Stahl und Beton werden beim Erwärmen meist etwas größer. Beim Abkühlen ziehen sie sich wieder zusammen. Eine Dehnungsfuge nimmt die Bewegung zwischen Brückenteilen auf. So bleibt Platz für die Längenänderung.
Das Titelbild ist eine Illustration einer intakten Brückenfuge. Es zeigt keine gemessene Fugenbreite.
Auch feste Dinge ändern ihre Größe
Eine Brücke bleibt fest und kann trotzdem ihre Länge ein wenig ändern. Das heißt Wärmeausdehnung.
Bei langen Bauteilen zählt auch eine kleine Änderung. Wie viel es ist, hängt vom Material, von der Länge und von der Temperaturänderung ab.
Die Teilchen bleiben zusammen
In einem Metall schwingen die winzigen Atome um ihre Plätze. Beim Erwärmen schwingen sie stärker; ihre mittleren Abstände werden gewöhnlich etwas größer.
Die Atome blähen sich dabei nicht wie Luftballons auf. Beim Abkühlen werden die Abstände wieder kleiner. Der Stahl muss dafür nicht schmelzen.
Ein Zwischenraum kann sich verändern
Wächst ein Brückenteil auf einen festen Anschluss zu, wird der Zwischenraum im einfachen Modell schmaler. Beim Abkühlen wird er wieder breiter.
Eine passende Fuge kann diese Bewegung mitmachen. Würde man die Ausdehnung ganz verhindern, könnten große Kräfte und Schäden entstehen.
Nicht jede Brücke hat dieselbe Lösung
Manche Brücken kommen ohne solche Fugen aus. Ihre Konstruktion nimmt die Temperaturbewegung auf andere Weise auf.
Eine sichtbare Linie ist deshalb nicht automatisch eine Dehnungsfuge. Auch Fugenbreiten hängen von mehr als dem Wetterbericht ab: Entscheidend ist unter anderem die Temperatur des Bauteils.
Fugen-Detektiv: Bild und Papiermodell
- Schaut mit einem Erwachsenen auf der verlinkten ACS-Seite das Foto der flexiblen Brückenverbindung an. Sucht die Verbindung zwischen den festen Teilen und zeichnet sie grob ab. Das Foto zeigt ihre Form, aber noch keine Bewegung über die Zeit.
- Für ein eigenes Tischmodell schneidet ein Erwachsener vier Papierstreifen aus: zweimal 10 cm und zweimal 10,5 cm lang, alle etwa 3 cm breit. Zeichnet auf ein quer liegendes Blatt zwei Striche mit 22 cm Abstand. Legt die beiden kürzeren Streifen dazwischen: Ihre äußeren Enden liegen an den Strichen. Messt den freien Abstand in der Mitte. Er sollte etwa 2 cm sein.
- Tauscht beide Streifen gegen die längeren aus und lasst ihre äußeren Enden an denselben Strichen. Messt erneut: Nun bleibt etwa 1 cm frei. Tauscht zurück und vergleicht. Die längeren Streifen stehen für ausgedehnte Bauteile. Das Papier wurde nicht erwärmt und wächst nicht von selbst. Die großen Modelländerungen zeigen nur, warum Bewegungsraum hilft; sie sagen nichts über eine echte Brückenfuge aus.
Ein Erwachsener schneidet die Streifen. Alles bleibt auf dem Tisch; nichts erhitzen. Keine echten Fugen berühren, mit Gegenständen prüfen oder betreten, wenn der Bereich nicht als öffentlicher Gehweg freigegeben ist. Für diese Aktivität reicht das verlinkte Foto.
Zum Mitnehmen
Auch Stahl und Beton ändern mit der Temperatur ihre Größe. Viele Brücken haben Fugen, die Bewegung aufnehmen. Im Metall ändern sich dabei vor allem die mittleren Abstände der Atome. Andere Brücken lösen die Aufgabe ohne solche Fugen.
Wozu dient eine Dehnungsfuge an einer Brücke?
Quellen & Weiterlesen
American Chemical Society · Moving Molecules in a Solid — Flexible Bridge Connections ↗OpenStax / Rice University · University Physics Volume 2: Thermal Expansion ↗Federal Highway Administration · Concrete Coefficient of Thermal Expansion ↗Federal Highway Administration · Jointless Bridges / Bridge Expansion Joints ↗Unsere Texte erklären die Grundidee in eigenen Worten. Bilder und Modelle vereinfachen die Wirklichkeit; sie sind nicht maßstabsgetreu.
