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Bionik Brückenbau

Präsentation zum Thema BIONIK im Physikunterricht von Vanessa und Fynn
by

Fynn Schröder

on 29 May 2013

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Transcript of Bionik Brückenbau

Vorbild Natur Durch die Evolution haben sich generelle Bauprinzipien herausgebildet: Fazit und Zukunftsvisionen bisher nutzen wir nur wenig bzw. in Ansätzen Elemente der Bionik Brückenbau Bionik Bauen und Architektur Papierbrücke - Material Anwendung Die Prinzipien der Natur müssen im Detail erforscht und verstanden sein, damit sie sinnvoll abstrahiert und als Grundlage verwendet werden können. 13 x 1234 g = 16 kg 3 g 16 kg / 3 g = 5300 Hintergrund Bambus ist innen hohl und somit enorm leicht. Die Knoten des Bambus bzw. die Verbindungsebenen halten ein Rohr auf Zugspannung und sorgen so für außergewöhnliche Stabilität. Papierbrücke - Fahrbahn Optimale Struktur
Dieser Leichtbau erlaubt eine signifikante Verringerung des Eigengewichts bei hoher Flexibilität. Zugdreicke Druck- und Zugsysteme In der Technik werden vor allem druckoptimierte Strukturen verwendet Zugdreiecke Brückenarten Balkenbrücke einfachste Form der Brücke
Stabilität beruht nur auf der Festigkeit des verwendeten Werkstoffes
meist massive Bauten mit geringer Breite Fachwerkbrücke Konstruktion aus mehreren Stäben, deren Enden miteinander verknüpft werden
hohe Tragfähigkeit und geringer Materialverbrauch Bogenbrücke besonders für massive Baustoffe geeignet
äußerst stabil, fast ausschließlich Druckbelastungen bei optimaler Parabelform
klassische Brücken aus Stein sind eher kurz
heute mittels Stahl auch hunderte Meter lang
großer Materialverbrauch Hängebrücke bevorzugt für lange Stützweiten ( > 1km )
starke Gefahr von Verformungen
enorm windanfällig
leichte Bauweise durch Zug- anstelle von Druckelementen Schrägseilbrücke besonders hohe Steifigkeit und Festigkeit
geeignet für Spannweiten bis 1000 Meter
senkrechte Kräfte wirken über die Seile auf den Mittelpfeiler
Diese wirken daraufhin als Druckkräfte Richtung Untergrund minimaler Materialeinsatz bei maximaler Stabilität minimaler Energieeinsatz zur Erhaltung einer optimalen Körper- bzw. Umgebungstemperatur Ziel ist es NICHT ein organisch aussehendes Bauwerk zu schaffen. Stattdessen müssen die zugrunde liegenden Funktionsweisen geschickt übertragen werden. Stabilität durch Knicke und Falten Sandwichstrukturen stabile Rohre durch Ringknoten Vorbilder: Wespennest Bienenwaben Bambus Vorbild Knochen: Auftretende Kräfte werden gleichmäßig verteilt um Spitzenbelastungen an einzelnen Punkten zu vermeiden Wo es benötigt wird, wird Material hinzugefügt, andernfalls eingespart Zugstrukturen finden sich fast nur bei Zelten oder Hängebrücken Die Natur verwendet deutlich mehr zugoptimierte Elemente solche Strukturen sind bei ähnlicher Stabilität deutlich leichter und benötigen weniger Material Bogenform durch aneinander gesetzte Dreiecke Bogen besteht aus mehreren gleichschenkligen Dreiecken Optimierung von Kerbformen Im Jahr 2099... bestehen beanspruchte Konstruktionen aus metallischen Nanokristallen sind diese Werkstoffe - wie die Knochen von Wirbeltieren - in der Lage zu wachsen und sich bei Brüchen besser zusammenzufügen passen sich Brücken und andere Bauten von selbst den vorliegenden Belastungen an Danke
fürs
Zuschauen
und
Zuhören entsprechend sind unsere Bauwerke in Zukunft noch stark entwickelbar Vanessa Sobotta
Fynn Schröder
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