PWS: Bruggen: Goede onderzoeksvraag?

[i.crk]

Beste Joost,

Een vriend en ik zijn bezig met een profielwerkstuk (vwo) over bruggen. We moeten onze definitieve plan van aanpak maandag a.s. inleveren en wij zouden graag willen weten:

• **of onze hoofdvraag en deelvragen goed van kwaliteit zijn en of deze tevens (goed) uitvoerbaar zijn.
  **
  Onze PWS bestaat uit een theoretische en praktische kant. We willen namelijk ook maquettes bouwen van de sterkste en lichtste ontwerp. Daarbij hebben we ook hulp nodig, omdat we dat nog nooit hebben gedaan.

Tevens zouden we literatuur willen raadplegen, maar we weten niet welke. Is er een literatuur die je ons aanraadt?

Raad je ons ook iets anders aan en heb je suggesties, dan horen we het graag

Hoofdvraag
welk ontwerp is sterk maar ook licht tegelijkertijd?
we hebben een formule: k = (massa van hele ontwerp) / ( gewicht op de brug) hiermee willen wij een brug zien te ontwerpen die zo sterk en licht mogelijk is.

Deelvraag 1
wat voor soorten bruggen zijn er?

Deelvraag 2
Wat zijn de verschillende krachten die op een bruggen werken, zoals Fspan etc.
Hiernaast zullen we ook naar krachtmoment kijken.

Deelvraag 3
hoe zorg je voor een krachten- en momentenevenwicht?

Deelvraag 4
hoe bouw je een goede maquette?

Hoogachtend,

Mehmet en Ismail

[i.crk]

Geachte Heer Willems,

Naar aanleiding op uw antwoord hebben we onze plan van aanpak veranderd. We hebben het vandaag ingeleverd. Graag zou ik opmerkingen van u willen.

---

Hoofdvraag
De hoofdvraag van onze profielwerkstuk is:
“Welke soort brugontwerp is het sterkst én lichtst op een middel tot lange afstand?”.
We willen theoretisch bepalen welke soort brugontwerp de sterkste en lichtste is op middel tot lange afstand. Achtereenvolgens willen we, nadat we de sterkste en lichtste brugontwerp hebben bepaald, deze lichte en tegelijkertijd ook sterke brug nabouwen. (maquette).

Deelvraag 1
Onze eerste deelvraag is misschien wel de belangrijkste, omdat deze ons de basiskennis verschaft voor onze hoofdvraag. De deelvraag luidt:
“Hoe zorg je voor een krachten- en momentenevenwicht in een brug?”
We zijn van plan te onderzoeken hoe de krachten en momenten in een brug verdeeld zijn en hoe je deze krachten en momenten in een evenwicht kan brengen. Op die manier hopen we erachter te kunnen komen hoe je een stabiele brug maakt, die niet alleen zichzelf, maar ook andere massa’s kan dragen. Nadat we dit onderzocht hebben, hebben we een basiskennis over bruggen die ons zeer nuttig zal bevallen bij de voortgang van de hoofdvraag. Als je immers weet hoe de krachten en momenten in een brug verdeeld zijn, kan je minder materiaal gebruiken, terwijl de brug nog steeds stabiel is.

Deelvraag 2
Onze tweede deelvraag luidt:
“Wat zijn de variabelen die de sterkte van een brug kunnen beïnvloeden?”
Het is belangrijk om voor alle te testen soorten bruggen een soortgelijke toestand creëert om op een ‘eerlijke’ antwoord te komen. Deze deelvraag zal ons helpen om op deze eerlijkheid te komen.

Deelvraag 3
Onze derde deelvraag luidt:
“Wat voor soorten middel- en langeafstandsbruggen zijn er en wat zijn de krachten- en momentenverdelingen in die soorten bruggen?”
We zullen onderzoeken welke soorten bruggen er zijn die (tegenwoordig) geschikt zijn voor een middel tot lange afstand. Van deze soorten bruggen zullen we theoretisch onderzoeken hoe de krachten en momenten verdeeld zijn. Hierbij zullen we niet alle soorten brugontwerpen onderzoeken, maar de soorten bruggen die tegenwoordig veel gebruikt worden bij middel tot lange afstanden.

Deelvraag 4
De vierde deelvraag luidt:
“Bij welke k-waarde vind je dat de brug sterk en licht is?”
De k-waarde van een brug is een getal die aantoont hoe stevig (en licht) een brug is. Wij willen graag onderzoeken bij welke k-waarde een brug sterk en licht is. Deelvraag 2 is dan ook erg van belang bij deze deelvraag, omdat de k-waarde afhangt van het gewicht van de brug, en de last van de brug.

---

Zoals u ziet hebben we de k-waarde opgenomen in een deelvraag en de hoofdvraag veranderd. Ook hebben we de hoofdvraag afgebakend.

Hoogachtend, mede namens mijn partner Mehmet,

Ismail

[Joost Willems]

Hey jongens,

jullie mogen gewoon Joost zeggen hoor, dat officiële hoeft van mij totaal niet. Verder ben ik benieuwd wat de docent te zeggen heeft. Zelf denk ik dat het nog steeds een lastig pakketje is. Hebben jullie al nagedacht hoe jullie dit gaan onderzoeken? Want je hebt zo ontzettend veel opties nog. Denk even aan het volgende (ervan uitgaande dat de overspanning bij alle bruggen gelijk is):

hangbrug

• hoogte van de pilaren
• dikte van de kabels
• afstand tussen de kabels

vakwerkbrug:

• vele verschillende type vakwerken, van boogconstructies tot driehoeken. En ook de type staven zijn hierin belangrijk. Welke staven krijgen welke dikte?

boogbrug:

• boog onder of boven de brug
• hoe hoog wordt de boog, wat worden de verschillende materialen
• hoe maak je die vast, met een vakwerk of met kabels, of helemaal dicht

Tuibrug

• materialen, dit zal veelal bestaan uit beton in combinatie met staal
• hoogte van de pilaar waar de tuien aan hangen

Zo kan je nog wel doorgaan. Er zijn zo veel factoren die de sterkte beinvloeden en ook het gewicht. Je moet goed formuleren wat je meeneemt en welke type bruggen en evt afmetingen om het onderzoek eerlijk te laten maken denk ik zo. Ook omdat je niet per type brug 50 verschillende modellen kan testen of doorrekenen.

Verder ziet het er wel goed uit hoor. Ik zou zeggen, denk hier nog even over na.

Heel veel succes ermee en als er nog vragen zijn, hoor ik ze graag.

groetjes,
Joost

[Joost Willems]

beste Mehmet en Ismail,

Allereerst de literatuur. Wat ik aan kan raden is het volgende boek:

Toegepaste Mechanica deel 1, Evenwicht
auteur: Coenraad Hartsuijker

Voor jullie onderzoek, het is belangrijk alle variabelen die de sterkte van de brug kunnen beïnvloeden uitschakelt, behalve het gewicht (en dus de hoeveelheid materiaal en de type constructie). Wat denk ik dus belangrijk is, dat je 1 materiaal uitkiest waar je alles mee doet.
Vervolgens moet je je onderzoek meer afbakenen. Nu is het nog veel te breed. Hoeveel bruggen wil je bijvoorbeeld gaan testen? Dit zou je bijvoorbeeld al af kunnen bakenen.

Ook moet je in je hoofd houden dat je een theoretisch onderzoek doet en een praktisch onderzoek. Als het goed is, komen de uitkomsten overeen en kan je je deelvragen beantwoorden en daarmee wordt ook je hoofdvraag beantwoord. Deelvraag 4 draagt bijvoorbeeld niets bij aan de beantwoording van je hoofdvraag. Het is wel belangrijk dat je je dit afvraagt, omdat het voor je praktische gedeelte belangrijk is, maar als je weet hoe je een maquette bouwt, dan weet je niets extra's over de gewicht-sterkte verhouding van een brug.

Ik zou dus als ik jullie was even goed kijken naar de deelvragen, of ze bijdragen aan de beantwoording van de hoofdvraag en zorg dat je de vragen goed formuleert, dat het concreet wordt. Let op een goede formulering, houd het simpel, vermijd termen waarvan je misschien niet weet of je ze goed gebruikt. Kijk ook nog even naar de formulering van je hoofdvraag, deze kan ook een stukje concreter (bij welke k-waarde vind je dat de brug sterk en licht is bijvoorbeeld, of verwerk dat in een deelvraag)

Een heel verhaal. Ik hoop dat jullie er wat mee kunnen. Heel veel succes en als er nog vragen zijn, dan hoor ik het graag.

groetjes,
Joost