Der Einsturz einer Lärmschutzwand in einer Küstenumgebung offenbarte einen kritischen Fehler durch galvanische Korrosion. Die direkte Verbindung von Aluminiumprofilen und Baustahl ohne elektrische Isolierung erzeugte ein galvanisches Paar, das durch die salzhaltige Feuchtigkeit beschleunigt wurde. Dieser Artikel erläutert den Simulations-Workflow, der es ermöglichte, die Degradation zu modellieren und den Bruchpunkt vorherzusagen, unter Verwendung von Tekla Structures, Leica Cyclone und nCode. ⚙️
Technischer Workflow: BIM, Scannen und Ermüdungssimulation 🛠️
Die Analyse begann mit der Rekonstruktion des ursprünglichen BIM-Modells in Tekla Structures, um die Kontaktpunkte zwischen den unterschiedlichen Materialien zu identifizieren. Mittels eines 3D-Scans mit Leica Cyclone wurde die tatsächliche Geometrie der Korrosion und der Oberflächenlöcher dokumentiert. Diese Punktwolke wurde in nCode integriert, um eine mehrachsige Ermüdungsanalyse durchzuführen. Die Software modellierte den effektiven Querschnittsverlust im Aluminium und berechnete die Reduzierung der Tragfähigkeit unter zyklischen Windlasten. Die Ergebnisse zeigten eine Spannungskonzentration im Kontaktbereich, wo die isolierende Oxidschicht nie existierte, was bereits nach nur drei Jahren Betrieb zu einem vorzeitigen Sprödbruch führte.
Gelernte Lektionen und Isolierung als kritische Barriere 🔒
Die Simulation bestätigte, dass das Fehlen eines dielektrischen Trennstücks zwischen Aluminium und Stahl die Hauptursache des Versagens war. In salzhaltigen Umgebungen erzeugt bereits eine kleine Potenzialdifferenz eine aktive elektrolytische Zelle. Für zukünftige Konstruktionen wird die Verwendung von Nylon- oder Gummischeiben sowie Epoxidbeschichtungen auf den Kontaktflächen empfohlen. Die Integration von Werkzeugen wie nCode in der Entwurfsphase ermöglicht es, diese Phänomene vorherzusagen und vermeidbare Einstürze zu verhindern, wodurch die Simulation zu einer Versicherung gegen Umweltschäden wird.
Welche Parameter der Finite-Elemente-Simulation ermöglichen eine genauere Modellierung der fortschreitenden Degradation der Grenzfläche zwischen Aluminium und Edelstahl in Lärmschutzwänden, die Salznebelzyklen ausgesetzt sind?
(PS: Materialermüdung ist wie deine nach 10 Stunden Simulation.)