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BRÜCKENBAU

          INHALTE:
 
  Autoren
 
 
  Vorbemerkungen
 
 
  Bezug zu den Standards
 
 
  Unterrichtsverlauf
 
 
  Alternative Einstiege / Ausweitungen
 
 
  Videofilme (in Kürze verfügbar)
 
 
  Verwendete Unterrichtsmaterialien
in der Übersicht
 
 
  Material-, Literatur- und Linkliste  
 
Download der gesamten Unterrichtseinheit als zip-File (*.doc; 1,44 MB)

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Autoren:

H. Scheu, A.-v.-Humboldt-Gymnasium, Konstanz
H. Kohler, Dipl.-Ing (FH)
C. Hansen, Gymnasium Bad Säckingen

Vorbemerkungen:

Ziel dieser Unterrichtseinheit mit seinem hohen praktischen Anteil ist es, einen starken Bezug zur Bautechnik herzustellen. Der Zugang über die Besichtigung einer Baustelle dürfte fast überall möglich sein, auch wenn das in diesem Fall zur Verfügung stehende Bauwerk ganz besondere Einsichten gewährte.
Zwei Abschnitte der Unterrichtseinheit bieten die Möglichkeit zum Wettbewerb zwischen den verschiedenen Arbeitsgruppen, was eine sehr motivierende Wirkung hatte (siehe Filme).

Bezug zu den Standards:

Prinzipien:
        Ursache und Wirkung
        Struktur - Funktionszusammenhang

Betrachtungsbereich Technik:
        Die Schülerinnen und Schüler können...
              - die statische Konstruktion eines Bauwerkes erläutern
              - mechanische Konstruktions- und Funktionsprinzipien anwenden
              - Analogien zwischen technischen und natürlichen Systemen erkennen
               
Betrachtungsbereich Mess- und Arbeitsmethoden:
        Die Schülerinnen und Schüler können...
              - Messungen planen, durchführen und die Ergebnisse grafisch darstellen
              - Diagramme erstellen, auswerten und interpretieren
              - Modelle für die konstruktiven Eigenschaften eines Werkes herstellen

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Unterrichtsverlauf:

 Zeit  Thema  Inhalt  Methoden und Materialien
   Dokumentation des  
 eignen Lernprozesses
   Portfolio anlegen

2h

 Annäherung an das 
 Thema und Einführung
 

 Besichtigung der Baustelle 
 Autobahnbrücke Konstanz

 Hinweis: Besonders auf die 
 Herstellung von Stahlbeton achten

 Dokumentation mit Bildern

 HA: Stichworte zur  
 Besichtigung notieren

1h

 Nachbesprechung

 Baustellenbesichtigung  Sammlung der Stichworte 
 der HA
 Diskussion der Bilder
4h  Einführende 
 Experimente zur 
 Materialprüfung
 Methoden der Materialprüfung

 1. Holz brechen (Splitter sind unten)
 2. Brettchen – Balken – Verbund
 3. Biegeversuche mit Buchenästen
     an einer Tischkante,
     Aufnehmen einer Kurve zur
     Belastbarkeit in Abhängigkeit  
     vom Durchmesser

 Einführung in die Erstellung von 
 Schaubilder mit einem 
 Tabellenverarbeitungsprogramm

 Zusammenfassung der Ergebnisse

 Zirkelpraktikum

1h

 Fachlicher Einschub

 - Plexiglas, polarisiertes Licht  
         auftretende Zug- und
               Druckkräfte
 - Wärmeausdehnung von Beton und
   Stahl (Glücksfälle der Natur)
 - Spannbeton
 - Verbundwerkstoffe
 - Zahnfüllungen

 Lehrervortrag/UG
 Zugkräfte bei Acrylglas

HA

 Betonieren

 Herstellung von Beton 
 (Mischungsverhältnis, Wasseranteil,
  Verdichtung, Kies, Zuschlagstoffe)

 Recherche

2h

 Vorbereitung zum 
 Betonieren

pdf-Skript von der FH Weihenstephan

 - Herstellung von Zement
 - Mischungsverhältnisse der
   Beton-Zuschlagstoffe

 

 Gruppenpuzzle Teil 1 in 
 Expertengruppen

2h

 Praktikum
 Betonieren

 Betonriegel gießen mit selbst 
 entworfener Armierung (max. 2 m
 Draht je Gruppe)

 Wettbewerb: Biegezugtest nach 
 einer Aushärtungszeit von 3 Wochen
 (Biegezugfestigkeit nach DIN 1048-5)

 Gruppenpuzzle Teil 2 in 
 Stammgruppen

2h

 Materialprüfung

 Materialprüfungsanstalt
 FH Konstanz

 Besichtigung

1h

 Nachbereitung der  
 Besichtigung

Kalk und Zement

 

 


 - Mineralisierung
 - Kalkkreislauf (Luftkalk)
 - Rohstoffe (Kies, Kalk)
 - Aushärtung von Beton (Hydratation)
 - Verwendungsgebiete von Zement
   und Kalk (Mörtel, Verputz, …)

 Video-Film


Lehrervortrag/UG

1h

 Spaghettibrücke

 Vorbereitung
 Grundlagen zu einfachen   
 Konstruktionszeichnungen
 Bekanntgabe der Aufgabe:
 - Material: Spaghetti, Heißkleber
 - Zu überbrückende Länge 40 cm
 - gewertet wird die Belastbarkeit je
   kg Brückenmasse
   Recherche

 

 


 HA: jede(r) zeichnet einen 
 Plan und bringt ihn in die 
 Arbeitsgruppe ein

1h  

 Vorbereitung

 Projektarbeit in 6
 Arbeitsgruppen

3h  

 Bau der Brücke
 - gemeinsame Konstruktionsskizze
   anfertigen
 - Vorversuche sind erwünscht
 - Grundlage: Recherchen und
   individuelle Entwürfe
  
   Dokumentation

   Wettbewerb

 Dabei Video-Aufnahmen bzw. 
 Bilder
 zur späteren Auswertung

 GA

2h  Kräfte

 Auswertung:
 - einfache Beispiele aus der
   Dokumentation der Brückentests
   zur Kräfteaddition und – zerlegung

 UG
 

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Alternative Einstiege / Ausweitungen

 

 Bearbeitung von 
 Beton

 - Maschinen zur Betonherstellung  
   und zum Transport
 - Schneiden mit Flex
 - Bohren mit Schlagbohrmaschine

 Praktikum

 Hinweis:
  Helm, Handschuhe,
  Schutzbrillen

 

Recycling

 Modellversuche: Zerstörung der 
 Betonriegel, Verwertung
 Bilder vom Teilabbruch der Brücke

 

 Ziel: Entwicklung eines Recycling-
        konzeptes mit Begründung

 Gruppenarbeit

 500 g – Hammer

 Hinweis:
 Helm, Handschuhe,
 Schutzbrillen

 

 Bauwerke der 
 Umgebung

 alternativ

 kühne Bauwerke

 - Konstruktive Merkmal
 - Zeichnung


 - Recherche
 - Historische Betrachtungen

 

 Gruppenarbeit

 

 Bauprinzipien der 
 Natur

 -  Bienenwaben
 -  Äste
 -  Knochen
 -  Bambus
 -  Lianen
 -  Federn

 

 Gruppenarbeit

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Verwendete Unterrichtsmaterialien in der Übersicht

Arbeitsblätter Biegezugfestigkeit
Betonieren
Hintergrundinformationen Biegezugfestigkeit
Portfolio
Bilddokumentationen Besuch Materialprüfungsanstalt in Konstanz
Besuch Rheinbrücke an der B 33
Video Besuch Materialprüfungsanstalt
Biegezugfestigkeit bei Spaghetti-Brücken

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Material-, Literatur- und Linkliste

Kellen, Formen (Haushaltswaren), Eimer, Gieskanne, Folie zum Unterlegen, Zement, Sand,
Zuschlagstoffe, Stahldraht 2 mm, Heißklebe-Pistolen, Spaghetti

Backe, Hiese: Baustoffkunde, Düsseldorf 2001
Scholz, Hiese: Baustoffkenntnis, Düsseldorf 1999

http://www.fh-weihenstephan.de
http://www.beton-info.org
http://www.beton-info.org/contentpics/67_2_s.exe

Bezugsquellen für Acrylglas

http://www.astromedia.de/
Acrylglas verarbeitende Betriebe

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