Semi-aktive Schwingungsdämpfer. Entwicklung und Anwendung einer neuen Technologie: Fid-Bau Portal

Semi-aktive Schwingungsdämpfer. Entwicklung und Anwendung einer neuen Technologie

Seiler, C. / Fischer, O. / Distl, H. / Braun, C.

Um die dynamischen Beanspruchungen schlanker Baukonstruktionen bei Brücken oder Dächern oder bei Erdbeben gefährdeten Gebieten abzutragen, bedarf es besonderer Strategien. Eine Möglichkeit besteht darin, Dämpfungselemente einzubauen. Die hier vorgestellten neuartigen halbaktiven Schwingungsdämpfer bieten eine wirtschaftliche Lösung. Derartige semi-aktive Kontrollsysteme können sich den Gegebenheiten adaptiv anpassen, und zwar auf der Grundlage kontinuierlich gemessener Systemgrößen und der Berechnung der dazu passenden optimierten Dämpfungseigenschaften. Im Unterschied zu vollaktiven Systeme tragen sie keine direkten Steuerungskräfte in das System ein, sie reagieren nur. Dafür nutzen sie die im System gespeicherte Energie und benötigen wenig Energiezufuhr von außen, sind robust wie passive Systeme und bieten eine erhöhte Redundanz. Nachteilig ist die hohe Komplexität, die eine Vielzahl interagierende Komponenten berücksichtigen und einbeziehen muss. Ihre Konzeption ist daher eine interdisziplinäre Aufgabe und betrifft viele Fachgebiete. Eine fehlerhafte Auslegung kann das Systemverhalten drastisch verschlechtern. Eingesetzt werden - für langsame Systeme - Ventile oder - für schnellere Reaktionszeiten - neue Werkstoffe wie magnetorheologische Fluids. Diese bestehen aus Ölen, in denen zu 40 % winzige Eisenpartikel verteilt sind, die sich im Magnetfeld zu Ketten ausrichten und so elastisch-plastische Festkörpereigenschaften entwickeln. Für die Berechnung werden unter anderem Energie basierte Kontrollmechanismen eingesetzt, die die Energie im System minimal halten. Zur numerischen Simulation wurden verschiedene Programme eingesetzt, die alle zu weitgehend gleichen Ergebnisse kommen und damit eine hohe Gültigkeit beweisen. Im Rahmen eines dreijährigen EU-geförderten Forschungsprojektes namens SPACE wurden derartige Dämpfer entwickelt und in Laborversuchen sowie an bestehenden Ingenieurbauwerken getestet. Zwei Beispiele illustrieren die praktische Umsetzung.