten hammer Bærende konstruksjoner (Renate Veiledningshefte) Program West-Point bridge
Kom i gang (felles for alle bromodeller) 1. Som utgangspunkt er det fordelaktig å vite litt om konstruksjoner og broer. Ta derfor for deg veiledningsheftet Bærende konstruksjoner og les litt om broer. Se også på billedserien: Introduksjon om broer på denne CD. Da får du sett eksempler på ulike broer slik at du kan lære hva vi kaller de forskjellige brotypene. Kanskje det er en bro i nærheten av der du bor?. Kanskje du kan beskrive hva slags bro det er. Kanskje du kan bygge en lignende bro 2. Du (dere) bestemmer deg/dere for hva slags bro som skal bygges. Enten kan du lage din egen bro som du selv tegner, konstruerer og bygger ved hjelp av deler fra byggesettet eller lister (blomsterpinner), eller du kan bygge en bro etter ferdige tegninger. Hvis du velger det siste, så studer tegningen av den aktuelle broen som du velger. Tegningene finner du i veiledningsheftet for byggesettet. Vanskelighetsgraden og tiden du bruker er litt forskjellig for de ulike broene. 3. Lag en perspektivtegning av landskapet og den broen som du/dere skal lage. Hvordan passer den inn? Den unge arkitekten skal kunne presentere broprosjektet. 4. Sett opp materiallisten for den broen som skal bygges. Materiallisten er også oppgitt på tegningene, men du bør kontrollere den 5. Ta ut av brokassen de deler som du trenger til broen. Tell opp skruer og mutre som er nødvendig. Sorter og legg delene ut på et bord før du bygger den sammen. Du organiserer nå din egen byggeplass!
6 Sett sammen byggesettdelene. Det er viktig at du tenker igjennom i hvilken rekkefølge delen skal settes sammen. Er dere flere som bygger sammen, bør dere fordele oppgavene slik at alle er med og gjør sin del av jobben! Dere organiserer nå et arbeidsteam! Bli enige om byggeprosessen! Tenk igjennom hvordan en lignende bro bygges i virkeligheten og hvordan du vil få det til når elven, eller dalen broen bygges over er der! Planlegg også broåpningen 7 For enkelte broer (Fagverksbroer) eksistere det enkle konstruksjons- og beregningsprogrammer. Disse er instruktive og spennende. Se avsnittet den unge ingeniøren. 8 Til broprosjektet knytter det også mange muligheter for matematikkoppgaver. Det kan være for beregning av antall, lengder og vekt av de ulike deler, samt totalvekt og kostnader av broen. Likeså benyttes mange fysiske prinsipper Se avsnittet broer og matematikk 9 Hva tåler broen. Dette er avhengig av materialer og utforming av konstruksjonen. Prøving av materialer og konstruksjoner baseres på naturvitenskapelige metoder. Se avsnittet Den unge forskeren. 10 Som oppgave i tillegg til den praktiske bygging av bromodell, skal det knyttes en oppgave som nevnt under punktene 7, 8 eller 9. Hver enkelt deltager i brobyggergjengen kan løse en individuell oppgave. 11 Oppsummer dine/deres erfaringer og presenter deres bro der for andre brobyggere!
Med modellbyggesettet følger også bøkene (CD) Bærende konstruksjoner og Glimt fra brobyggingens historie( Tapir 2001). Dette er hjelpemateriale som kan brukes som introduksjon til konstruksjonslære og som en uhøytidelig introduksjon om brobygging.
Fagverksbro Fagverksbro 1 Fagverksbro 2 Tekst og foto JJJ Consult AS
Om fagverksbroer Helt frem til det attende århundre var byggevirksomheten et utpreget handverk bygget opp på erfaring. Det fantes utmerkede byggmestere som hadde samlet opp generasjoners erfaring og fått en beundringsverdig følelse for kreftenes spill. Ut av dette hadde de utviklet empiriske konstruksjonsregler. Noen direkte teori eller statikk hadde ikke konstruktørene å støtte seg til. Statikkens begynnelse kan tidfestes til like etter århundreskiftet 1700-1800. Før det hadde det imidlertid vært en rekke fremragende representanter for mekanikken hvor navn som Archimedes, Leonardo da Vinci, Gallilei, Hooke, Bernoulli og Euler kan nevnes. Alle deres arbeider er av naturvitenskapelig karakter og hadde ikke noen direkte innflytelse på dimensjonering av byggverk, da deres arbeider ikke var tilgjengelig for byggfagets folk. Store trebroer og stålbroer fikk sin utvikling med fagverksstatikken. Denne var imidlertid kjent i Russland på 1840 tallet. Culman var den første som systematisk benyttet grafiske metoder for beregning av bl.a. fagverk (1866). Videre utvikling av fagverksteorien ble gitt av Maxwell, Cremona og Mohr, for å nevne noen. Med fagverk var det mulig å bygge broer med lange spenn. Et stort sprang i spennvidder ble gjort ved byggin-gen av Firth-of-Forth-broen i Skottland i 1889-1890. Den har sitt største spenn på 521 m, en høyde på 105 m og en stålvekt på 50.000 tonn. Ikke minst er organiseringen av en slik byggeplass hvor det på det meste arbeidet 4600 mennesker samtidig, en formidabel oppgave. Firth-of-Forth broen stod som rekordinnehaver for utkragebroer i 27 år, inntil Quebec-broen i Canada ble bygget etter de samme prinsipper. I Norge ble det bygget en rekke stål fagverksbroer i forbindelse med utbyggingen av veg og jernbanenettet. I de senere årene er det blitt bygget fagverksbroer i tre. Byggesett: Fagverksbro 1, Fagverksbro 2, Fagverksbro 3 fantasi
Byggesett Fagverksbro 1 Slik bygger du Materialer og utstyr: Deler til fagverksbroen og arbeidstegning finner du i brokassen. Verktøy: Skrujern, liten skiftenøkkel, bor, sag, liten hammer. Slik gjør du: Broen består av to fagverk med doble overgurter (S50), undergurter (S60) og enkeltdiagonaler (S10). Tverrbærere (B10), med vindavstivning (S14,1), binder fagverkene sammen. Skru fagverkene til tverrbærere (B10). Vindavstivning (S14,1) av kjørebane plugges til tverr-bærerne. Kjørebane-elementer (P10) tapes eller stiftes på tverrbærene.. Forsøk Prøvekjør broen. Har du tilgang til en PC, knyttet til internett, kan du bruke programmet Bridge Designer til å konstruere andre fagverksbroer.
Gode råd for byggeprosessen 1 Ta ut av brokassen de deler som du trenger til broen. Tell opp skruer og mutre som er nødvendig. Sorter og legg delene ut på et bord i det mønsteret som du skal bygge etter. Du organiserer nå din egen byggeplass! (Se figur neste side). I brokassen er det lagt noen reservestaver (R) som du selv kan kappe, lage hull i, hvis du mangler en del, eller trenger en del med spesiell lengde/hullavstand. 2 Broen settes sammen av to fagverksvegger. Stavene i overkant av et fagverk kalles overgurt, de i underkant kalles undergurt. Skråstavene kalles diagonaler. Vertikale staver kalles vertikalstaver. Bjelkene mellom fagverkene kalles tverrbærere. Diagonale staver mellom tverrbærerene tjener som vindavstivning. Det punkt hvor flere staver møtes, kalles knutepunkt 3 Sett sammen byggesettdelene. Begynn med de to fagverksveggene. Det er viktig at du tenker igjennom i hvilken rekkefølge delene skal settes sammen. Knutepunktene i overgurt bindes sammen med skruer med mutter. (Maskinskrue M). Knutepunktene i undergurt skrus sammen med treskruer og skrus til tverrbærerene (B10). Det kan imidlertid lønne seg å skru sammen de to fagverkene, først med skrue og mutter, både på overgurt og undergurt, for deretter å erstatte skruen med mutter med en treskrue idet du binder fagverkene sammen med tverrbærerne. Ved sammensettingen av fagverket må en finne systemet for hvordan diagonalene skal kobles til gurtene. Til hjelp har en også mellomstykket S1. Ingen staver skal stå i benn! (se figur neste side) 4 Etter at fagverksveggene er skrudd sammen ved tverrbærerne, lages vindavstivningen. Stavene S14,1 plugges med treplugger i tverrbærene. Pluggene kan kappes hvis de stikker for langt ut. Ved endene, dvs. ved opplager plugges en ekstra opplagsbjelke (B10). Kjørebanen monteres
Vi bygger en fagverksbro skritt for skritt.
Slik bygger du Byggesett Fagverksbro 2 Materialer og utstyr: Deler til fagverksbroen og arbeidstegning finner du i brokassen. Verktøy: Skrujern, liten skiftenøkkel, bor, sag, liten hammer. Slik gjør du: Broen består av to fagverk med doble overgurter (S40) og undergurter (S60), enkeltdiagonaler (S14,1) og vertikalstaver S10. Tverrbærere (B10), med vindavstivning (S14,1), binder fagverkene sammen. Skru fagverkene til tverrbærere (B10). Vindavstivning (S14,1) av kjørebane plugges til tverrbærerne. Kjørebaneelementer (P10) eller kjørebane 60 tapes eller stiftes til tverrbærene.. Forsøk Prøvekjør broen. Har du tilgang til en PC, knyttet til internett, kan du bruke programmet Bridge Designer til å konstruere andre fagverksbroer. http://bridgecontest.usma.edu/download.htmt
Gode råd for byggeprosessen (forts) 5 Et studium av disse detaljbildene gir en mulig løsning for plassering av de enkelte staver, over vist for Fagverk 2. Tilsvarende detaljer finner du for fagverk 1 i detalbildene foran. 6 Broen kan plasseres i et landskap, for eksempel over en elv, fjellkløft eller over en vei. 7 Flere broer kan plasseres etter hverandre med for eksempel. en midtsøyle. De kan bindes sammen til et kontinuerlig system (stav som overgurt over midtsøyle) 8 Bruke beregningsprogrammer for å konstruere og beregne fagverk. Her vist et eksempel på fagverk 1. (se avsnitt den unge ingeniøren http://bridgecontest.usma.edu/download.htmt
Beregningsmodell for bro som fagverk 1. Røde staver betegner trykk, blå staver betegner strekk
Bygg en modell av en bro som er i nærheten av der du bor! Modellbyggesettene skal gi muligheter til å gjenskape virkelige konstruksjoner, gjerne i eget nærmiljø. Lokal betydning og historie kan flettes inn. http://www.contre.no/