PWS Krachten op bruggen

RonaldM

Goedemiddag,

Voor het PWS van school heb ik gekozen voor het onderwerp bruggen. Dit heb ik gedaan omdat ik een N&T profiel heb en volgend jaar bouwkunde wil gaan studeren, misschien wel op de TU Delft.
Ik heb gezien dat er hier workshops gehouden worden en ook voor bruggen, maar ik kwam er bij het inschrijven achter dat dat voor 9 oktober 2013 is?
Ik zou graag een dagje langs willen komen om het een en ander te meten en om eventueel uitleg te krijgen op punten waar ik op vast loop t.z.t. .
Mijn hoofdvraag luidt;

Welk type brug is het best geschikt om een grote overspanning te creëren?
Deelvragen;
Welke typen bruggen zijn er
Waarin verschillen/komen overeen de Zeelandbrug en de Hardangerbrua van Noorwegen?
Welke krachten spelen er allemaal op deze bruggen en hoe worden deze opgevangen?
Hoe kunnen deze krachten gemeten worden en hoe groot zijn deze krachten?

De 2e deelvraag is gekomen op advies van mijn begeleider, hij wilde graag een vergelijking zien tussen 2 bekende bruggen.

Naast dat ik met de vraag zit of ik dus mee kan doen met een workshop ben ik ook nieuwsgierig of mijn hoofdvraag en deelvragen goed gesteld zijn, of dit beter kan.

Ik kijk graag uit naar een reactie,

Ronald van der Meer,
6 Gymnasium van het Kalsbeek College.

RonaldM

Hoi Noor,

Dank voor je reactie, ik ga er mee aan de slag. Ik zal later deze week proberen nog een keer te laten weten wat voor vragen ik gemaakt heb.
Het inschrijven voor de workshop wacht ik nog even mee tot ik er wat over gehoord heb van je.

Groet,
Ronald

noor

Ha Ronald,

Wat leuk dat je interesse hebt in onze workshop. Je hebt gelijk dat de datum nu niet klopt, een nieuwe datum is tot nog toe niet geprikt maar dat zal ik snel doen. De workshop zal weer begin oktober vallen - ik laat het je weten oke?

Je bent wat betreft hoofdvraag in de goede richting; maar vraag jezelf eens af wat 'best' inhoudt. Omdat je dit op dit moment nog niet gedefineerd hebt, is je vraag enorm breed. Je kunt puur op krachtenwerking ingaan, maar er zullen ook economische, duurzame etc aspecten maken dat de ene brug 'beter' is dan de andere. Dit maakt je vraag misschien wel te breed. Kies voor jezelf een richting.
Daarnaast heeft je docent een goed punt dat het interessant is te onderzoeken wat het verschil is tussen twee bestaande bruggen. Deze vraag is echter zo groot, dat je dit ook als hoofdvraag zou kunnen gebruiken. Probeer je vragen nog eens na te gaan. Misschien kun je het 'stappenplan' op onze site nog eens bekijken.
Bedenk bij het opzetten van je vraag aan de grote van je opdracht. Is de vraag niet te specifiek of juist veel te groot.

Bij meer vragen hoor ik het graag. Je bent voor nu hartstikke goed op weg.

Groet,
Noor

RonaldM

Marleen,

Wat versta jij onder het technisch ontwerp? Ik ga wel modellen maken van 2 typen bruggen maar ik weet niet of je dat ermee bedoelt?

Ronald

ELRAMNE

Hoi Hoi,

Ik ga ook een pws over bruggen maken waarbij ik me o.a. richt op het maken van een technisch ontwerp, maar ik weet niet goed waar ik moet beginnen, dus ik zou ook graag meedoen aan de workshop!
Ik hoor graag wanneer deze plaats gaat vinden.
Verder had ik dat document van de bruggenworkshop gelezen en daar staat een boek in genoemd wat ik wilde gaan gebruiken voor mijn theorie, maar er staat niet duidelijk in om welk deel van de serie het gaat. Welk deel van 'toegepaste mechanica' is het meest geschikt?

En een vraag aan jou Ronald; ga je ook een technisch ontwerp maken of dat niet?

Groeten,
Marleen

ELRAMNE

Ik bedoel of je ook daadwerkelijk de bruggen gaat bouwen.

noor

Ha Elramne,

Een experiment met kleine modellen van bruggen kan hartstikke goed thuis uitgevoerd worden, leuk om je theorie mee te onderbouwen! In de workshop zal er ook ruimte zijn om een ontwerp uit te werken en daadwerkelijk te testen. Dit zullen we met balsahout doen. Omdat er wegens tijdgebrek maar tijd is om 1 ontwerp uit te werken, is het misschien een idee zelf ook balsahout te bestellen en thuis er mee aan de slag te gaan. Spaghetti is overigens ook een leuke optie.

Voor een profielwerkstuk is het daarnaast van belang je keuze te maken tussen een [i]ontwerp[/i] of een [i]onderzoek[/i]. Heb je het stappenplan op onze site al bekeken? Hier wordt duidelijk het verschil tussen beiden uitgelegd. De keuze zal gevolgen hebben voor de opzet van je werkstuk. Ga je verder met een Programma van Eisen of met deelvragen die je hoofdvraag zullen beantwoorden? Als je dit netjes uitwerkt, zul je vanzelf invulling gaan geven aan je werkstuk en wordt 'het beginnen' je makkelijker gemaakt.

De workshop zal waarschijnljk 21 of 22 oktober plaatsvinden. Ik ben nog op zoek naar een ruimte op de TU. Jullie zullen spoedig van mij horen.

Succes voor nu, bij meer vragen hoor ik dat graag.

Groet,
Noor

ELRAMNE

Hoi Noor,

Ik heb me inmiddels aangemeld voor de bruggenworkshop. Fijn dat dat zou snel geregeld kon worden!
Verder wordt mijn pws een ontwerp. Ik ga een brug maken waar ik een aantal eisen aan heb gesteld:

de brug moet minimaal 3 meter kunnen overspannen
ik moet eroverheen kunnen lopen dus hij moet sowieso 600N kunnen dragen
en de brug moet dusdanig ontworpen worden dat ie draagbaar is (dus opvouwbaar of uitschuifbaar of iets dergelijks)
Om dit uit te kunnen voeren moet ik wel wat uitzoeken over materialen, constructies en dergelijke.
Tijdens de workshop hoop ik vooral een hoop te leren over constructies en misschien kan je meedenken over manieren om een brug opvouwbaar of uitschuifbaar te maken. Ik heb al wel een idee, maar ik moet meer ideeën hebben om te kunnen vergelijken.

Groeten,
Marleen

noor

@Ronald,

De boeken voor Toegepaste Mechanica zijn inderdaad nuttig. Deel 1 sluit het beste aan bij je VWO kennis. Hier wordt ook de basis van de mechanica goed behandeld wat handig is voor je brugconstructie. De overige twee delen zal ik meenemen naar de workshop, mocht je extra informatie willen opzoeken, dan kun je deze ook nog inzien.

Wat betreft je hoofdvraag; ik zou willen adviseren deze toch op te stellen. Het geeft een grote afbakening van je probleem. Deelvragen spelen hier direct op in. Het is een belangrijke basis en geeft direct aan wat wel/niet nodig is om te onderzoeken. Jullie neigen naar een hoofdvraag die gaat over het verschil en overeenkomst in constructie tussen de Golden Gate Bridge en de Zeelandbrug. Als je hier een mooie vraag van maakt, zou jullie eerste deelvraag al af kunnen vallen. Immers; waarom zou je op zoek gaan naar 5 verschillende constructies als je alleen het verschil tussen bovenstaande bruggen wilt weten?
Een goede basis is echt heel erg belangrijk bij een onderzoek. Hebben ook jullie het stappenplan al bekeken? Onderschat dit niet.

Het is zeker mogelijk een brugontwerp te maken en uit te werken tijdens de workshop - helaas is er geen tijd voor het bouwen van twee constructies. Wanneer de brug is gebouwd zullen we er stapsgewijs meer gewichten aan hangen, totdat de brug breekt/tordeert/doorbuigt. Er is dan goed waar te nemen waar de zwaktes van de constructie plaatsvinden. Dit kun je mogelijk met berekeningen onderbouwen.

Puzzel maar even door, er valt nog winst te halen in jullie opzet.

Succes.

Groet,
Noor

noor

@Marleen,

Gaaf en uitdagend om zo'n groot bouwwerk te ontwerpen. Dit zal zeker stevig moeten zijn want drie meter is best een flinke overspanning. Je noemt inderdaad al dat je moet nadenken over het materiaal. Mogelijk kun je dit ook al als eis noemen, dat je wil dat het uit n bepaald soort hout moet bestaan. Dit scheelt weer onderzoek. Natuurlijk kun je je keuze voor n bepaalde houtsoort nog beargumenteren, maar anders zul je hier ook nog flink aan moeten gaan rekenen. N brug van staal, hout, plastic - het kan allemaal maar vraagt n geheel andere berekening/ontwerpmethode. Je kunt ook een schaalmodel maken en dit testen - dat scheelt jou weer materiaal en kun je vaker testen.

De basis van de constructie zal ik zeker in de workshop uitleggen. Toch is het goed om zelf ook al het een en ander na te slaan. Heb je het stappenplan al doorlopen op de site? Hier wordt heel helder uitgelegd hoe de opbouw van een werkstuk waarbij je ontwerpt zou moeten zijn. Mogelijk kun je een aantal kleine testmodellen maken. Waarden die je hierbij als uitkomst krijgt, zou je kunnen omrekenen naar je eigen gewicht.
Hier een vrij kinderlijk spel over het maken van een brug. Maar het zet wel aan tot denken. Het proberen waard. Succes! Als je op inhoudelijke vragen stuit, hoor ik dat graag.

Groet,
Noor

RonaldM

Hoi Noor,

Ook ik ga me vanmiddag aanmelden voor de workshop. Echt top dat dit geregeld is!
Daarnaast heb ik mijn onderzoek ietwat aangepast, namelijk zo:

Het idee van de Hardangerbrua is verdwenen, want het lijkt me handiger om het over een ietwat bekendere brug te doen maar wel van hetzelfde type: De Golden Gate Bridge.

Hoofdstuk 1: 5 brugtypes bespreken met bij elk type een voorbeeld
Hoofdstuk 2: Informatie over de Golden Gate Bridge en over de Zeelandbrug,
dwz: Overspanning, materiaalgebruik, bouwproces, kosten, enz.
Hoofdstuk 3: Van die 2 brugtypen een model maken, 1 op school/thuis en 1 op de workshop als dat kan?
daarbij onderzoeken waar de krachten zijn en deze proberen te meten.

Als ik nog tijd over heb wil ik nog een hoofdstuk erbij maken met betrekking op resonantie. Vorig jaar hadden we bij natuurkunde de Tacoma Bridge besproken en ik wilde hier misschien toch wat van onderzoeken, mits ik dus tijd heb.

De hoofdvraag is niet echt duidelijk maar mijn begeleider zei dat we dat het beste aan het eind kunnen kijken: Wat heb je nou precies onderzocht en welke vraag dekt het beste de lading.

Is dit 'goed' naar jouw idee en verwacht ik het goede van die workshop, of gaan we iets heel anders doen?
Alvast bedankt,

Ronald van der Meer

PS: Ik kan op school het boek Toegepaste Mechanica lenen,
Welk deel heb ik nodig? Dit wil de mediatheek graag weten omdat ze anders alle 3 de delen naar school moeten laten komen en dit willen ze liever niet ivm kosten.

RonaldM

Beste Noor,

Het is al een tijdje geleden dat de bruggenworkshop is geweest, maar ik zit nog met een vraag.
Ik heb zelf een brug gebouwd, een tuibrug. Daarmee wil ik een proefje doen. Ik wil er steeds een gewicht op zetten op een afstand x. Door dit te doen wil ik de praktijk, namelijk berekenen welke kracht er op welke tui werkt, vergelijken met de theorie. Is hier een formule voor, of hoe zou ik dit aan kunnen pakken?

Zelf dacht ik aan x- en y-componenten van de kracht F en dat de tui er de som van is. Hoe zit dit dan als je bij de volgende tui komt?

Hopelijk kan je het voor me verduidelijken,

Ronald van der Meer

noor

Ha Ronald,

Heb je dit document al eens bekeken? Hier staat veel over het vakwerk uitgelegd en dat is precies waar jij je informatie uit kunt halen. Het draait bij jouw vraag immers om het ontbinden van krachten en die mag je niet zomaar bij elkaar optellen. Bedenk daarbij dat je met tuien werkt en dat deze enkel trekkracht kunnen opnemen.

Denk je dat je hiermee iets kunt?

Grt. Noor

RonaldM

Hoi Noor,

De vakwerken ben ik intussen mee verder gegaan en ik denk dat het gaat lukken.

Ik heb het voor ik je reactie las iets anders gedaan, namelijk zo:

Puntlast:

Het de last(dus het moment) wordt gelijkmatig verdeeld over A en B dus Factor 0,5
De arm van het moment is aan beide kanten de helft van de balk , dus Factor 0,5
M=F* l 
M=0,5*0,5*F* l 
M=0,25*F* l

q-last:
M=0,25q l (Zelfde als de puntlast)
q=ql0,5 (Werkende kracht is afhankelijk van de lengte van de arm!)
M=0,125q l^2

Kan dit ook?
Zo heb ik het ook gedaan voor de q-last.

Over het vakwerk;
Ik heb alleen maar tuien en 1 lange horizontale 'balk' in de brug : http://imgur.com/9J7qISF
Hoe kan ik hier het beste een snede in maken?
Aan beide kanten wordt er namelijk aan de tuien getrokken..

Pws moet 6 januari worden ingeleverd ;)
Dus nog even knallen

Ronald

noor

Gelukkig nieuwjaar Ronald,

Heb je inmiddels een stap kunnen maken?

Voor het berekenen van een moment wordt eerst een dwarskrachtenlijn getekend. Als je naar dit plaatje kijkt, wordt er een kracht van F naar beneden gericht. Aan beide weerszijde, punt A en punt B, duwt er een kracht van 0,5F omhoog. Voor het berekenen vh moment vermenigvuldig je deze 0,5F met 0,5l (lees: de helft vd lengte vd balk). Op deze manier kom je op 0,25FL.
Je kunt stellen dat de afgeleide van het buigend moment M gelijk is aan de dwarskracht.

Bij de qlast gaat dat als volgt;
Het buigend moment is extreem als de afgeleide van M naar x nul is.
(dM/dx) = -qx+0,5qL=0 -> x=0,5L en Mmax=(1/8)qL^2

Deze formule volgt uit de qlast op ligger A-B met lengte L. Dwarskracht verloopt lineair van +0,5qL in A (x=0) tot -0,5qL in B (x=L). Het buigend moment verloopt vervolgens kwadratisch en is overal positief. Er blijkt dM/dx=V. Je kunt dus stellen dat de helling van de momentenlijn gelijk is aan de dwarskracht.

Zo een stap verder? Grt. Noor

RonaldM

Ik ga eens kijken wat ik daar uit kan halen :)

Ik zag trouwens bij de workshop de formules van het moment voorbij komen, maar hoe komen deze nou eigenlijk tot stand? Zelf kom ik er even niet uit..
Puntlast; 0,25 * F * L
Q-last; 0,125 * q * L^2

Ronald

RonaldM

Hoi Noor,

Ik las wat over de snedemethode om zo de krachten in een schuine staaf uit te kunnen rekenen.
In het document wat je mij pas stuurde zie ik wel een berekening, maar niet betreffende de schuine staven..
Daarom dacht ik dat ik een snede moet maken.

Wel weet ik natuurlijk het maximaal buigend moment en alle hoeken van de tuien.

Met dit proefje wil ik de theorie van de krachten vergelijkenmet mijn bevindingen.

Denk ik nu gek, kan dit wel?

Alvast bedankt,
Ronald

noor

Ha Ronald,

Je uitwerking van F- en q-last zijn goed.

Wat bedoel je met een snede maken? Wat is je achterliggende gedachte/doel erbij?

Grt. Noor

noor

Ha Ronald,

Je hebt wel gelijk maar een echte snede hoef je niet te maken. Je kunt per puntknoop steeds twee staafkrachten berekenen net zoals dat bij vakwerken wordt gedaan. Je begint dan bij de staaf waarin de normaalkracht bekend is. Je kunt hierna gaan werken met de grafische methode, je werkt hierbij met de methode van het knoopevenwicht. Dit zijn wat slides die het onderwerp behandelen. Kun je hier wat mee denk je? Of is de informatie al te laat?

Grt. Noor

RonaldM

Hoi Noor,

Dat is denk ik iets te laat om nu nog toe te gaan passen maar ik heb het iets anders aangepast op de manier zoals wij die op school leren, namelijk zo:http://imgur.com/I6Ah2B3
De hoek van elke tui is bekend en ik zou dus in theorie een bepaalde waarde kunnen berekenen en deze vergelijken met wat ik gemeten heb. Toch?
Of is dit te makkelijk gedacht?

Ronald