DE102006042424B3

DE102006042424B3 - Dämpfungs-Vorrichtung für Gebäude-Schwingungen

Info

Publication number: DE102006042424B3
Application number: DE102006042424A
Authority: DE
Inventors: Ernst Albrecht Dipl.-Phys. Bender
Original assignee: IP ANALYSIS AG; IP-ANALYSIS AG
Current assignee: IP ANALYSIS AG; IP-ANALYSIS AG
Priority date: 2006-09-09
Filing date: 2006-09-09
Publication date: 2007-10-04
Anticipated expiration: 2026-09-10

Abstract

Bei einer Schwingungs-Dämpfungs-Vorrichtung (100) für ein auf einer Mehrzahl elastischer Elemente (110) gelagertes Gebäude (120) mit einem vertikal verlaufenden Schacht (130), wird die Gebäudestabilität dadurch erhöht, dass mindestens ein Teil der elastischen Elemente (110) mit einem Sensor (140) versehen ist, der Zug- und/oder Druckbelastungen des Elementes (110) sensiert und entsprechende Belastungs-Signale an eine Steuereinrichtung (150) übermittelt, die aufgrund der Belastungs-Signale an eine Beschleunigungs-Einrichtung (160) zu liefernde Steuersignale zur Beschleunigung von mindestens einem in dem Schacht (130) beweglich gelagerten Ausgleichsgewicht (170) erzeugt, das über mindestens eine Kraftleiteinrichtung (180) mit einem Sicherungsbereich des Gebäudes (120) gekoppelt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schwingungs-Dämpfungs-Vorrichtung für ein auf einer Mehrzahl elastischer Elemente gelagertes Gebäude mit einem vertikal verlaufenden Schacht.
Eine derartige Schwingungs-Dämpfungs-Vorrichtung ist durch die DE 37 19 673 A1 bekannt.
Vorrichtungen der eingangs genannten Art werden im Stand der Technik als passiv wirkende, in der Regel im Bereich der Fundamente eingesetzte Schwingungs-Absorptions-Elemente verwendet, um durch Windeinwirkung oder Bodenschwingungen entstandene Gebäudeschwingungen zu dämpfen und so die Stabilität der Gebäude zu erhöhen.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Wirksamkeit der bekannten Vorrichtung durch Einbeziehung aktiv wirkender Schwingungs-Absorptions-Elemente weiter zu erhöhen.
Für eine Vorrichtung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass mindestens ein Teil der elastischen Elemente mit einem Sensor versehen ist, der Zug- und/oder Druckbelastungen des Elementes sensiert und entsprechende Belastungs-Signale an eine Steuereinrichtung übermittelt, die aufgrund der Belastungs-Signale an eine Beschleunigungs-Einrichtung zu liefernde Steuersignale zur Beschleunigung von mindestens einem in dem Schacht beweglich gelagerten Ausgleichsgewicht erzeugt, das über mindestens eine Kraftleiteinrichtung mit einem Sicherungsbereich des Gebäudes gekoppelt ist.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bei der erfindungsgemäßen Schwingungs-Dämpfungs-Vorrichtung wird durch die Merkmalskombination, dass mindestens ein Teil der elastischen Elemente mit einem Sensor versehen ist, der Zug- und/oder Druckbelastungen des Elementes sensiert und entsprechende Belastungs-Signale an eine Steuereinrichtung übermittelt, die aufgrund der Belastungs-Signale an eine Beschleunigungs-Einrichtung zu liefernde Steuersignale zur Beschleunigung von mindestens einem in dem Schacht beweglich gelagerten Ausgleichsgewicht erzeugt, das über mindestens eine Kraftleiteinrichtung mit einem Sicherungsbereich des Gebäudes gekoppelt ist, erreicht, dass eine Vorrichtung geschaffen ist, die geeignet ist, um auf in Amplitude und Frequenz unterschiedlichste Gebäudeschwingungen so zu reagieren, dass durch Erzeugung von Gegenschwingungen entsprechender Amplitude und Frequenz aufgetretene Gebäudeschwingungen nicht nur gedämpft, sondern durch Überlagerung mit den entsprechend ausgebildeten Gegenschwingungen auf ein Minimum reduzierbar sind und im Idealfall sogar vollständig eliminierbar sind.
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Kraftleiteleinrichtung mindestens teilweise als aus einem Metall geflochtenes Seil ausgebildet ist. Das Seil kann dabei mit einem Flaschenzug gekoppelt sein.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass der Schacht sich im Wesentlichen über die gesamte Höhe des Gebäudes erstreckt und sich dabei insbesondere auch bis in einen unterirdischen Bereich erstrecken kann. Vorzugsweise ist der Schacht im Bereich des geometrischen Zentrums des Gebäudes angeordnet. Alternativ kann der Schacht auch im Bereich des Gewichts-Zentrums des Gebäudes oder im Bereich des Masse-Zentrums des Gebäudes angeordnet sein.
Das Ausgleichsgewicht ist vorzugsweise in einem unterirdischen Teil des Schachtes angeordnet.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass ein elastisches Element auf einem Fundament angeordnet ist. Dabei kann jedem elastischen Element ein Sensor zugeordnet sein oder es können im Falle eines quadratischen, rechteckigen oder runden Gebäudequerschnittes vier sich diagonal gegenüberstehende Sensoren vorgesehen sein.
Das Ausgleichsgewicht ist in der Regel, aber nicht notwendigerweise ausgelegt, um in vertikaler Richtung beschleunigt zu werden. Die Beschleunigungs-Einrichtung beschleunigt das Ausgleichsgewicht beispielsweise mittels eines elektrischen Linear-Motors, mittels eines Hydraulik-Motors oder mittels eines Pneumatik-Motors.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass der Motor im untersten Bereich des Schachtes angeordnet ist.
Das Kraftleitelement greift vorzugsweise an einem im oberen Bereich des Gebäudes verankerten Trägerelement an.
Gemäß einer wichtigen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Gebäudewände über die Kraftleiteinrichtungen in Richtung auf den Schacht zu vorgespannt sind. Die Vorspannung wird dabei vorzugsweise von dem Ausgleichsgewicht erzeugt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird im Folgenden anhand einer bevorzugten Ausführungsform erläutert, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt ist. Darin zeigt:
1 eine erste bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Querschnittansicht.
2 eine erste bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Ansicht von oben.
Die in 1 dargestellte erfindungsgemäße Schwingungs-Dämpfungs-Vorrichtung 100 für ein auf einer Mehrzahl elastischer Elemente 110 gelagertes Gebäude 120 enthält einen vertikal verlaufenden Schacht 130, wobei erfindungswesentlich mindestens ein Teil der elastischen Elemente 110 mit einem Sensor 140 versehen ist, der Zug- und/oder Druckbelastungen des Elementes 110 sensiert und entsprechende Belastungs-Signale an eine Steuereinrichtung 150 übermittelt, die aufgrund der Belastungs-Signale an eine Beschleunigungs-Einrichtung 160 zu liefernde Steuersignale zur Beschleunigung von mindestens einem in dem Schacht 130 beweglich gelagerten Ausgleichsgewicht 170 erzeugt, das über mindestens eine Kraftleiteinrichtung 180 mit einem Sicherungsbereich des Gebäudes 120 gekoppelt ist.
Die Kraftleiteleinrichtung 180 ist als aus einem Metall geflochtenes Seil ausgebildet, das mit einem Flaschenzug 181 gekoppelt ist.
Der Schacht 130 erstreckt sich über die gesamte Höhe des Gebäudes 120 bis in einen unterirdischen Bereich und ist im Bereich des geometrischen Zentrums des Gebäudes 120 angeordnet, wobei das Ausgleichsgewicht 170 in einem unterirdischen Teil des Schachtes 130 angeordnet ist und in vertikaler Richtung zu beschleunigen ist.
Ein elastisches Element 110 ist jeweils auf einem Fundament 111 angeordnet, wobei jedem elastischen Element 110 ein Sensor 140 zugeordnet ist.
Die Beschleunigungs-Einrichtung 160 beschleunigt das Ausgleichsgewicht 170 mittels eines elektrischen Linear-Motors, der im untersten Bereich des Schachtes 130 angeordnet ist.
Das Kraftleitelement 180 greift an einem im oberen Bereich des Gebäudes verankerten Trägerelement 190 an. Die Gebäudewände sind dabei über die Kraftleiteinrichtungen 180 in Richtung auf den Schacht 130 zu vorgespannt, wobei die Vorspannung von einem Ausgleichsgewicht 170 erzeugt ist.
Das oben erläuterte Ausführungsbeispiel der Erfindung dient lediglich dem Zweck eines besseren Verständnisses der durch die Ansprüche definierten erfindungsgemäßen Lehre, die als solche durch das Ausführungsbeispiel nicht eingeschränkt ist.

Claims

Schwingungs-Dämpfungs-Vorrichtung (100) für ein auf einer Mehrzahl elastischer Elemente (110) gelagertes Gebäude (120) mit einem vertikal verlaufenden Schacht (130), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der elastischen Elemente (110) mit einem Sensor (140) versehen ist, der Zug- und/oder Druckbelastungen des elastischen Elementes (110) sensiert und entsprechende Belastungs-Signale an eine Steuereinrichtung (150) übermittelt, die aufgrund der Belastungs-Signale an eine Beschleunigungs-Einrichtung (160) zu liefernde Steuersignale zur Beschleunigung von mindestens einem in dem Schacht (130) beweglich gelagerten Ausgleichsgewicht (170) erzeugt, das über mindestens eine Kraftleiteinrichtung (180) mit einem Sicherungsbereich des Gebäudes (120) gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftleiteleinrichtung (180) mindestens teilweise als aus einem Metall geflochtenes Seil ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Seil mit einem Flaschenzug (181) gekoppelt ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schacht (130) sich im Wesentlichen über die gesamte Höhe des Gebäudes (120) erstreckt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schacht (130) sich bis in einen unterirdischen Bereich erstreckt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schacht (130) im Bereich des geometrischen Zentrums des Gebäudes (120) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichsgewicht (170) in einem unterirdischen Teil des Schachtes (130) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schacht (130) im Bereich des Gewichts-Zentrums des Gebäudes (120) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schacht (130) im Bereich des Masse-Zentrums des Gebäudes (120) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein elastisches Element (110) auf einem Fundament (111) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedem elastischen Element (110) ein Sensor (140) zugeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Ausgleichsgewicht (170) in vertikaler Richtung zu beschleunigen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vier Ausgleichsgewichte (170) vorgesehen sind, die jeweils in einem Winkel von 90° zueinander angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschleunigungs-Einrichtung (160) das Ausgleichsgewicht (170) mittels eines elektrischen Linear-Motors beschleunigt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschleunigungs-Einrichtung (160) das Ausgleichsgewicht (170) mittels eines Hydraulik-Motors beschleunigt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschleunigungs-Einrichtung (160) das Ausgleichsgewicht (170) mittels eines Pneumatik-Motors beschleunigt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor im untersten Bereich des Schachtes (130) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftleitelement (180) an einem im oberen Bereich des Gebäudes (120) verankerten Trägerelement (190) angreift.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gebäudewände über die Kraftleiteinrichtungen (180) in Richtung auf den Schacht (130) zu vorgespannt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannung von dem Ausgleichsgewicht (170) erzeugt ist.