F: Bridge Designer© - Johns Hopkins University

I det virtuelle laboratorium på Johns Hopkins University kan man bygge simple broer og andre gitterkonstruktioner. Det giver mulighed for at studere

  • hvorvidt en konstruktion er stabil
  • hvilke led, der udsættes for træk og tryk
  • størrelsen af kræfterne i hvert led

Bridge Designer: www.jhu.edu/virtlab/virtlab.html

Aktiviteter og opgaver:

F1: Gitterkonstruktioner

Beregning på kræfter i en gitterstruktur.

Summen af alle kræfter i hver samling (node) skal være nul:

Bemærk, at kræfterne skal opfattes som vektorer.

Nedenfor ses en simpel brokonstruktion, hvor belastning (load) og størrelsen af kræfterne er angivet. Røde led (member) er udsat for trækkræfter, mens blå led er udsat for trykkræfter.

Figur mangler

  1. Vælg én af samlingerne. Udregn den samlede kraft i vandret og lodret retning, og vis at ligningen er opfyldt.

TIP: Det er ikke nødvendigt at beregne vinkler. Det er lettere at regne med ensvinklede trekanter!

  1. Lav konstruktionen i Bridge Designer, men byt om på "load" og "rolling node". Hvad sker der med kræfterne i leddene - vælg nogle samlinger, og undersøg om programmet regner rigtigt.

Ifølge programmets vejledning skal der gælde at M + 3 = 2*N, hvor M er antallet af forbindelsesled og N er antallet af samlinger.

  1. Overvej, hvad det vil sige, at en gitterkonstruktion er stabil, og forklar, at den viste ligning er en nødvendig betingelse for at en gitterkonstruktion er stabil.

Er konstruktionen stabil hvis der tilføjes et ekstra led - hvordan reagerer programmet hvis dette er tilfældet?

  1. Diskuter, hvilke faktorer programmet medtager eller ser bort fra i sine beregninger
    • leddenes masse
    • leddenes og samlingernes brudstyrke
    • de materialer, som led og samlinger er lavet af
    • andet.

F2: Brokonstruktioner

Lav nogle af de viste konstruktioner i Bridge Designer, sørg for at placere hver samling nøjagtigt i et gitterpunkt.

  1. Sammenlign brokonstruktioner hvor man kører ovenpå gitterkonstruktionen, og hvor man kører "igennem" gitterkonstruktionen. Hvilke fordele og ulemper er der ved de to typer broer?
  2. I de fleste broer bruges konstruktionsdele i forskellige udformninger og materialer. Diskuter hvilke krav, der kan opfyldes ved forskellige
    • materialer - træ, beton, stål, støbejern, kulfiber
    • udformning af tværsnit
    • kompositmaterialer, se C5