Bauphysikfrage Spanten/Stringer

[Cheerstoni]

Im Zuge meiner Restauration
https://www.boote-forum.de/showthread.php?t=281652
ist bei mir die Frage aufgetaucht, ob es heutzutage noch nötig ist Spanten und Stringer im Kern in derselben Art zu verbauen wie original anno dazumals (1975 in meinem Fall)
Meine Stringer sind/waren aus 50mm (!) dicker Eiche, eingehüllt in ca. 1 mm dicker Glasmatte.
Interessant wäre jetzt, welche GFK Stärke ich benötigen würde, wenn man mit zB Hartschaum-Kernmaterial baut, um dieselben pyhikalischen Eigenschaften zu erreichen (Zug-, Druck-/Biegefestigkeit usw) wie beim Original.
Haben wir Spezialisten, die sowas rechnen könnten?

mfg, Toni

zum besseren Verständnis hab ich mal eine Skizze erstellt

[Shearline]

Gib mal ein paar Daten bekannt:

- Länge und Breite
- Tiefe des Rumpfs Mittschiffs (innenseitig gemessen vom Scheergang zum Kiel)

[Cheerstoni]

Hallo,

Länge 5,70
Breite 2,20
Tiefe Rumpf? schätz ich jetzt mal auf 1 Meter, müsste ich messen.
Die Stringer mit 5 cm Dicke sind an der breitesten (höchsten Stelle) 21 cm.

Ich hätte aber gemeint, ob man das (auch) von der Material-Seite her ausrechnen kann. Also die Bruchlast-Werte usw von den original Spanten herzunehmen und dann dementsprechend rechnerisch auf Materialstärke usw. in "neuerer" Bauart zu kommen

mfg, Toni

PS: was evtl. noch wichtig wäre: Ist ein Innenborder mit direktem Wellenantrieb, also quasi "Mittelmotor"(Wasserskiboot), 270 PS (das Boot gabs angeblich auch bis 350 PS)

[Shearline]

Ich hab mal meine "Matrix" mit den Daten gefüttert - siehe Anlage.

Zu beachten ist natürlich, dass die Ergebnisse nur unter der Voraussetzung funktionieren, dass die Hülle einigermassen den zu Grunde liegenden Design-Prinzipien entspricht. Wobei man früher aber ohnehin eher eine gewisse Tendenz zum Überdimensionieren hatte.

Ausserdem handelt es sich dabei um rein "strukturelle" Mindestdimensionen. Die Höhe der Stringer kann ja auch auf Grund der Einbaulage des Motors (Abstand Ölwanne zum Kiel) oder des Cockpitbodens so gewählt worden sein.

Übrigens: ich würde Dir davon abraten, zuviel Gewicht einsparen zu wollen. Gerade bei Booten älteren Semesters ist das "etwas mehr" an Verdrängung oftmals ein Garant für gute Fahreigenschaften. Auch wenn's ein wenig Top Speed kostet.

[Sonnenschein]

So eine Berechnung ist ja interessant..... Wie liest man diese Tabelle genau? Welche Maße sind durch die Angabe "H/W" bezeichnet (quadratischer Stringer?)? Wie ist die errechnete Laminat-Stärke zu verstehen (vermutlich die GFK-Ummantelung der Stringer an jeder Seite)?
Auch die Angaben in den letzen Sätzen erschließen sich mir noch nicht 100%ig. Soll das Motorfundament 1,5 mal so hoch sein, wie die Breite des Stringers (Wert "H/W" aus der Tabelle)?
Worauf bezieht sich die Angabe 1/3 Holzkern?
Worauf bezieht sich der Faktor 1,4 der Laminatstärke bei Motoraufhängung?

ich muss in diesem Jahr ja auch Stringer und Spanten erneuern und will das natürlich so gut (sicher) wie möglich machen. Und wenn es dafür Berechnungsmöglichkeiten gibt, wäre ich sehr froh.

[Shearline]

Soweit alles richtig interpretiert. Der Basisquerschnitt ist ein Quadrat. Im Bereich der Motoraufhängung wird jedoch die Höhe auf 1,5 x Breite angehoben (wichtig: ein möglichst fliessender bzw. flacher Übergang!). Von der daraus resultierenden Gesamthöhe, wäre 1/3 in Holzeinlage auszuführen. (Bei grösseren Querschnitten kann man das Verhältnis auch kleiner ausfallen lassen).

Das Laminat (also die "Ummantelung") wird im Bereich der Motoraufhängung 1,4x so dick ausgeführt, wie im restlichen Bereich des Stringers.

Wenn Du umfangreichere Refit Arbeiten planst, lege ich Dir das Buch "Elements of Boat Strength" von Dave Gerr nahe. Sozusagen das "Standardwerk", wenn es um das schnelle Dimensionieren von Bauteilen geht.

[Sonnenschein]

danke!
ich versuche mal, die pdf zu übersetzen....
Die Maße meines Boot ist dem in deiner Berechnung aber sehr ähnlich. ich denke, ich liege da mit deinen Maßangaben recht sicher

[Cheerstoni]

Wow, danke mal
Wenn ich das richtig verstehe sollten die Stringer also 60 mm (59,72) im Quadrat haben und gute 3 mm (3,18) Laminat.
Könnte ich jetzt bei gleichbleibendem Querschnitt (3600mm2) die Breite und Höhe des Kerns beliebig ändern?
Die 200 mm Höhe brauche ich (wie richtig angenommen) mindestens für die "Bodenfreiheit" vom Motor.
3600mm2 QS/200mm Höhe= 18mm Stärke, wären also Stringer mit 18mm Stärke und 200mm Höhe. Die Verstärkung bei den Motorfundamenten wäre dann noch zu berücksichtigen

Mir gehts nicht darum Gewicht zu sparen, sondern mit leichter bearbeitbaren (und verfügbaren) Mitteln zu arbeiten.

Mein momentaner Plan sieht vor die Stringer aus 2 zusammenlamellierten Lagen 18 mm Sperrholz nachzubauen (36mm Stärke gesamt), mit verdicktem Epoxy einzukleben, Hohlkehlen ziehen und später mit 3 Lagen Gewebe zu laminieren.
Denke, das wäre mehr als ausreichend.

Bei der Planung kam mir jetzt wegen der schwierigen Anpassung an die Rumpfform die Frage, ob nicht ein Hartschaumkern und dafür mehr Laminat auch funktionieren würde.-daher die Frage, die vielleicht für andere auch interessant ist.

mfg, Toni

[bikerherby]

Moin,

Die Idee geschäumte Profilen ((PUR-Hartschaum mit Alu-Stuccoblech verklebt) als Stringer, Spanten zu verwenden hatte ich schonmal, aber u.a. aufgrund der geäußerten Bedenken schnell wieder verworfen.

siehe hier (Beitrag 54): https://www.boote-forum.de/showthrea...=281974&page=3

Gruß

Martin

[Shearline]

Zitat von Cheerstoni

Könnte ich jetzt bei gleichbleibendem Querschnitt (3600mm2) die Breite und Höhe des Kerns beliebig ändern?

Im Bezug auf das Flächenträgheitsmoment (also die Biegesteifigkeit) erreichst Du mit Deiner Dimensionierung sogar den 11-fachen Wert gegenüber dem quadratischen Querschnitt.

Allerdings: je höher und schmaler ein Stringer wird, um so anfälliger wird er gegenüber Torsionsbelastungen. Du sollest also dann noch entsprechende Querverbände zur Aussteifung einbauen. Hier findest Du ein paar gute Infos zu dem Thema: http://www.ericgreeneassociates.com/...ion_Design.pdf

Übrigens: Du kannst Stringer auch als vorgefertigte Stangenware kaufen. Google mal nach "Prisma Beams".

[Cheerstoni]

Zitat von Shearline

Google mal nach "Prisma Beams".

Ja, die kenn ich schon von früheren Diskussionen hier ;)
Als einfache Verstärkung sicher interessant, bei mir eher nicht, meine Stringer sind hinten dann erhöht (Tankauflage) usw. Da bleibt nur Eigenbau.
Aber danke nochmal für Deine Inputs - find das Thema sehr interessant.

mfg, Toni

PS: Nachdem ich die neuen Stringer etwas schmäler als die originalen bauen werde, werde ich auch 2-3 Spanten als Querversteifung einbauen. (original hat das Boot keine Spanten)