KUGEL-SCHWINGUNGSDÄMPFER

System Dr. Trätner, Deutsches Patent DE-4109964

PROBLEMSTELLUNG

Schlanke, turmartige Gebäude können durch verschiedene Erregermechanismen des Windes zu horizontalen Schwingungen angeregt werden, wie zum Beispiel

	böenerregte Schwingungen in Windrichtung
	wirbelerregte Schwingungen quer zur Windrichtung (Kármánsche Wirbelstraße)
	Gallopingschwingungen (klassisches Galloping)
	Interferenzgalloping

Die Systemantwort, d.h. die Schwingamplitude des Bauwerkes, wird maßgeblich von der Strukturdämpfung beeinflußt. Bei schwach gedämpften Systemen, wie es z.B. Stahlschornsteine oder Kolonnen im Chemie-Anlagenbau sein können, stellt der Einsatz eines dynamischen Schwingungsdämpfers häufig die wirtschaftlichste Möglichkeit der gezielten Dämpfungserhöhung dar.

WIRKUNGSWEISE

Die Dämpfung wird beim Kugel-Schwingungsdämpfer dadurch erzielt, daß eine Kugel der Schwingung des Bauwerkes in einer phasenverschobenen Schwingung entgegenrollt, sobald die durch Schwingungen ausgeübte Bauwerksbeschleunigung einen bestimmten Werk überschreitet.

Der Durchmesser der Kugel, die Geometrie der Kalotte und der Füllstand des Öls sind derart aufeinander und auf das Bauwerk abgestimmt, daß sich eine optimale Dämpferwirkung einstellt.

Für die Auslegung des Kugel-Schwingungsdämpfers wurden spezielle Berechnungsverfahren ausgearbeitet, die mit umfangreichen Versuchsserien verifiziert wurden.

BESTANDTEILE

Der Kugel-Schwingungsdämpfer besteht aus

	auswechselbarer Kalotte (Rotationskörper eines Kreisbogens)
	Stahl- oder Stahlgußkugel als Dämpfermasse
	Silikonöl als Dämpfungsflüssigkeit
	Dämpfungsring als Ausgleich für temperaturbedingte Viskositätsänderungen und als Anschlagpuffer
	gegen Umwelteinflüsse abgeschirmtes, abgedecktes Gehäuse

In der Zeitschrift "Stahlbau", Heft 6, Juni 1994, Seite 179-187, ist eine ausführliche Beschreibung des Kugel-Dämpfers enthalten.

EINSATZGEBIET

Der Kugel-Schwingungsdämpfer ermöglicht eine wirtschaftliche Ausführung von schlanken turmartigen Bauwerken, wenn seine dämpfungserhöhende Wirkung bereits in der Projektierungsphase berücksichtigt wird.

Der Kugel-Schwingungsdämpfer eignet sich zur problemlosen Nachrüstung bereits bestehender Bauwerke, bei denen unerwartet große Schwingungen aufgetreten sind.

Der Kugel-Schwingungsdämpfer wird im Anlagenbau eingesetzt, wenn durch unrund laufende Maschinen horizontale Resonanzschwingungen auftreten.

Der Kugel-Schwingungsdämpfer ist bei extrem ungünstigen Umweltbedingungen uneingeschränkt wartungsfrei wirksam.

Der Kugel-Schwingungsdämpfer kann bis zu Bauwerkseigenfrequenzen < 2,5 Hz eingesetzt werden.

Durch den Einsatz des Kugel-Schwingungsdämpfers werden Schwingungen wirksam und dauerhaft reduziert. Bei Veränderungen an der Baukonstruktion oder bei Abweichung der theoretisch ermittelten von der praktisch auftretenden Eigenfrequenz kann durch Auswechselung der Kalotte der Dämpfer wieder optimal abgestimmt werden.

Am Bauwerk können nebeneinander eine unbegrenzte Anzahl von Kugel-Schwingungsdämpfern angeordnet werden.