PWS bruggen



  • Hallo!

    Ik zit nu in de laatste week van mijn 5VWO en ik moet aan mijn profielwerkstuk gaan beginnen. Als onderwerp heb ik gekozen voor bruggen, met een theorie-en praktijkgedeelte. Als theorie wil ik eerst gaan rekenen aan 'simpelere' bruggen en constructies, zoals de driehoek, en daarna wil ik proberen de cosinus hyperbolicus af te leiden en te gaan rekenen aan de ingewikkeldere bruggen.
    Ik heb geen idee hoe lang ik hier mee bezig ben en hoe moeilijk het ongeveer is, maar als ik mijn 80 uur niet op kan vullen met theorie kan ik als praktijkgedeelte bruggen op schaal bouwen en kijken welke kracht ze kunnen verduren.

    Mijn leraar heeft wel gezegd dat het wel verstandig is hulp te zoeken bij het moeilijkere rekenwerk, dus ik vroeg me af; kan ik hiervoor bij (iemand van) de TU Delft terecht?

    Florian



  • Ik heb nu het boek Toegepaste Mechanica tot mijn beschikking en ben nu bezig met het tweede hoofdstuk. Mijn plan wordt om in het theoretische gedeelte een aantal bruggen te ontwerpen en aan die bruggen te rekenen, om vervolgens een aantal variabelen (grootte, lengte) van onderdelen van die bruggen te veranderen en te kijken wat er gebeurt met de krachten.
    Als praktijk gedeelte zou ik graag over enkele weken een paar van deze bruggen met spaghetti bouwen om te kijken hoeveel kracht ze kunnen dragen.

    Nu heb ik twee vragen:

    • kan ik aan een theoretische burg rekenen? Ik vraag me eigenlijk nog af hoe ik kan uitrekenen welke kracht een brug kan dragen; ik kan me al wel een idee vormen bij hoe de kracht zich verdeelt over de structuur van de brug dmv vectoren, maar nog niet over hoe ik zou moeten beginnen zonder te weten welke kracht de brug draagt.

    • Is mijn prakijk gedeelte uit te voeren bij de TU-Delft?

    Alvast bedankt, Florian



  • Hallo Florian,

    Ja hoor wij kunnen je wel helpen met je profielwerkstuk over bruggen.
    Goed dat je een splitsing wil maken tussen een theoretisch gedeelte en een praktisch gedeelte. Alleen zie ik niet zo goed in waarom je de cosh zou willen afleiden en waar je die denkt voor nodig te hebben.

    Ik zou je aanraden meer te gaan kijken naar krachtafdracht in de verschillende soorten bruggen (tui-, boog-, vakwerk- of hangbruggen). Je theoretische gedeelte bestaat dan vooral uit statica van constructies etc.

    Succes met het maken van je opzet! En mocht je er niet uitkomen dan kan je dat altijd posten en dan zullen we je verder helpen!

    Joost



  • Beste Florian,

    Ten eerste kan je heel goed rekenen aan jouw brug. Dit is iets wat er ook gedaan wordt, wanneer men een brug gaat ontwerpen. Voor de belastingen (de krachten op de brug) worden waarden gehaald uit verschillende normen waar een bouwwerk (in dit geval de brug) aan moet voldoen. Je moet hierbij denken aan het eigen gewicht van de brug, het vervoer wat erover heen komt en eventuele andere belastingen. Voor jou lijkt dit waarschijnlijk heel veel.
    Gelukkig kan je het ook zeer vereenvoudigen. Als je aan je eigen brug gaat rekenen, kan je voor jezelf een gewicht bedenken welke jouw brug moet houden. Dan kan je de eventuele andere belastingen en het eigen gewicht van de brug verwaarlozen. Op deze manier kan je krachten verkrijgen. Mocht je liever aan een echte brug rekenen, dan kan ik je wel wat waarden van de krachten geven, waar je rekening mee moet houden.

    Ik hoop je eerste vraag zo voldoende te hebben beantwoordt.

    Voor je tweede vraag. Heb je zelf al enig idee hoe je de brug wilt testen? Het kan dan waarschijnlijk wel bij ons in het lab. Ik ga hier even achteraan. Dan ben ik nog wel benieuwd hoe je dit voorlopig voor je ziet, dan kunnen we kijken wat de mogelijkheden zijn.

    Ik hoop je zo voldoende informatie te hebben gegeven. Ik ga nog even achter de ruimte in het lab aan en dan laat ik het je nog horen.

    groet,
    Joost



  • Bedankt voor jullie antwoorden! Ik ben er zelf eerlijk gezegd ook nog niet helemaal uit wat ik precies wil, ik ben de laatste tijd vooral bezig met hoofdstuk twee (statica van een puntdeeltje) en hoofdstuk negen (vakwerken) door te nemen om me beter te kunnen orienteren. Ik heb ook bijna een programma bemachtigd waarmee ik een brug op de computer kan tekenen die de krachten op de brug berekent, zodat ik veel verschillende constructies kan uitproberen. De stevigste brug zou ik dan hopelijk na kunnen bouwen bij de TU om te kijken of theorie en praktijk met elkaar overeenkomen. (dit lijkt me het beste idee voor mijn pws) Misschien is het dan wel nodig om bepaalde restricties te stellen aan mijn brug; gewicht, overspanning, etc.
    verder heb ik wel twee vragen:
    Hoe kan ik aan een spaghettibrug uitrekenen wanneer deze doorzakt? Hier heb ik volgens mij wel informatie nodig over de stevigheid van spaghetti; welke druk/trekkracht kan het aan?
    Is het veel werk om een brug te bouwen? Het is misschien verstandiger om twee a drie bruggen te maken, om te kijken of de brug waarvan ik had bedacht dat deze het sterkste zou zijn in werkelijkheid wel het sterkste is. (of is dit niet haalbaar?)
    alvast bedankt,
    Florian.



  • Ik heb helaas nog niet het juiste programma kunnen vinden voor de berekeningen van krachten aan een brug, bijna alle programma's hebben wel een beperking.
    Heeft iemand misschien nog een suggestie?
    En is het mogelijk om over ongeveer drie weken mijn praktische gedeelte te doen bij de TU? Ik moet namelijk rond begin november een voorlopige versie van mijn profielwerkstuk inleveren.

    Groet, Florian



  • Florian,

    het is inderdaad nodig om de sterktes van spaghetti te weten. Je hebt dan nodig welk moment het aan kan en de druk en trekkrachten. Deze gegevens zijn naar mijn weten niet bekend, maar wat je wel kan doen is het omdraaien. Eerst de brug bouwen, dan deze testen. Dan heb je de krachten en kan je uitrekenen of inderdaad op de plek waar de constructie van de brug het begeeft de krachten het grootst zijn.

    Je kan uiteraard verschillende bruggen maken en als je een programma hebt, van te voren testen in het programma en dan kijken of je testresultaten kloppen. Dat is absoluut een leuk onderzoekje. Als je dat gaat doen, ben ik benieuwd wat eruit gaat komen.

    Ik hoop je zo weer even voldoende te hebben geholpen.

    grtz,
    Joost



  • Sorry voor het late antwoord, maar ik vind deze keuze erg lastig te maken. Wat is meestal de standaard voor lengte en eigengewicht met een spagghettibrug?
    De enige meting die ik ken is de simpele krachtmeting; steeds de kracht op een bepaald punt verhogen door er een klein beetje extra massa aan te hangen, totdat de brug het begeeft. Misschien is het een idee om dit op twee plaatsen tegelijk te doen; telkens precies op de helft van de afstand van het midden van de brug tot de zijkant. (volg je het nog? icon_wink.gif )
    En ik weet niet of dit mogelijk is, maar kunnen de krachten in de steunpunten van de brug ook gemeten worden?

    Groet, Florian



  • beste Florian,

    na een reactie te hebben gekregen ben ik nu doorverwezen. Ik hoop deze week reactie te krijgen over de mogelijkheid of je het kan testen. Graag zou ik nog wel willen weten hoe groot de brug is en hoe je hem zou willen testen. Met 1 belasting op 1 plek, of meerdere belastingen, of 1 belasting verdeeld over de brug.

    Verder vroeg ik mij af wat voor programma je hebt. Anders zou ik matrixframe aan kunnen raden. Wel is dit een wat ingewikkelder programma, maar hiermee kan je wel krachten uitrekenen in constructies.

    Ik hoop voorlopig weer even genoeg geholpen te hebben en ik hoor graag van je.

    grtz,
    Joost

    Hey,

    vanuit het lab heb ik de volgende vragen gekregen. Zou jij hier even op kunnen antwoorden, dan kan ik kijken of het mogelijk is bij ons.

    de vragen zijn:
    Wat zijn de afmetingen van de brug?
    Wat moet er gemeten worden?
    Wat zijn de te verwachten krachten?

    hoor het wel,

    grtz,
    Joost



  • Beste Joost,

    Wat zijn dan eigenlijk de metingen die wel bij de TU Delft worden uitgevoerd? Ik wil natuurlijk zo nauwkeurig en zo veel mogelijk metingen en resultaten verkrijgen om in mijn profielwerkstuk te verwerken, maar ik heb me nog niet erg verdiept in welke metingen men kan doen bij een experiment met een brug.

    Groet, Florian



  • beste Flo,

    over de afmetingen: Je hebt in Delft jaarlijks een wedstrijd van wie de sterkste spaghettibrug kan bouwen. Hier gaat het over een overspanning van 1 meter. Ze houden het dan vrij eenvoudig, door één belasting op de brug te plaatsen, precies in het midden, door middel van een kabel en dan gewicht dat eraan hangt. Dit is een vrij eenvoudig experiment, wat bij ons ook niet in het lab gebeurt. Dit kan je dus ook gemakkelijk thuis doen.

    Daarnaast is het erg lastig om de krachten in de steunpunten te meten. Deze kunnen we beter gewoon uitrekenen.

    Ik hoop je zo wat verder geholpen te hebben. Voor meer informatie over die wedstrijd: http://www.spaghetti.tudelft.nl

    met vriendelijke groet,
    joost



  • Ha Joost!
    Ik zit nu met een probleem en moet over anderhalve week mijn pws inleveren dus ik hoop dat je me kunt helpen.
    Ik heb experimenten uitgevoerd, en als ik 3050 gram op mijn brug legde brak het middelste touw. Ik heb de doorbuiging gemeten en die was ongeveer één centimeter. Als ik hetzelfde experiment uitvoerde met een brug zonder touwen, zakte de brug door tot 8,4 centimeter bij een geicht van 1750 gram. Dit zou betekenen dat de touwen zelf nog maar 1300 gram hoeven te dragen. één touwtje hoort te breken als er een gewicht van 1050 gram op staat, maar aangezien er een hoek van 28,77 is van de touwen met de brug is dat nog maar ongeveer 500 gram. Het gewicht wordt verdeeld over de touwen, waarbij de middelste touwen samen 2/5,2e deel van het gewicht op zich nemen. Dit zou betekenen dat één van de middelste touwen nog maar 250 gram verticaal hoeft te dragen. Dit gedeeld door de sinus van 28,77 is 519 gram; nog niet de helft van wat ik had gemeten wanneer een touw breekt. Is dit alles te wijten aan het feit dat de touwen te strak stonden en al veel kracht verspilden aan het bol laten staan van de brug? (ik had de touwen zo gespannen dat d ebrug een beetje bol stond; anders begonnen ze pas bij een doorbuiging waarbij de brug al brak met de krachten goed op te nemen.)

    Flo



  • beste Florian,

    heb nu net thuis even naar jouw tekeningen gekeken. Ik heb zelf op dit moment even geen matrixframe, maar op de TU kan ik er van de week wel even naar kijken. Wel een aantal dingen die mij direct opvallen.

    M19, M20, M10, M15, heb jij zo te zien gedefinieerd als 4 verschillende onderdelen. Deze zou ik als 1 onderdeel maken (de kolom). Dan kan je de kabels als staaf vastleggen aan het brugdek en de kolom. Dan kunnen ze allen meer trek of drukkrachten opnemen. Als het goed is worden dit dan trekkrachten (positieve krachten). Dit doe je door de verbinding te bevestigen met een rondje ipv een vierkantje. Dat rondje komt bij het brugdek dan op de ligger van het brugdek te liggen (zo ziet de schematisering eruit).

    Op deze manier gaan de buizen zich gedragen als kabels in principe. De achterliggende gedachte hierin is namelijk dat staven (een balk tussen twee scharnieren), alleen maar normaalkrachten op kunnen nemen (druk of trek). Een kabel kan dit ook alleen maar, alleen buigt een kabel mee, waardoor het iets anders is, maar in jouw schematisering kan je dit wel als gelijk beschouwen. Anders wordt het denk ik te ingewikkeld.

    Voor de uitleg van hoe kabels werken, zou je even in H14 van toegepaste mechanica deel 1 kunnen kijken.

    Ik hoop je zo weer iets verder te hebben geholpen. Dat je weer verder kunt. Wanneer je het aangepast hebt, kan je het mij wel weer even mailen op die manier.

    groet,
    Joost

    beste Florian,

    er zijn nog best wat interessante dingen te meten. De kracht in de kabels vb is best interessant. Deze is wel te meten.

    De doorbuiging kan je alleen meten tussen de twee kabels in. Dit omdat je de kabels over gedimensioneerd hebt, zullen deze niet echt gaan verplaatsen en de aanhechtingen aan het brugdek zullen dus vaste punten zijn. Tussen twee vaste punten is wel een doorbuiging mogelijk om te meten.

    Je kan krachten op verschillende plekken plaatsen voor deze onderzoekjes.

    Voor de kracht in de kabels zou je verschillende soorten touw/ijzerdraad kunnen gebruiken en dan kijken bij welke het touw breekt. Later kan je met elk touw een sterkte experiment doen, door er een gewicht aan te hangen en dit langzaam meer te laten zijn, dan kan je uitrekenen bij welke kracht het touw knapt. Dan kan je een benadering maken van de kracht in de kabel bij jouw brug (de ene kabel knakt wel, de ander niet, daartussen ligt dan de kracht). Dit kan je dan met de theorie narekenen.

    Dit soort onderzoekjes zijn prima thuis te doen.Ik hoop dat je er weer iets aan hebt. Mocht je nog vragen hebben, dan hoor ik het wel.

    met vriendelijke groet,
    Joost



  • Hey Flo,

    even weer inkomen. Ik had nog even het bestand erbij gepakt wat jij had gestuurd. Hier zie ik 4 touwen aan de linker kant van de pyloon. Heb je deze letterlijk nagemaakt of had je een iets andere constructie bedacht.

    Ook vroeg ik me nog even af hoe je de brug belast hebt. Als dit met 1 punt in het midden is, dan wordt de kracht op het middelste touw uiteraard een stuk groter dan in de andere touwen.

    Zou je dit nog even kunnen laten weten (makkelijkst is misschien met een klein tekeningetje, deze kan je via pm sturen).

    Ik hoor het wel.

    met vriendelijke groet,
    Joost



  • De constructie is niet exact hetzelfde als in de tekening, er zijn in totaal vijf touwen aan de linkerkant van de brug, maar dan drie dimensionaal. Er zijn dus in totaal tien touwen aan de linkerkant van de brug. De kracht is netjes over het gehele wegdek verdeeld, dus zou deze zich als het goed is lineair verdelen toch? Het middelste touw neemt dat het meeste kracht op. In de tekening is het misschien niet zo nauwkeurig, maar alle touwen staan onder een hoek van 28,77 graden met het wegdek.

    EDIT: Ik bedenk me nu dat we naar een andere tekening zitten te kijken, dit is alweer de meest recente versie:

    http://img4.imageshack.us/img4/7854/moonbridge.jpg

    Vrder vraag ik me af of als ik de doorbuiging van het wegdek uizet tegen het gewicht dat op het wegdek ligt, dit een rechte lijn is of een exponentiële functie, of kan ik daar niks over zeggen? De doorbuiging is de afstand van het midden van de brug tot de grond loodrecht eronder.
    Groet, Florian


Aanmelden om te reageren
 

Het lijkt erop dat je verbinding naar Forum verloren is gegaan, wacht even terwijl we de verbinding proberen te herstellen.