Einsatz elektrohydraulischer Antriebssysteme zur aktiven Dämpfung seilgetragener Bauwerke: Fid-Bau Portal

Einsatz elektrohydraulischer Antriebssysteme zur aktiven Dämpfung seilgetragener Bauwerke

Bonefeld, R.

Große kabelgetragene Bauwerke wie z.B. Schrägseilbrücken sind anfällig gegen Schwingungen. Das Konzept des Integral Force Feedback erlaubt bei Umsetzung durch geeignete Sensor-Aktor-Paare, die an der Verbindung zwischen einigen Tragseilen und dem Brückendeck angebracht werden, eine signifikante Erhöhung der Strukturdämpfung. Dabei ist das Dämpfungsgesetz strukturell stets dissipativ, weist also keinen prinzipbedingten Leistungsbedarf auf. Die Antriebsaufgabe ist durch einen hohen Anteil statischer Lasten (Kabelvorspannung) gekennzeichnet. Innerhalb des Forschungsprojektes Active Control in Civil Engineering wurde ein geeignetes elektro-hydraulisches Aktorkonzept entwickelt, daß die statischen Lasten ohne dauernde aktive Leistungszufuhr kompensiert. Es wurde eine Systematik möglicher Aktorstrukturen entwickelt, die sich in Baugröße, Leistungsaufnehme und Antriebsdynamik unterscheiden. Durch eine Analyse der Lastverhältnisse, die durch die Eigenschaften des Tragseils bestimmt werden, kann gezeigt werden, daß die geometrischen Kennwerte Flächen und Hub des Aktors bei sorgfältiger Auslegung stets in einem bestimmten Verhältnis zu den entsprechenden Größen des angetriebenen Tragkabels stehen. Damit kann auch die Aktordynamik als Funktion von Seilkraft und -länge abgeschätzt werden. Es zeigt sich, daß das System Aktor-Kabel dadurch charakterisiert ist, daß die Aktorsteife ca. 30-mal höher ist als die Kabelsteife, während die Massenlast des Kabels die Aktordynamik nur unwesentlich beeinflußt. Insgesamt kann davon ausgegangen werden, daß die Aktordynamik auch bei großen Kabellängen und hohen Traglasten um mindestens einen Faktor 10 als die zu dämpfenden Bauwerksfrequenzen (ca. 0,5 bis 3 Hz) ist. Das entwickelte Aktorkonzept ist damit als geeignet für die aktive Dämpfung seilgetragener Bauwerke anzusehen.