Adaptive Flüssigkeitstilger für Vertikalschwingungen von Ingenieurstrukturen (Teil 2)

Die Schwingungsdämpfung von Ingenieurkonstruktionen gewinnt aufgrund erhöhter dynamischer Belastungszustände und zunehmend schlanker Bauweisen an Bedeutung. Eine effektive Maßnahme zur Reduktion von vertikalen Strukturschwingungen ist der Einsatz von klassischen Masse-Feder-Dämpfer-Tilgern, bei der die Schwingungsantworten von angeregten kritischen Eigenfrequenzen der Konstruktion gezielt bedämpft werden. Das Einsatzgebiet dieser Art von Tilgern reicht vom Bauwesen über den Maschinenbau bis hin zur Luft- und Raumfahrt.

Im Beitrag wird in Ergänzung zum Teil 1 (Laborversuche) der erstmalige praktische Einsatz von Vertikal-Flüssigkeitstilgern zur Schwingungsdämpfung einer Eisenbahnbrücke aus Stahl vorgestellt. Die Flüssigkeitsmasse wird in einem U-Rohr geführt, wobei eine Gasfeder zur Frequenzabstimmung dient. Die Energiedissipation erfolgt über Turbulenzeffekte in der Wasser und Luftströmung. Mechanische Bauteile wie Federn und viskose Dämpferelemente sind hier nicht vorhanden. Zu Beginn wird das mechanische Modell des gekoppelten Systems Brücke - Flüssigkeits-tilger dargelegt, und Bewegungsgleichungen sowie die optimale Abstimmung werden ermittelt. Nach Beschreibung der für den Feldversuch ausgewählten Eisenbahnbrücke wird ein FE-Modell vorgestellt und die Wirkung des Flüssigkeitstilgers numerisch untersucht. Die praktische Umsetzung der Flüssigkeitstilger wird beschrieben, die nach Installation im Feldversuch erzielte Schwingungsdämpfung wird dargelegt. Es zeigt sich, dass durch Anwendung der Vertikal-Flüssigkeitstilger im Feldversuch erhebliche Reduktionen der Brückenschwingungen erzielt werden können.