Aktiver Erdbebenschutz für mehrstöckige Gebäude: Fid-Bau Portal

Aktiver Erdbebenschutz für mehrstöckige Gebäude

Schlacher, K. / Irschik, H. / Kugi, A.

In einer theoretischen Untersuchung wird für einen aktiven Erdbebenschutz ein mehrstöckiges Gebäude mit einem hybriden Erdbebenschutzsystem betrachtet, bestehend aus einem isolierten Fundament und einem dort angreifenden Aktor. Nach der ausführlichen Ableitung eines Reglers werden durch Simulation eines achtstöckigen Gebäudes mit Werten aus der Literatur, die für die Auslegung des hydraulischen Stellgliedes erforderliche Kraft und Leistung sowie die aufzubringende Arbeit abgeschätzt. Die maximalen Kräfte liegen in der Größenordnung unter 1 x 10⁶ N, die erforderliche Spitzenleistung bei etwa 0,5 x 10⁵ Nm s^-1. Der zeitliche Verlauf der zu erbringenden Arbeit - in der Größenordnung unter 1 x 10 ⁴ Nm - legt die Erweiterung der Anlage mit einem Energiespeicher nahe, daß die vom Beben erbrachte Leistung auch zur Sicherung des Gebäudes benutzt werden kann. Im einzelnen wird zunächst das mechanische Modell eines n-stöckigen Gebäudes abgeleitet. Nach der Erläuterung einiger, für den nachfolgenden Reglerentwurf bedeutenden Eigenheiten, wird die Auslegung der Regelung zur aktiven Dämpfung mittels der Theorie von Liapunov ausführlich dargestellt. In den Simulationen werden die zeitlichen Verläufe von relativen Verschiebungen und absoluten Beschleunigungen mit und ohne Regelung in Diagrammen dargestellt und interpretiert. Die zeitlichen Verläufe von aufzubringender Kraft, Leistung und Arbeit lassen erwarten, daß die benötigten Stellglieder sich mit fortgeschrittener Hydraulik realisieren lassen.