DE3816033A1

DE3816033A1 - Schwingungsdaempfer fuer bauwerke

Info

Publication number: DE3816033A1
Application number: DE3816033A
Authority: DE
Inventors: Helmut Dr Ing Hagel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-05-10
Filing date: 1988-05-10
Publication date: 1989-12-21
Also published as: DE3816033C2

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer für Bauwerke mit wenigstens einer über Federn abgestützten Dämpfungsmasse. - Die Erfindung ist insbesondere be stimmt zur Schwingungsdämpfung von schlanken Bauwerken, wie Stahlkaminen, Sendemasten, Pylonen und dergleichen, die bei Anregung durch äußere Kräfte, z.B. durch Luft strömungen, nicht nur in der Grundfrequenz, sondern auch in einer höheren Eigenfrequenz schwingen.

Bei einem bekannten Schwingungsdämpfer der eingangs be schriebenen Gattung (DE-AS 28 06 757) ist die Dämpfungs masse über Drahtseil-Schraubenfedern, die radial zur Richtung der zu dämpfenden Schwingungen am Bauwerk an geordnet sind, unmittelbar am Bauwerk abgestützt. Zur Dämpfung von Schwingungen einer höheren Eigenfrequenz können Schraubenfedern unterschiedlichen Außendurchmes sers angeordnet werden. Die Dämpfung von Schwingungen höherer Eigenfrequenzen wird dann aber erst wirksam, wenn eine bestimmte relative Schwingungsamplitude zwi schen Bauwerk und Dämpfungsmasse überschritten wird. Eine genaue Einstellung des bekannten Schwingungsdämp fers ist nicht ohne weiteres möglich, weil dazu die Schraubenfedern in dämpfende Materialien eingelagert oder eingehüllt werden müssen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schwingungsdämpfer anzugeben, der bereits bei kleinen Schwingungsamplitu den des Bauwerks nicht nur bei der Grundfrequenz des Bauwerks, sondern auch bei höheren Eigenfrequenzen wirksam ist. Außerdem sollen Voraussetzungen für ei ne einfache und genaue Einstellung geschaffen werden.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Dämpfungs masse an wenigstens einem zwischen Blattfedern gespann ten Draht befestigt ist und daß die Blattfedern ein seitig mit dem Bauwerk verbunden sind. Dabei bildet das System aus dem gespannten Draht mit der Dämpfungs masse einen ersten, auf die Grundfrequenz des schwin genden Bauwerks abgestimmten Schwingungsdämpfer und das System aus den Blattfedern mit den davon tragenden Teilen einen zweiten, auf eine höhere Eigenfrequenz ab gestimmten Schwingungsdämpfer. Es versteht sich, daß der Schwingungsdämpfer an einer Stelle des Bauwerks mit großer Schwingungsamplitude, also in der Regel am frei en Ende des Bauwerks, so angeordnet wird, daß der die Dämpfungsmasse tragende, gespannte Draht sich in Längs richtung des Bauwerks erstreckt, damit die Dämpfungsmas se sich nach allen Seiten frei bewegen kann. Dann ge nügt ein einziger Schwingungsdämpfer zur Dämpfung aller möglichen in horizontalen Richtungen auftretenden Schwingungsamplituden. Der Schwingungsdämpfer kann außen am Bauwerk oder innen am Bauwerk angeordnet sein.

Vorzugsweise sollte die Dämpfungsmasse mittig zwischen den Blattfedern angeordnet sein. Die Dämpfungsmasse kann auch an mehreren Drähten befestigt sein, wobei dann jedem Draht ein Blattfederpaar zugeordnet ist. Bei Befestigung an mehreren Drähten kann die Dämpfungs masse auch als Ring ausgebildet sein, der gegebenen falls auch das Bauwerk umgeben kann.

Bei einer einfachen und platzsparenden Ausführung können die Blattfedern unmittelbar am Bauwerk befestigt sein. Man kann die Blattfedern aber auch einseitig an einem Druckstab befestigen, der biegesteif mit dem Bauwerk verbunden ist. Ein solcher Biegestab, der sich parallel zu dem gespannten Draht erstreckt, kann sei nerseits zusammen mit den von ihm gehaltenen Bauteilen ein weiteres, auf eine höhere Eigenfrequenz abgestimm tes System bilden.

Um zu verhindern, daß bei Temperaturänderungen am Bau werk und am Schwingungsdämpfer die Eigenschaften des Schwingungsdämpfers sich aufgrund unterschiedlicher Wärmeausdehnung einerseits des gespannten Drahtes und andererseits des Bauwerks und/oder des Druckstabes än dern, kann es zweckmäßig sein, die die Dämpfungsmasse tragenden Drähte aus Materialien herzustellen, die den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzen wie die Materialien des Bauwerks und/oder des Druckstabes.

Eine einfache Einstellung der Eigenschaften des Schwin gungsdämpfers an die gegebenen Umstände ist möglich, wenn die Spannung der Drähte zwischen den Blattfedern einstellbar ist. Dazu kann eine Spannvorrichtung zwi schen Draht und Blattfeder vorgesehen sein. Bei Aus führungen des Schwingungsdämpfers, die einen Druckstab aufweisen, kann auch der gegenseitige Abstand der Bie gestäbe verändert werden, insbesondere wenn der Druck stab einen Gewindeabschnitt aufweist, an dem einer der Biegestäbe verstellbar befestigt ist.

Im folgenden werden in der Zeichnung dargestellte Aus führungsbeispiele der Erfindung erläutert; es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung ein Bauwerk mit einem erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfer,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Gegenstand nach Fig. 1,

Fig. 3 eine andere Ausführung des Gegenstandes nach Fig. 1,

Fig. 4 eine Draufsicht auf den Gegenstand nach Fig. 3,

Fig. 5 eine weitere Ausführung des Gegenstandes nach Fig. 1,

Fig. 6 eine Draufsicht auf den Gegenstand nach Fig. 5.

In Fig. 1 ist schematisch und teilweise das obere Ende eines Bauwerks 1, z.B. eines Stahlschornsteins, darge stellt. An der Innenseite des Bauwerks 1 sind vertikal übereinander zwei Blattfedern 2, 3 jeweils mit einem ih rer Enden biegesteif am Bauwerk 1 befestigt. Zwischen den freien Enden der Blattfedern ist ein Draht 4 mit einer üblichen Spannvorrichtung 5 gespannt. Am Draht 4 ist mittig eine Dämpfungsmasse 6 befestigt. Der Draht 4 besteht aus einem Material mit gleichem Wärmeausdeh nungskoeffizienten wie das Material des Bauwerks 1.

Das Schwingungssystem aus Dämpfungsmasse 6 und gespann tem Draht 4 ist mit Hilfe der Spannvorrichtung 5 auf die Grundfrequenz des schwingenden Bauwerks 1 abge stimmt. Die Blattfedern 2, 3 sind so ausgelegt, daß sie mit den von ihnen getragenen Bauteilen ein Schwin gungssystem bilden, welches auf eine höhere Eigenfre quenz des Bauwerks 1 abgestimmt ist.

Die Dämpfungsmasse 6 kann sich in einer horizontalen Ebene nach allen Seiten frei bewegen, so daß durch äuße re Kräfte, z.B. Luftkräfte, angeregte Schwingungsampli tuden des Bauwerks 1 in allen Richtungen gedämpft wer den.

Bei der in den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausfüh rung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile. Die beiden Blattfedern 2, 3 sind an einem sich parallel zum Draht 4 erstreckenden Druckstab 7 befestigt. Der Druckstab 7 besitzt an seinem oberen Ende einen Gewin deabschnitt 8, an dem die obere Blattfeder verstellbar mit Muttern 9 befestigt ist. Der Gewindeabschnitt 8 und die Muttern 9 bilden eine weitere Spannvorrichtung, die es ermöglicht, die Eigenschaften des Schwingungsdämp fers so einzustellen, daß die durch die Spannung des Drahtes 4 erzeugte Deformation der Blattfedern 2, 3 im wesentlichen gleichbleibt.

Der Druckstab 8 ist mittig über eine Konsole 10 und ei nen das Bauwerk 1 umschließenden Spannring 11 biege steif an das Bauwerk 1 angeschlossen. Bei der in den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführung können die sich beidseits der Konsole 10 erstreckenden Arme des Druckstabes 7 hinsichtlich ihrer Federeigenschaften so ausgelegt sein, daß ein zusätzliches Schwingungsdämp fungssystem für höhere Eigenfrequenzen gebildet ist.

Auch bei der in den Fig. 5 und 6 dargestellten Aus führung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile. Der Schwingungsdämpfer ist wiederum außen am Bauwerk angeordnet. Die Dämpfungsmasse 6 ist ein Ring, der den Druckstab 7 umgibt. Im Bereich des oberen und des un teren Endes des Druckstabes sind jeweils drei Blattfe dern 2 angeordnet, die gegeneinander um Winkel von 120° versetzt sind. Zwischen jeweils zwei einander zugeord neten Blattfedern 2, 3 sind Drähte 4 gespannt. Die obe ren Blattfedern 2 tragen zugeordnete Spannvorrichtun gen 5 für die Drähte. Der Druckstab selbst besitzt ei ne integrierte Spannvorrichtung 12, die es ermöglicht, nach Voreinstellung der einzelnen Drahtspannungen den Abstand aller drei Blattfedern 2 bzw. 3 voneinander gemeinsam zu verändern und dadurch auch die Spannung aller Drähte 4 gemeinsam einzustellen. Der Druckstab 7 ist an seinem oberen und an seinem unteren Ende über Befestigungskonsolen 13, 14 biegesteif an das Bauwerk angeschlossen.

Die Fig. 5 kann auch so gedeutet werden, daß eine Dämpfungsmasse 6 das Bauwerk 1 ringförmig umgibt, und diese Dämpfungsmasse mit mehreren, um das Bauwerk herum verteilten Anordnungen gemäß Fig. 5 abgestützt ist, wobei die Druckstäbe sich jeweils durch zugeordnete Öffnungen der ringförmigen Dämpfungsmasse 6 erstrecken.

Claims

1. Schwingungsdämpfer für Bauwerke mit wenigstens einer über Federn abgestützten Dämpfungsmasse, dadurch ge kennzeichnet, daß die Dämpfungsmasse (6) an wenigstens einem zwischen Blattfedern (2, 3) gespannten Draht (4) befestigt ist und daß die Blattfedern (2, 3) einseitig mit dem Bauwerk (1) verbunden sind.

2. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Dämpfungsmasse (6) mittig zwischen den Blattfedern (2, 3) angeordnet ist.

3. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsmasse (6) an mehreren Drähten (4) befestigt ist, wobei jedem Draht (4) ein Blattfederpaar (2, 3) zugeordnet ist.

4. Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1-3, da durch gekennzeichnet, daß die Dämpfungs masse (6) als Ring ausgebildet ist.

5. Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1-4, da durch gekennzeichnet, daß die Blattfe dern (2, 3) unmittelbar am Bauwerk (1) befestigt sind.

6. Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1-4, da durch gekennzeichnet, daß die Blatt federn (2, 3) einseitig an einem Druckstab (7) befestigt sind, der biegesteif mit dem Bauwerk (1) verbunden ist.

7. Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1-6, da durch gekennzeichnet, daß das Bauwerk (1) oder der Druckstab (7) sowie die die Dämpfungsmasse (4) tragenden Drähte (4) aus Materialien mit gleichem Wärme ausdehnungskoeffizienten bestehen.

8. Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1-7, da durch gekennzeichnet, daß die Spannung der Drähte (4) zwischen den Blattfedern (2, 3) einstellbar ist.

9. Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1-8, ge kennzeichnet durch eine Spannvorrichtung (5) zwischen Draht (4) und Blattfeder (2 bzw. 3).

10. Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1-9, da durch gekennzeichnet, daß der gegensei tige Abstand der Biegestäbe (2, 3) veränderbar ist.

11. Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 6-10, da durch gekennzeichnet, daß der Druck stab (7) einen Gewindeabschnitt (8) aufweist, an dem ei ner der Biegestäbe (2 bzw. 3) verstellbar befestigt ist.