DE3816033C2

DE3816033C2 -

Info

Publication number: DE3816033C2
Application number: DE3816033A
Authority: DE
Inventors: Helmut Dr.-Ing. 4300 Essen De Hagel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-05-10
Filing date: 1988-05-10
Publication date: 1992-12-10
Also published as: DE3816033A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer für Bauwerke mit einer Dämpfungsmasse, die an wenigstens einem Draht befestigt ist, der zwischen einseitig mit dem Bauwerk verbundenen Armen gespannt ist. - Die Erfindung ist insbesondere bestimmt zur Schwin gungsdämpfung von schlanken Bauwerken, wie Stahl kaminen, 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 gattungsgemäßen Schwingungsdämpfer (DE-OS 32 43 168) ist der die Dämpfungsmasse tragen de Draht mit seinen Enden an Arme bildenden Konsolen des Bauwerks befestigt. Die Dämpfungsmasse soll prak tisch frei schwingend gelagert sein und durch den Draht lediglich in ihren Bewegungen begrenzt sein. Insbesondere soll durch eine Straffung bzw. geringe Vorspannung des Drahtes der Pendelausschlag begrenzt werden können.

Bei einem Schwingungsdämpfer anderer Gattung (DE-AS 28 06 757) ist die Dämpfungsmasse über Drahtseil-Schraubenfedern, die radial zur Richtung der zu dämpfenden Schwingungen am Bauwerk angeordnet sind, unmittelbar am Bauwerk abgestützt. Zur Dämpfung von Schwingungen einer höheren Eigenfrequenz können Schraubenfedern unterschiedlichen Außendurchmessers angeordnet werden. Die Dämpfung von Schwingungen hö herer Eigenfrequenzen wird dann aber erst wirksam, wenn eine bestimmte relative Schwingungsamplitude zwischen Bauwerk und Dämpfungsmasse überschritten wird. Eine genaue Einstellung des bekannten Schwin gungsdämpfers ist nicht ohne weiteres möglich, weil dazu die Schraubenfedern in dämpfende Materialien eingelagert oder eingehüllt werden müssen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schwingungsdämp fer der eingangs genannten Gattung anzugeben, der be reits bei kleinen Schwingungsamplituden des Bauwerks nicht nur bei der Grundfrequenz des Bauwerks, sondern auch bei höheren Eigenfrequenzen wirksam ist. Außer dem sollen Voraussetzungen für eine einfache und ge naue Einstellung geschaffen werden.

Diese Aufgabe wird bei einem Schwingungsdämpfer gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, daß das System aus der Dämpfungsmasse und dem gespannten Draht auf die Grundfrequenz des schwingenden Bauwerks abgestimmt ist und daß die Arme als Blattfedern aus gebildet sind, wobei das System aus den Blattfedern und den davon getragenen Teilen auf eine höhere Ei genfrequenz des schwingenden Bauwerks abgestimmt ist. Es versteht sich, daß der Schwingungsdämpfer an einer Stelle des Bauwerks mit großer Schwingungsamplitude, also in der Regel am freien Ende des Bauwerks angeord net wird und daß der die Dämpfungsmasse tragende, ge spannte Draht sich in Längsrichtung des Bauwerks er streckt, damit die Dämpfungsmasse sich nach allen Sei ten frei bewegen kann. Dann genügt ein einziger Schwin gungsdämpfer zur Dämpfung aller möglichen, in horizon talen Richtungen auftretenden Schwingungsamplituden. Der Schwingungsdämpfer kann außen am Bauwerk oder in nen 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 befe stigt sein. Man kann die Blattfedern aber auch einseitig an einem Druckstab befestigen, der biegesteif mit dem Bau werk verbunden ist. Ein solcher Druckstab, 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 Ausfüh rungen des Schwingungsdämpfers, die einen Druckstab aufweisen, kann auch der gegenseitige Abstand der Blatt federn verändert werden, insbesondere wenn der Druck stab einen Gewindeabschnitt aufweist, an dem eine der Blattfedern 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 En de eines Bauwerks 1, z. B. eines Stahlschornsteins, dargestellt. An der Innenseite des Bauwerks 1 sind vertikal übereinander zwei Blattfedern 2, 3 jeweils mit einem ihrer Enden biegesteif am Bauwerk 1 befe stigt. Zwischen den freien Enden der Blattfedern ist ein Draht 4 mit einer üblichen Spannvorrichtung 5 ge spannt. Am Draht 4 ist mittig eine Dämpfungsmasse 6 befestigt. Der Draht 4 besteht aus einem Material mit gleichem Wärmeausdehnungskoeffizienten wie das Mate rial 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 Schwingungssystem bilden, welches auf eine höhere Eigenfrequenz des Bauwerks 1 abgestimmt ist.

Die Dämpfungsmasse 6 kann sich in einer horizontalen Ebene nach allen Seiten frei bewegen, so daß durch äußere Kräfte, z. B. Luftkräfte, angeregte Schwingungs amplituden des Bauwerks 1 in allen Richtungen gedämpft werden.

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 paral lel zum Draht 4 erstreckenden Druckstab 7 befestigt. Der Druckstab 7 besitzt an seinem oberen Ende einen Ge windeabschnitt 8, an dem die obere Blattfeder verstell bar mit Muttern 9 befestigt ist. Der Gewindeabschnitt 8 und die Muttern 9 bilden eine weitere Spannvorrichtung, die es ermöglicht, die Eigenschaften des Schwingungs dämpfers so einzustellen, daß die durch die Spannung des Drahtes 4 erzeugte Deformation der Blattfedern 2, 3 im wesentlichen gleichbleibt.

Der Druckstab 7 ist mittig über eine Konsole 10 und einen 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 1 angeordnet. Die Dämpfungsmasse 6 ist ein Ring, der den Druckstab 7 umgibt. Im Bereich des oberen und des un teren Endes des Druckstabes 7 sind jeweils drei Blatt federn 2 angeordnet, die gegeneinander um Winkel von 120° versetzt sind. Zwischen jeweils zwei einander zu geordneten Blattfedern 2, 3 sind Drähte 4 gespannt. Die oberen Blattfedern 2 tragen zugeordnete Spannvor richtungen 5 für die Drähte. Der Druckstab 7 selbst besitzt eine integrierte Spannvorrichtung 12, die es ermöglicht, nach Voreinstellung der einzelnen Draht spannungen 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 1 angeschlossen.

Die Fig. 5 kann auch so gedeutet werden, daß eine Dämp fungsmasse 6 das Bauwerk 1 ringförmig umgibt, und die se 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 einer Dämpfungsmasse, die an wenigstens einem Draht befestigt ist, der zwi schen einseitig mit dem Bauwerk verbundenen Armen ge spannt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das System aus der Dämpfungsmasse (6) und dem ge spannten Draht (4) auf die Grundfrequenz des schwingen den Bauwerks (1) abgestimmt ist und daß die Arme als Blattfedern (2, 3) ausgebildet sind, wobei das System aus den Blattfedern (2, 3) und den davon getragenen Teilen auf eine höhere Eigenfrequenz des schwingenden Bauwerks (1) abgestimmt ist.

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, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsmasse (6) als Ring ausgebildet ist.

5. Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfedern (2, 3) unmittelbar am Bauwerk (1) befestigt sind.

6. Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfedern (2, 3) einseitig an einem Druck stab (7) befestigt sind, der biegesteif mit dem Bauwerk (1) verbunden ist.

7. Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauwerk (1) und/oder der Druckstab (7) sowie die die Dämpfungsmasse (4) tragenden Drähte (4) aus Materialien mit gleichem Wärmeausdehnungs koeffizienten bestehen.

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

9. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 8, gekenn zeichnet durch eine Spannvorrichtung (5) zwischen Draht (4) und Blattfeder (2 bzw. 3).

10. Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß der gegenseitige Abstand der Blattfedern (2, 3) veränderbar ist.

11. Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 6-10, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckstab (7) einen Gewindeabschnitt (8) auf weist, an dem eine der Blattfedern (2 bzw. 3) ver stellbar befestigt ist.