Kerbspannungsanalyse textilbewehrter Holzkonstruktionen mittels analytischer Berechnungsverfahren: Fid-Bau Portal

Kerbspannungsanalyse textilbewehrter Holzkonstruktionen mittels analytischer Berechnungsverfahren

Lepper, M. / Kroll, L. / Langkamp, A. / Hufenbach, W.

Zur Beschreibung des Kerbspannungsverhaltens textilbewehrter Holzkonstruktionen wurden am Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) analytische Berechnungsverfahren entwickelt. Das hier vorgestellte Modell basiert auf der erweiterten Laminattheorie verbunden mit der Methode der komplexwertigen Verschiebungsfunktionen und der Methode der konformen Abbildungen, woraus sich angepasste Lösungsansätze für die Spannungen und Verschiebungen gewinnen lassen. Zur Bestimmung der für die Berechnung benötigten Werkstoff-Kennwertfunktionen wie auch zur Verifizierung der erhaltenen Lösungen werden am ILK umfangreiche experimentelle Untersuchungen auch unter Anwendung moderner optischer 3D-Messverfahren durchgeführt. Darüber hinaus kommt für ausgewählte Parameterkombinationen begleitend die Finite-Elemente-Methode zum Einsatz. Für die wirklichkeitsnahe Kerbspannungsanalyse faserverstärkter brettförmiger Holzkonstruktionen wird als mathematisches Modell ein Mehrschichtverbund (MSV) unendlicher Ausdehnung mit zentrischem Ausschnitt gewählt. Da derartige Strukturen dünnwandig sind, können sie mittels der klassischen Laminattheorie zusammenfassend beschrieben werden. Durch die Erweiterung der Kirchhoffschen Theorie kann das gesamte Verfahren derart modifiziert und ausgebaut werden, dass auch die von isotropen Materialien unbekannten Koppeleffekte unsymmetrischer Verbunde berücksichtigt werden. Insgesamt zeigte sich, dass zur Behandlung der vorgestellten grundsätzlichen Randwertprobleme die entwickelten analytischen Lösungsausdrücke den numerischen deutlich überlegen sind.