Monitoringgestützte Analyse von Schwingungsdämpfern in Turmbauwerken. Issue 6 (8th May 2018) - Dragos, Kosmas; Steiner, Maria; Zabel, Volkmar; Smarsly, Kay
Abstract: Schlanke Bauwerke, wie Türme und Masten, zeigen oft ein unerwünschtes dynamisches Verhalten, wenn sie zeitlich veränderlichen Belastungen ausgesetzt sind. Eigenschwingungen höherer Ordnung sowie Resonanzphänomene zwischen den einwirkenden dynamischen Lasten und der Struktur können zu beträchtlichen Bauwerksschwingungen führen. Zur Reduzierung solcher Schwingungen werden häufig Schwingungsdämpfersysteme eingesetzt. Ein Schwingungsdämpfer ist ein Feder‐Masse‐Dämpfer‐System, dessen dynamische Eigenschaften so auf das Bauwerk abgestimmt sind, dass die Trägheitskräfte den Bauwerksschwingungen durch einen Phasenversatz der Relativbewegung zwischen Bauwerk und Schwingungsdämpfer optimal entgegenwirken und diese reduzieren. Die Bemessung von Schwingungsdämpfern erfolgt entweder auf Grundlage numerischer Berechnungen oder durch Schwingungsversuche zur Ermittlung der dynamischen Eigenschaften des Bauwerks. Während der Lebensdauer eines Bauwerks können sich jedoch die dynamischen Eigenschaften, beispielsweise aufgrund von Alterungsprozessen, ändern, sodass die Wirksamkeit der Schwingungsdämpfer herabgesetzt wird. Im vorliegenden Beitrag wird eine Methode zur Beurteilung der Wirksamkeit von Schwingungsdämpfern unter Verwendung von Daten aus einem Structural‐Health‐Monitoring‐(SHM‐)System vorgestellt. Die Funktionalität des Schwingungsdämpfers wird durch Betrachtung des Phasenversatzes zwischen den Schwingungen des Bauwerks und des Dämpfers untersucht, wobei ein optimaler Dämpfungseffekt bei einer Phasenverschiebung von annähernd 90° zwischen diesen beiden Schwingungsantworten erwartet wird. Die vorgeschlagene Methode wird am Beispiel eines mit Schwingungsdämpfer und SHM‐System versehenen Sendeturms validiert.