Dataprogram

Bridge Designer

Bridge Designer

Bridge Designer (tidligere West Point Bridge Designer) er et design- og simuleringsprogram som kan lastes gratis ned fra nettet. Programmet passer godt som en del av et brobyggingsprosjekt på ungdomstrinnet der elevene kan teste ulike brokonstruksjoner og se om broen holder når lastebilen kjører over den. Programmet synliggjør også hvor konstruksjonen er sterkere enn nødvendig eller hvor den er faretruende svak.

Å bli kjent med digitale verktøy er en av de grunnleggende ferdighetene. «Å kunne bruke digitale verktøy i naturfag dreier seg om å kunne benytte slike verktøy til utforskning, måling, visualisering, simulering, registrering, dokumentasjon og publisering ved forsøk og i feltarbeid. …» (fremhevet her, LK06).

Bridge Designer passer godt for elever på ungdomstrinnet. Programmet egner seg godt ved oppstart av et broprosjekt der elevene senere skal designe og bygge en bro selv. I og med at dette er et engelsk program,vil det være naturlig å invitere engelsklæreren til samarbeid. Det kommer en ny versjon av Bridge Designer i januar hvert år ledsaget av en konkurranse.

I programmet er det flere valgmuligheter når det gjelder brotyper, brolengde og materialer. Konstruksjon av bro i programmet er forenklet til å studere trykk- og strekkrefter, som i simuleringen visualiseres med henholdsvis rød og blå farge på de ulike delene av broen. I en virkelig bro må ingeniøren også forholde seg til skjærkrefter og vridningskrefter.

Figur 1. Et eksempel på en bro som det ikke ville vært lurt å kjøre over. Figur 1. Et eksempel på en bro som det ikke ville vært lurt å kjøre over.

 Å komme i gang

For å komme i gang må du gjøre noen valg før konstruksjonsarbeidet kan starte. Velg Create a New Bridge Design og klikk deg framover. Velg f.eks. 8 m på Deck elevation. Kryss av på Standard abutment - No pier - No cable anchorage - Medium strength og Standard loading. Her er mange muligheter du kan prøve senere. Velg så en av de seks standardbroene. Klikk så Finish for å starte –og du får opp tegnebordet.

Figur 2. Menylinja. Figur 2. Menylinja.

Figur 3 Tools – verktøykasse. Finnes også som nedtrekk på menylinja øverst. 1: velg knutepunkt, 2: velg stav/bjelke, 3: pek ut knutepunkt eller en stav, 4: velg viskelær Figur 3 Tools – verktøykasse. Finnes også som nedtrekk på menylinja øverst. 1: velg knutepunkt, 2: velg stav/bjelke, 3: pek ut knutepunkt eller en stav, 4: velg viskelær  

Knutepunktene plasseres først

Figur 4 viser tegnebordet der du tegner broen. Midt i bildet er verktøykassa (som kan flyttes i bildet). Start med å tegne knutepunkter (verktøy 1 i verktøykassa). Det blå trådkorset hjelper for å plassere et knutepunkt og låser det med et klikk på venstre museknapp.

Staver og bjelker

Velg stav i verktøykassa (verktøy 2 i verktøykassa). Bruk musa til å peke på et knutepunkt. Hold venstre museknapp nede mens du drar blyanten til neste knutepunkt, og slipp så museknappen. Da tegnes en stav mellom de to knutepunktene. Fortsett slik og tegn de øvrige stavene og bjelkene.

Figur 4. Broen under konstruksjon. Figur 4. Broen under konstruksjon.

Stavene får en standard tykkelse (dimensjon). Denne kan du endre ved hjelp av det tredje verktøyet i verktøykassa. Klikk så på en stav og velg fra menyen for dimensjonering (se figur 2). Du kan endre tykkelsen på flere staver samtidig ved å holde CTRL-tasten nede mens du klikker på de aktuelle stavene.

Testing

Det er spennende å teste en ferdig konstruksjon. Trykk på simulering i menyen (se figur 2) og broen blir plassert i et landskap der en lastebil kjører over den (se figur 5). Farten på bilen kan endres eller den kan stoppes ved hjelp av kontrollboksen for animasjonen. Fargene på stavene/bjelkene er blå (strekk) eller røde (trykk) for å vise typen krefter de utsettes for. Jo sterkere farge, jo nærmere er staven bruddgrensen. Er fargen svak er den overdimensjonert, og det kan være penger å spare på å gå ned i dimensjon.

Figur 5. Testing av broen. Figur 5. Testing av broen.

Når lastebilen kjører over, ser du at broen svikter noe under belastningen. Dette er lagt inn med hensikt i programmet og er overdrevet. Selv en stål- eller betongkonstruksjon har svikt, noe som en ingeniør må ta hensyn til i sine beregninger av den virkelige broen.

Hvis en stav brekker, må du tilbake til tegnebordet og rette opp dimensjoneringen. Staver som ryker får rød eller blå farge som forteller hva slags kraft som har knekt den. For hver endring du gjør, må du teste på nytt.

Feilmelding

I konstruksjonen på figur 6 er det med hensikt «glemt» en stav. Forsøk på å teste denne broen fører til feilmeldingen the model is unstable. Forklaringen viser en firkant i utkastet som vil gi brudd. Trykker du på NEXT på feilmeldingen, får du forslag til løsning: Del firkanten i trekanter med en stav. Trykk så på CLOSE og rett opp på tegnebordet.

Figur 5. Testing av broen. Figur 5. Testing av broen.

Aktuelle kompetansemål i læreplanen

Læreplan i naturfag

  • Etter 10. årstrinn
    • Teknologi og design
      • teste og beskrive egenskaper ved materialer som brukes i en produksjonsprosess, og vurdere materialbruken ut fra miljøhensyn