Der Einsturz einer Fußgängerbrücke aus Brettsperrholz (CLT) während eines extremen Regenereignisses offenbarte kritische Fehler in der Klebeverbindung zwischen den Schichten. Zur Quantifizierung der mikroskopischen Delamination wurde ein Reverse-Engineering-Workflow angewandt, der Laserscanning mit Struktursimulation kombiniert. Dieser Artikel erläutert den technischen Prozess zur Messung der Degradation des Verbundmaterials und zur Validierung von Ermüdungsmodellen unter Wassersättigungsbedingungen.
Technischer Workflow: Vom Laserscan zur Finite-Elemente-Analyse 🔬
Der Prozess begann mit der Erfassung der Geometrie der eingestürzten Brücke mittels eines Leica-Scanners, der in Leica Cyclone verwaltet wurde, um eine hochdichte Punktwolke zu generieren. Diese Punktwolke wurde nach CloudCompare exportiert, wo ein Segmentierungsalgorithmus angewandt wurde, um Bereiche mit interlaminarer Trennung zu isolieren. Der Vergleich von Punktwolken (M3C2) ermöglichte die Erkennung von Verschiebungen im Mikrometerbereich zwischen den Holzschichten. Diese Verformungsdaten wurden in Dlubal RFEM eingegeben, wo das orthotrope Verhalten von CLT unter zyklischen Feuchtigkeitsbelastungen modelliert wurde. Die Ermüdungssimulation zeigte, dass die Schubspannung an der Grenzfläche nach 48 Stunden Dauerregen die Streckgrenze des Klebstoffs überschritt, was zu fortschreitenden Mikrorissen führte, die zum katastrophalen Versagen führten.
Lehren für die Gestaltung von Klebstoffen in CLT bei Witterungseinflüssen 🛠️
Die Korrelation zwischen den Scandaten und dem RFEM-Modell zeigte, dass herkömmliche Polyurethanklebstoffe ihre Kohäsionsfestigkeit unter Quell- und Schrumpfzyklen nicht aufrechterhalten. Es wird empfohlen, modifizierte Epoxidharzklebstoffe mit höherer Hydrolysebeständigkeit einzusetzen und beschleunigte Alterungstests in der Klimakammer durchzuführen. CloudCompare erweist sich als unverzichtbares Werkzeug für die zerstörungsfreie Prüfung, das es Ingenieuren ermöglicht, beginnende Delamination zu erkennen, bevor sie die strukturelle Integrität gefährdet.
Da extremes Wetter ein immer häufigerer Faktor ist, welche Finite-Elemente-Simulationsmethodik empfehlen Sie zur Modellierung der Delaminationsausbreitung in CLT unter zyklischen Regenlasten?
(PS: Materialermüdung ist wie deine nach 10 Stunden Simulation.)