28. Februar 2014

Modellbau - Grünbrücke

Nach einer längeren Pause stelle ich heute ein Projekt vor, welches für mein Studium entstanden ist. Im Rahmen einer interdisziplinären Projektarbeit sollte eine integrale Grünbrücke (sprich eine Querungshilfe für Tiere von Bundesstraßen oder Autobahnen) entworfen und geplant werden. Der Schwerpunkt lag dabei eigentlich auf der statischen Bemessung des Tragwerks und der Gründung, sowie eines Konzeptes für die Herstellung und den Bauablauf. Allerdings lassen sich solche Konzepte besser präsentieren und verstehen, wenn sie anhand eines Modells (Maßstab 1:100) erklärt werden können.

Ich habe mich in meiner Gruppe angeboten unter anderem den Modellbau zu übernehmen. Nachdem die Vordimensionierung der Bogensegmente und des Plattenüberbaus abgeschlossen war, konnte ich auf Grundlage der erstellten Schnittzeichnungen mit dem Bau des Modells beginnen. Um die Vorstellung des entstehenden Modells zu erleichtern, habe ich den Längs- und Querschnitt mit abgebildet.

Grünbrücke - Querschnitt


Grünbrücke - Längsschnitt

Da Papier, besonders in den Ingenieurdisziplinen, sehr geduldig ist, war ich gespannt, ob sich unser Konzept auch in einem Modell verwirklichen lässt. Um die Bauweise zu demonstrieren, sollte an einem Teil des Modells das Tragwerk herausschauen. Wie bereits auf den Plänen zu sehen, wird die Brücke in Bogenbauweise erstellt, weswegen ich mit der Herstellung aller Bögen begonnen habe. Dafür habe ich mir einen maßstäblichen Ausdruck eines Bogens gemacht und diesen mittels Kurvenlineal und Kopierfräser in eine Schablone verwandelt.

Außenradius für die Bogenschablone

Die fertigen Bogenteile haben eine Dicke von 6mm und eine konstante Höhe von 10mm. Für Arbeiten am Frästisch mit einem Kopierfräser sind die Stücke zu filigran. Um meiner Finger Willen habe ich mich entschieden mit der Schablone und einer Kopierhülse zu arbeiten. Die Schablone wurde angeschraubt, da mir das Gefummel mit doppelseitigem Klebeband für 25 Bögen zu aufwändig war.

Fertige Schablone

Die Bogenelemente werden aus einer Platte Sperrholz gefräst und erst nachträglich ausgetrennt.

Ausgefräste Bogenelemente

Als Nächstes geht es an die Herstellung der Fundamente. Durch die geplante offene Bauweise eines Teils des Tragwerks, sind die Streifenfundamente abschnittsweise sichtbar. Um den Bauablauf zu verdeutlichen sind beide Betonierabschnitte im Modell dargestellt (siehe auch die Querschnitts-Abbildung). Das heißt für meine Holzarbeiten, dass ich ein Kantholz fast mittig diagonal auftrennen muss. Diese Arbeit erschien mir auf der Erika nicht gerade sicher, weswegen ich mir aus OSB und ein paar Resten einen Schlitten für den Dickenhobel gebaut habe. Nach einem ähnlichen Prinzip können auch verjüngte Tischbeine gehobelt werden. Das Werkstück wird dabei in einen Rahmen eingelegt, der durch Abstandshalter das Holz in eine Schräglage zwingt.

Werkstück im "Schlitten" vor dem Hobeln

Das Ergebnis überzeugt und dieses Vorgehen werde ich in Zukunft bestimmt noch einmal nutzen... evtl. für Tischbeine.

Angehobelte Schrägfläche

Nach dem Austrennen aller Bogenelemente aus der Platte habe ich sie mit einer Zwinge zusammengeklemmt und auf der Kreissäge in einem Rutsch auf gleiche Länge geschnitten.

Zuschneiden der Bogenelemente

So langsam kann man erkennen, wo die Reise hingeht mit den vielen Einzelteilen und merkwürdigen Formen...

Erste Probepassung auf dem "Baugelände"


Zu Beginn meines Studiums musste bei einer ähnlichen Veranstaltung ebenfalls ein Modell gebaut werden, bei dem die Frage von einem der Prüfer kam, ob das ganze Tragwerk tatsächlich aus Holz entstehen soll. Um dieses Mal alle Irrtümer auszuschließen habe ich nach dem Verleimen der Bogenelemente an die Fundamente alles mit grauem Lack aus der Sprühdose überzogen.

Es ist ein Stahlbetontragwerk!

Für die Überdeckung der Bogensegmente kommen in unserer Planung gewölbte Betonfertigteil-Platten zum Einsatz, die anschließend mit einer Schicht Ortbeton zu einem großen Ganzen vergossen werden (monolithische Verbindung -> Integrale Bauweise). Im Modell habe ich dies mit Kreativ-Platten aus Kunststoff und einem Heißluftgebläse realisiert. Der Biegevorgang verlief absolut unproblematisch. Den Kunststoff gleichmäßig aus ungefähr 10cm Abstand erwärmen und dann von Hand in Form drücken, kurz halten und das Ergebnis überprüfen. Für kleinere Stücke eignet sich auch der Backofen. Nach meiner Erfahrung sollte das Stück nur so warm sein, dass man noch ohne Schmerzen seine Hand auflegen kann. Bei höheren Temperaturen leidet die Struktur des Kunststoffes.

Biegen der "Betondeckung" ...

Nach der Formgebung habe ich den Bogen an den Rändern mit Alleskleber auf die Bogensegmente geklebt und mit Zwingen für ein paar Stunden fixiert.

... und anschließendes verkleben

Bis auf ein paar Kleinigkeiten ist das eigentliche Tragwerk fertig. Weiter geht es nun also mit der Landschaftsgestaltung um die Brücke. Ein wesentlicher Punkt ist dabei die Straße, aber auch die Höhenverhältnisse des umgebenden Geländes. Für die leichtere Modellierung und eine Einfassung des landschaftlichen Ausschnitts habe ich mir Brettchen in passender Höhe geschnitten und diese auf der Grundplatte verleimt.

Anpassen der Umgebung

Zum Aufmalen der Fahrbahnmarkierungen habe ich ein paar Meter Malerkrepp benutzt, damit die Markierungen wenigstens halbwegs gerade verlaufen.

Abkleben der Markierungen

Ich denke das Ergebnis kann sich sehen lassen. Theoretisch müsste zwischen den zwei Fahrstreifen und dem einzelnen Fahrstreifen eine doppelte durchgezogenen Linie sein. Diese ist aber wohl im Eifer des Gefechtes untergegangen...

3-spurige Bundesstraße mit fast vollständiger Markierung

Das Tragwerk wird endgültig auf der Grundplatte verschraubt und die Randbereiche der Fahrbahn unter der Brücke sind ebenfalls modelliert. Im linken Teil wird ein Wanderweg unter die Brücke geführt und ist baulich von der Fahrbahn getrennt. Die Richtlinie zur Gestaltung von solchen Tierquerungen verbietet Wanderwege, die die Querung unmittelbar durchkreuzen.

Tragwerk und Straße auf der Grundplatte

Nun geht es im besten Modellbahn-Stil daran die Landschaft aus Gipsbinden und Gips zu modellieren ohne dabei die fertig bemalten Teile in Mitleidenschaft zu ziehen.

Modellieren des "aufgeschnitten" Landschaftsteils

Fortgeschrittenen Gipsarbeiten im mittleren Bereich

Gemäß den Randbedingungen für Modell und Realität ist ein kostensparender Entwurf zu bevorzugen, weswegen die Ansichtsfläche aus Sperrholz (Beton) relativ schmucklos daher kommt.

Rückseite des Rohbaus

Wer bisher keine Parallelen zur Modellbahn herstellen konnte, sollte spätestens jetzt welche sehen. Die Gestaltung der Landschaft, besonders die Bepflanzung, entspricht nicht direkt der Planung und der Richtlinie, aber es wurden zur Veranschaulichung trotzdem exemplarisch ein paar Büsche und Bäume auf der Brücke verteilt. Es geht ja eigentlich auch um das Tragwerk ;)

Gestaltung der Umgebung und des Erdkörpers auf der Brücke

Um die Unannehmlichkeiten für die Tierwelt durch Scheinwerfer und Verkehrslärm zu reduzieren ist eine Lärmschutzwand in direkter Brückennähe anzuordnen. Diese dient in Kombination mit einem Schutzzaun gleichzeitig dazu das Wild auf die Brücke zu "lenken". Auch der Wanderweg unter der Brücke ist inzwischen fertig angelegt.

Irritationsschutzwand

Zum Abschluss noch einmal ein Blick auf das gesamte Modell mit dem offenen Tragwerk im linken Bereich und der geplanten Formgebung im rechten Teil, ...

Das Modell in Vogelperspektive

... sowie in realer Umgebung. Die Tunneleinfahrt hätte auch Stil, wenn ein paar Bögen frei davor stehen würden...

Stimmungsbild für das Deckblatt des Berichtes

Trotz des milden Wetters, ist bei mir der Winter eigentlich die maschinenarme Zeit. Inzwischen habe ich allerdings meine Regeln ein bisschen aufgeweicht, sodass nun in Ausnahmefällen (meistens wenn ich besonders faul bin) auch mal eine Maschine im Wohnzimmer läuft. Fräsen und Hobeln läuft mit Absaugung ziemlich schmutzfrei. Die Kreissäge ist immer so eine Sache, aber dieses Mal ging es wirklich nicht anders... :)

Ein Blick in mein Wohnzimmer während des Baus




Kommentare :

  1. Hallo Tobi,

    das nenne ich die gelungene Verschmelzung von Studium und Hobby. Aber soweit liegt das eine mit dem anderen auch nicht auseinander. Gute Handwerksarbeit gepaart mit wissenschaftlicher Arbeit hat bei manchen großen Köpfen einfach zusammengehört. Dabei kann große Kunst entstehen. Deine Landschaft gefällt mir und hat als Foto für das Deckblatt eine ganz besondere Stimmung. Eine tolle Arbeit!

    herzlichen Gruß

    Uwe

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  2. Hallo Tobi,

    Klasse Modell!
    Und von der Werkstatt bin ich immer wieder beeindruckt!

    Viele Grüße
    Volker

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  3. Wow !

    Das ist excellent geworden. Gefällt mir sehr gut und die Beschreibung ist hervorragend !

    Danke,
    Chri

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  4. Danke für die motivierenden Worte :):):)

    Gruß Tobi

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  5. Hallo Tobi,

    schön von Dir zu lesen, Die Brücke ist genial geworden. Meisterhaft, wie immer. Das Stimmungsblid ist irre.

    Aber wie Du das mit Deinen Maschinen im Wohnzimmer machst, beeindruckt mich immer wieder. Musst Du danach dann 3 Stunden putzen und saugen ? Weil man sieht trotz Deiner Werkeilei nie ein Stäubchen auf Teppich und Boden.

    Wahnsinn.

    Bis demnächst,

    Gruß Andi - Alwayswokingman

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    1. Hi Andi,

      das mit den Maschinen funktioniert gut, wenn man nach der Arbeit den Sauger noch ein paar Sekunden länger anlässt und schon einmal das Gröbste entfernt, sodass es sich gar nicht großartig verteilen kann. Am Ende des Tages noch mit dem Staubsauger über den Teppich (~5min), um die letzten Überbleibsel aufzusaugen und mehr mache ich auch nicht ;)

      Gruß Tobi

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  6. Beeindruckend! Was mich etwas verwunderte, ist die Ausrichtung der Bäume. Das Bäume während ihrer Lebensdauer auch in Hanglage dem Sonnenlicht entgegen streben macht die Anordnung der Gewächse im "Uhrzeigersinn" irgendwie unstimmig. Well, I might be wrong :o)

    Dein Konzept von Wohnen & Arbeiten finde ich spannend. Vor allem in Bezug auf den WAF (Women Acceptance Factor)!

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    1. Hallo,

      danke für deinen Kommentar und dein Lob.

      Natürlich hast du Recht, die Bäume würden in dieser Form niemals wachsen. Die Bäume haben lediglich einen Draht als "Stamm", der in der dünnen Deckschicht aus Gipsbinden nicht sehr gut hält. Die Bäume waren ursprünglich richtig ausgerichtet, aber während dem Aushärten des Klebers über Nacht sind sie der Schwerkraft gefolgt....

      Zugegebenermaßen ist es ein ungewöhnliches Konzept, aber bisher hatte ich noch keine Probleme damit ;)

      Lieben Gruß
      Tobi

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