Simulationsgestützte Auslegung elektro-hydraulischer Linearantriebe zur aktiven Dämpfung von seilgetragenen Bauwerken: Fid-Bau Portal

Simulationsgestützte Auslegung elektro-hydraulischer Linearantriebe zur aktiven Dämpfung von seilgetragenen Bauwerken

Helduser, S. / Bonefeld, R.

Für die Stabilität eines aktiven Dämpferkonzeptes ist das Führungsverhalten des Aktors, insbesondere repräsentiert durch seine Phasendrehung, von entscheidender Bedeutung. Innerhalb des Forschungsprojekts 'Active Control in Civil Engineering' (ACE), das von der Europäischen Union im Rahmen des Brite-EuRam-Programms gefördert wird, befasst sich ein Konsortium aus 9 Industrieunternehmen und Forschungseinrichtungen mit der aktiven Dämpfung der gesamten Brückenstruktur. Dazu sollen Aktoren an den deckseitigen Aufhängepunkten einiger Tragseile angebracht werden und so mit Hilfe einer geeigneten Regelungsstrategie zur effektiven Dämpfungserhöhung von Deck und Kabeln führen. Entwickelt wurde ein Konzept zur aktiven Dämpfung von Schwingungen in seilgetragenen Bauwerken. Teilaspekt dieses Projekts ist die Entwicklung geeigneter elektro-hydraulischer Aktorik zur Umsetzung des Dämpfungskonzepts. Aufgebaut wurde ein großes Labormodell mit einer Decklänge von ca. 30 m. Die zur Dämpfung dieses Bauwerks benötigte Aktorik wurde realisiert und getestet. Aufbau und Verifizierung geeigneter Simulationsmodelle dieser Aktorik ist wesentlicher Bestandteil der Untersuchungen. Ziel ist es dabei, eine Extrapolation der Simulationsmodelle auf große Aktoren für den Einsatz in realen Bauwerken zu ermöglichen, da solche Antriebe aufgrund ihrer Größe und ihres Leistungsumfangs im Labor nicht mehr praktikabel untersucht werden können. Im Sinne der Stabilität des aktiven Dämpfungskonzepts muss eine möglichst hohe Phasengenauigkeit der Aktorbewegung im Vergleich zum Sollsignal realisiert werden. Diese wird maßgeblich durch Eigenfrequenz(en) und Dämpfung des Aktors bestimmt. Es erwies sich, dass eine in diesem Sinne ausreichende Simulationsgüte für die realisierten Aktoren und die Extrapolation auf große Bauwerksaktorik möglich ist. Voraussetzung dafür ist eine detaillierte Kenntnis der geometrischen Parameter des Systems, wie sie in der Konstruktionsphase als gegeben angenommen werden kann. Die wenigen unsicheren Parameter wurden zunächst anhand praxisüblicher Bereichsangaben oder Faustformeln parametriert.