5 Dinge, die Legosteine ​​über Bautechnik lehren können

Aber für diejenigen von uns, die keine Rekorde brechen wollen, erfordert die Konstruktion selbst eines fußhohen Designs Voraussicht. Wird Ihre Struktur ausbalanciert sein und nicht umkippen? Ist die Basis breit genug, um es zu tragen? Kann Ihre Lego-Kreation den Kräften der Natur standhalten – oder sogar der Hauskatze?

Das Herumspielen und Experimentieren mit Lego geht über die kindliche Spielzeit hinaus. Tatsächlich bieten diese Blöcke und Produkte eine praktische Gelegenheit, die Grundlagen des Hochbaus zu erlernen , ein Gebiet, in dem Experten ähnliche Fragen untersuchen, während sie Gebäude, Brücken , Autos, Dämme, Stadien und andere große Bauwerke herstellen.

Das ultimative Lego-Imperium und reale Bautechnik haben zwei Dinge gemeinsam: ein Verständnis für Physik und Kreativität . Solange Sie die Grenzen der Materialien kennen , mit denen Sie arbeiten, wird es weniger Probleme geben, Ihre plastischen Kreationen heraufzubeschwören – und vielleicht andere Strukturen, wenn Sie fortgeschrittener werden.

Maßstab ist alles, besonders wenn Sie eine Nachbildung eines berühmten Wahrzeichens oder Gebäudes bauen möchten. Lesen Sie auf der folgenden Seite, warum Skalierung auch für Ingenieure wichtig ist.

1. Maßgeschneidertes Bauen
2. Ladebeschränkungen
3. Wie man sich verspannt
4. Entwerfen rund um die Natur
5. Zug und Druck

Skalenkonzepte sind sowohl für den Legobau als auch für die Bautechnik wichtig. Schließlich möchten Sie etwas bauen, das groß genug für Ihre Spielzeug-Minifigur und seine Freunde ist, richtig?

Nun, das gleiche Konzept gilt für Ingenieure, die Räume schaffen, die groß genug sind, um eine wünschenswerte Anzahl von Menschen aufzunehmen. Selbst wenn man das Endergebnis betrachtet, gibt es einen wichtigeren Grund, über den Maßstab nachzudenken: Es erfordert die Planung und Modellierung Ihrer Struktur, bevor Sie sich an die eigentliche Sache machen – ein Muss für Statiker und Architekten.

Angenommen, Sie möchten mit Legosteinen eine Nachbildung des Eiffelturms bauen. Bevor Sie die Anzahl der benötigten Teile zusammenstellen, ist es eine gute Idee, den Umfang Ihres Projekts zu bestimmen und wie groß es sein wird. Auf diese Weise können Sie das Wesentliche der Struktur mit den Steinen in einem kleineren Maßstab erstellen. Maßstabsgetreues Bauen rückt auch Baumaterialien ins rechte Licht und erfordert, dass Sie ihre Grenzen zugeben. Je größer die Struktur, desto einfacher wird es Ihnen, Kurven und Bögen einzubauen, selbst wenn Sie rechteckige Steine ​​​​verwenden. Wenn Sie der Herausforderung besonders gewachsen sind, können Sie frühere Lego-Projekte mithilfe von Mathematik verkleinern, indem Sie Abschnitte in überschaubarere Größen unterteilen.

Der Himmel ist die Grenze – sogar mit Lego-Produkten. Aber ist Ihre Struktur funktionsfähig? Erfahren Sie mehr auf der nächsten Seite.

Belastungseinschränkungen können beeinflussen, wie Bauingenieure an ein bestimmtes Projekt herangehen. Obwohl der Begriff vielleicht nicht vertraut klingt, ist er im Grunde eine Art zu hinterfragen, was passiert, wenn Gewicht oder andere Faktoren auf eine Struktur oder ein Objekt einwirken.

Durch die Verwendung von Legosteinen können Sie sich zwei Grundprinzipien besser vorstellen, die Ingenieure berücksichtigen: statische Belastung und dynamische Belastung . Die statische Belastung umfasst das Gewicht und den Druck auf die Struktur, während sie stationär ist, während sich die dynamische Belastung darauf bezieht, wie äußere Kräfte auf die Struktur einwirken, während sie verwendet wird. Zum Beispiel hat jedes Gebäude seine physikalischen Grenzen für das, was es tragen kann – seine statische Belastbarkeit. Aber was ist mit etwas, das ein bisschen mobiler ist – wie ein Flugzeug , das so konstruiert ist, dass es Passagiere und sich ständig ändernde Flugbedingungen aufnehmen kann? Ingenieure müssen diese Faktoren berücksichtigen, um sicherzustellen, dass ein dynamisch beladenes Flugzeug (mit Menschen und in der Luft) sicher und effizient ist.

Um dynamische Belastungsbeschränkungen zu testen, bauen Sie eine Lego-Brücke und verwenden Sie dann ein ferngesteuertes Auto oder Holzkastenautos mit verschiedenen Gewichten, um zu sehen, wie sie sich auf die Struktur auswirken, wenn sie sich darüber bewegen. Knickt einer der Balken unter dem zusätzlichen Gewicht ein? Mit dynamischem Laden herumzuspielen ist viel effektiver, als in einem Lehrbuch darüber zu lesen, wo Gewichte und Zahlen nicht greifbar sind.

Als nächstes werden wir darüber sprechen, was jeder ernsthafte Lego-Baumeister wissen muss.

Zu wissen, wie man Steine ​​verwendet, um die Stärke einer Struktur zu verstärken, verschafft Ihnen nicht nur einen Vorteil bei der Verwendung von Lego-Produkten , sondern kann Ihnen auch dabei helfen, Ihr Gehirn mit den komplexen Strukturen in Ihrer gesamten Lego-Community vertraut zu machen.

Nehmen wir an, Sie erstellen ein malerisches Miniaturdorf und stellen fest, dass ein Gebäude nicht sehr stabil ist und umkippt. Beim Aufheben merkt man, dass es noch relativ intakt ist. Soll man es verschrotten?

Nicht unbedingt. Sehen Sie, ob Sie durch Verstrebungen zusätzliche Unterstützung bieten oder zusätzliche Teile zur Unterstützung hinzufügen können. Für einen Statiker sollten Traversen, Säulen und Balken ausreichen, aber Verbindungsstifte und Achsen bieten zusätzliche Unterstützung für sein Lego-Pendant. Es ist auch ratsam, sich zu fragen: Haben Sie nicht zusammenpassende Teile gestapelt oder mit den gleichen Arten von Steinen übereinander gebaut? Die Verwendung gleicher Teile zum Stapeln ist eine gute Strategie, um Strukturen stabiler zu machen .

Geographie und Wettermuster beeinflussen, wie Ingenieure eine Struktur erstellen. Wie können Sie diese Bedingungen mit Lego-Produkten testen?

Bauingenieur vs. Architekt    

Obwohl die beiden Berufe oft zusammenarbeiten, führen Bauingenieure und Architekten unterschiedliche Aufgaben aus. Oft entwickelt der Architekt einen Entwurf und arbeitet mit einem Statiker zusammen, um die Sicherheit und Wirksamkeit des Plans zu prüfen.

Mehrere Wettbewerbe und visuelle Experimente haben Lego-Projekte verwendet , um die Fallstricke der Bautechnik bei Naturereignissen wie Erdbeben zu modellieren . Die Teilnehmer erfahren, wie sich die seismische Belastung oder die zusätzliche Belastung, der ein Gebäude während eines Erdbebens ausgesetzt ist, auf ihre kleinen Strukturen auswirkt.

Was sowohl Legobauer als auch Bauingenieure gemeinsam zugeben, ist, dass die Erstellung eines robusten Modells – oder sogar eines echten Gebäudes – das Verständnis einer Reihe von seismischen Wellen und der Probleme, die sie mit sich bringen, erfordert. Da einige Gebiete im Nordwesten sowohl Beben mit niedriger als auch mit hoher Frequenz erfahren, sind Ingenieure herausgefordert, Gebäudestrukturen zu entwerfen, die beiden standhalten können.

Um stabilere Gebäude zu schaffen, die Erdbeben standhalten, bauen die Schüler Strukturen mit schwereren Decken oder fügen Stützbinder zwischen Stockwerken oder Gebäudeschichten ein, ähnlich wie es ein Statikerteam tun würde. Dann fordern sie ihre Strukturen heraus, indem sie sie in Erdbebensimulatoren platzieren, um zu sehen, welches Design am besten funktioniert. Die Idee ist, natürliche Innovation greifen zu lassen, da einige Projekte neue Ideen hervorbringen, die es wert sind, in größerem Maßstab getestet zu werden.

Was hält die Komponenten Ihrer Lego-Brücke zusammen? Welches bautechnische Konzept Sie in Ihrem Wohnzimmer spielen können, erfahren Sie auf der nächsten Seite.

Einige Brücken scheinen der Physik zu trotzen, mit massiven Teilen, die in der Luft schweben. Es stellt sich heraus, dass das gleiche Konzept, das dies ermöglicht, auch in kleinerem Maßstab mit Lego-Projekten zu Hause funktioniert.

Spannung (die Zugkräfte auf Materialien) und Kompression (der Druck auf Materialien) verleihen vielen Strukturen einen schwebenden Effekt. Für Lego-Liebhaber können Sie versuchen, Teile von Strukturen aufzuhängen, indem Sie Ihre eigenen Bögen und Brücken erstellen. Fachwerkbrücken verwenden insbesondere Spannung und Druck, um die Arbeit zu erledigen. Es ist auch wichtig, die Steifheit Ihres Materials im Auge zu behalten, da es unter zusätzlichem Druck mehr oder weniger nachgibt.

Ursprünglich veröffentlicht: 13. September 2011

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