[MOC]Brücke aus Liftarmen

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CowboyJoe
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[MOC]Brücke aus Liftarmen

Beitrag von CowboyJoe »

Ich will eine Bogenbrücke aus Technikliftarmen bauen.
siehe https://de.wikipedia.org/wiki/Technisch ... %C3%BCcken
Dafür benötigt es Dreiecksstrukturen, die aber auf Liftarme der Längen (2,3,4,5,6,7,9,11,13,15) beschränkt sind.
Anfangs habe ich etwas rumprobiert, wie und was ich genau haben wollte und einige Dinge konnte ich dabei ausschliessen (Dicke der Konstruktion, Verlängerungen der Liftarme, Technikbricks, Stangen, Verbinder...).

Da ich aber keine Ahnung hatte, wie groß ich die Brücke bauen wollte, habe ich angefangen generisch in Geogebra ein bissl Mathematik zusammenzuwerfen.
geogebra1.png
Zunächst habe ich mir 3 Punkte A,B und C gewählt, die eine nach unten offene Parabel(rot) durch den Punkt (0,0) erzeugt hat. Der Punkt B ist dabei frei beweglich, sodass man den Bogen höher oder niedriger bzw. schmaler oder weiter wählen kann.
Die Länge des Bogens ist allerdings häufig eine reelle Zahl und damit mit Liftarmen nicht umsetzbar.
Also musste eine Modifikation her, die die Knotenpunkte auf der Parabel, aber nicht die Endpunkte soweit nach oben rechts auslenkt, bis die Länge des Bogens eine ganze Zahl ergibt. Das geht zwar, hat aber einige Nachteile, da man die nötige Auslenkung nicht gleichmäßig auf die Knotenpunkte verteilen darf. Eine bessere Auslenkung ergibt sich, wenn man die Auslenkungen skaliert um einen Sinusbogen auf die Knoten aufträgt. Hier ist sin(0) = 0 = sin(pi). Die Start und Endpunkt liegen dabei genau auf den vorgegebenen Koordinaten. Die Auslenkung verteilt sich dann so, dass die Auslenkung erst ansteigt, in der Mitte relativ konstant bleibt (sin(pi/2)) und dann wieder abfällt. Genial!
Dies liefert jedoch auch Probleme, da die Auslenkung bei schlecht gewählten Werten dafür sorgen kann, dass sich ein Hügel ausbildet, der höher ist, als der höchste Punkt der Parabel selbst. Gar nicht gut. :sick:

Als Alternative bietet sich ein potenzierter cos(blau) an. Dieser bleibt in seiner konvexen Hülle und steigt nie über 1. Viel besser. :thumup:

Im Bild sieht man a, die Potenz des Cos, auf einem Slider. Die Länge der Parabel selbst ist 54.91 Studs. Bei a = 1,16 ist die Länge des Cos-Bogens 54,99 Studs. Hinreichend ganzzahlig. Der Fehler liegt damit bei unter 0,2 Promille. Gut genug. :lol:

Die obere Punktreihe sind die Löcher in den Technikbricks, die die Fahrbahn tragen. Als nächstes programmiere ich die Verteilung der Knoten auf dem Cos-Bogen und dann deren Verbindungen zu diesen Fahrbahnlöchern, sodass der quadrierte Fehler minimiert wird (least squares).
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Idle
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Re: [MOC]Brücke aus Liftarmen

Beitrag von Idle »

Danke, dass du uns mit auf die Reise zur perfekten Lego Fachwerkbrücke nimmst.
Ich habe das zwar studiert (Bauingenieur), aber ich konnte dir trotzdem nicht wirklich folgen. Mathematik und Bauwesen sind offenbar nicht die besten Freunde. :prost:

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CowboyJoe
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Re: [MOC]Brücke aus Liftarmen

Beitrag von CowboyJoe »

Ich habe nur beschrieben, wie ich einen Bogen ganzzahlig gemacht habe.
Mich würde jetzt interessieren, wie ein Bauingenieur das macht. Und Maßband kürzen ala "Was nicht passt wird passend gemacht", gilt nicht!

Hier ist mal das File:
cos.zip
Da kann man dann den Punkt B rumschieben und dann den Slider so stellen, dass es ganzzahlig wird.
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Idle
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Re: [MOC]Brücke aus Liftarmen

Beitrag von Idle »

Trial and Error.

Ich hätte mir einen Haufen Liftarme geschnappt und versucht zusammen zu stecken was möglich ist. Ich finde deine Herleitung (@CowboyJoe ) wirklich gut. Also Hut ab dafür. Bin selber aber zu sehr in der Praxis verwurzelt um mir so etwas theoretisch herzuleiten.

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CowboyJoe
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Re: [MOC]Brücke aus Liftarmen

Beitrag von CowboyJoe »

Trial and Error funktioniert hierfür. Habe ich ja auch am Anfang geschrieben, dass ich herumprobiert habe.
Aber ich wollte halt etwas Generisches haben, das die Streben alle selber legt, je nachdem, wie hoch / breit die Brücke wird. Ausserdem kann ich mit dem Verfahren auch Hängebrücken und ähnliches bauen, ohne, dass ich erst wieder neu ansetzen muss. Und bei einer grösseren Brücke wäre es auch gut, wenn man vorher weiss, wieviele Liftarme man braucht.

Btw: Ich hätte nicht gedacht, dass ein Bauingenieur seine Bauten nach Trial and Error baut. Sag mir, welche Brücken du konstruiert hast. Da fahr ich dann besser mal nicht drüber :lol:

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