Landesbildungsserver Baden-Württemberg

UE BRÜCKENBAU

INHALTE:

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

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

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

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

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 Abbruch 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

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

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

Bezugsquellen für Acrylglas

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