EP4121667A1 - Anordnung und verfahren zum dämpfen von schwingungen eines bauwerks - Google Patents

Anordnung und verfahren zum dämpfen von schwingungen eines bauwerks

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Publication number
EP4121667A1
EP4121667A1 EP21715131.5A EP21715131A EP4121667A1 EP 4121667 A1 EP4121667 A1 EP 4121667A1 EP 21715131 A EP21715131 A EP 21715131A EP 4121667 A1 EP4121667 A1 EP 4121667A1
Authority
EP
European Patent Office
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damping
damping device
wall element
cladding
wall
Prior art date
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Pending
Application number
EP21715131.5A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Achim Bleicher
Thomas Schauer
Yangwen Zhang
Wulf Wulff
Laurenz Wernicke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Technische Universitaet Berlin
Brandenburgische Technische Universitaet Cottbus
Original Assignee
Technische Universitaet Berlin
Brandenburgische Technische Universitaet Cottbus
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Technische Universitaet Berlin, Brandenburgische Technische Universitaet Cottbus filed Critical Technische Universitaet Berlin
Publication of EP4121667A1 publication Critical patent/EP4121667A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/02—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
    • F16F15/022—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using dampers and springs in combination
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/62—Insulation or other protection; Elements or use of specified material therefor
    • E04B1/92—Protection against other undesired influences or dangers
    • E04B1/98—Protection against other undesired influences or dangers against vibrations or shocks; against mechanical destruction, e.g. by air-raids
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    • F16F2230/00—Purpose; Design features
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    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F2232/00—Nature of movement
    • F16F2232/08—Linear

Definitions

  • the invention relates to an arrangement and a method for damping vibrations in a building.
  • high-rise buildings in particular so-called skyscrapers, are getting taller and slimmer, which also makes them more susceptible to vibrations that can be induced, for example, by wind or earthquakes.
  • Systems are usually installed that are tuned to the dominant natural frequencies of the high-rise building and counteract the natural vibrations. Such systems are primarily placed in the top of the high-rise, where the amplitude of the first natural frequency can be efficiently reduced. If necessary, such systems can also be installed on lower floors.
  • Dampers which can also be referred to as vibration dampers, can be used for damping.
  • Such absorbers consist of a spring-mass arrangement.
  • a damper counteracts the system oscillation and calms the system down through a constant counter oscillation with minimal intrinsic damping.
  • vibration dampers can be used, which consist of a spring-mass-damper arrangement.
  • a vibration damper behaves in a self-oscillating manner, so that it counteracts the vibration of the system and absorbs the supplied vibration energy. For this purpose, the vibration damper is matched to the vibration behavior of the system to be damped.
  • Pendulum masses, roller-mounted masses or hydrodynamic damping via communicating tubes can be provided to dampen building vibrations.
  • an additional mass for vibration damping which can amount to several hundred tons and has to be removed via the supporting structure.
  • This is associated with a large installation space, which often extends over several floors.
  • spherical pendulums suspended from the top of a building in the interior of the building or masses arranged flat and parallel to the floor or ceiling between the floors, which swing parallel to the floor and perpendicular to the walls.
  • a movable double façade can be used, in which building vibrations are dampened by the fact that the façade moves away from and towards the building structure.
  • a complex load-bearing solution is necessary for such systems.
  • the kinematics must absorb high static vertical loads and at the same time be able to move very dynamically horizontally in order to achieve the goal of vibration damping.
  • the high static load on the dynamically effective element arrangement results in high costs for the technical implementation, for example through a multi-point mounting of a variable-distance guide under high vertical load. This also limits the increase in mass of the vibration damping elements, which is desirable for favorable dynamic behavior.
  • the movable elements that are required for vibration damping are also located with their large area precisely in the direction of the wind excitation, so that vibration damping is only possible if this direct excitation is taken into account.
  • the vibration damping effect for passive damping is reduced and additional semi-active or active vibration dampers and special regulation of the active elements are necessary.
  • Document US 2019/345729 A1 discloses a system for reducing wind-induced vibration by means of a cladding, in which movable panels are attached to an outer facade of a building, a skyscraper or other structure, by means of which the outer shape of the facade is modified, to reduce the wind-induced vibration.
  • the document KR 10-2018-0024329 A present relates to a wall insulation system arrangement with embossed plates.
  • embossed panels are installed in all directions on the front of insulation frames and horizontal materials to complete the wall. When vibration occurs in a building from an earthquake, tilt the panels within a certain range in order to reduce the vibration occurring in the building or to absorb the vibration.
  • the panels have an uneven outer surface.
  • the document EP 3 088 635 B1 describes a reinforcement structure for an existing building.
  • the structure comprises a reinforcement frame including vertical frame elements and horizontal frame elements and vibration control elements.
  • the reinforcement frame is provided on an exterior wall surface of an existing building with an overhang on the exterior wall surface to enclose the overhang.
  • the horizontal frame elements are steel elements.
  • Vertical beam elements and horizontal beam elements are configured to couple the reinforcement frame and the outer wall surface, with a horizontal shear force acting on the reinforcement frame being transmitted to the existing building via the horizontal beam elements and a vertical force resulting from an eccentric bending moment and acts on the reinforcement frame to which the existing building is transferred via the vertical support members.
  • the vertical frame elements are steel elements and the vibration control elements are inserted between the vertical frame elements.
  • the object of the invention is to provide an improved arrangement and a method for damping a vibration of a building, in which the disadvantages of the prior art are overcome and in particular an efficient damping of vibrations of the building using existing masses and with an improved supporting structure and load introduction is realized.
  • an arrangement for damping vibrations of a building with a wall element to be mounted upright, a cladding element and a damping device is provided.
  • the damping device is connected to both the cladding element and the wall element in such a way that a relative movement is transmitted between the wall element and the cladding element on the Dämpfungseinrich device.
  • the damping device is set up to dampen a vibration movement of the wall element and is arranged such that the damping direction is oriented essentially parallel to a surface of the wall element.
  • a method for damping vibrations in a building comprises providing a building, arranging a wall element upright on or in the building, arranging a cladding element on the wall element, arranging a damping device on the wall element and the cladding element such that a damping direction of the damping device is parallel to a Surface of the wall element is aligned, the connection of the damping device with the cladding element and with the wall element in such a way that a relative movement between the wall element and the cladding element is transmitted to the damping device, and the damping of a vibrational movement of the wall element transmitted to the damping device along the Direction of damping.
  • a vibration of a structure for example a building, in particular a high-rise, induced by wind excitation or earthquakes
  • the arrangement in or on the upper floors of a high-rise building can be used.
  • a relative oscillatory movement of the cladding element to the wall element along the damping direction is made possible, whereby an oscillation of the wall element is damped by the damping device.
  • vibration of a structure, in particular a special building can be damped on or in which the arrangement is used.
  • the wall element can be part of the structure or be permanently connected to it.
  • a maximum stroke between 0.1 m and 2 m, preferably between 0.2 m and 1 m, more preferably between 0.3 m and 0.7 m, be provided for example of 0.5 m.
  • the surface of the wall element is the surface which extends over the main extent of the wall element.
  • the surface of the wall element is perceived as a wall.
  • the wall element is right to assemble so that the surface of the wall element is not horizontal.
  • the surface of the wall element can run essentially orthogonally to a base area of a structure, in particular a building, on or in which the wall element is or will be arranged.
  • the wall element can remain mounted in an at least partially inclined orientation, with a generally upright orientation of the wall element being maintained.
  • the upright wall element is not a floor element or ceiling element.
  • the wall element can be a wall of a structure, for example a building.
  • the wall element can be mounted during the construction of the structure by erecting the wall of the structure.
  • the wall can be formed by a structure which surrounds a free space that is delimited by the wall element.
  • the wall can comprise elements, for example glass panes, which close off the free space.
  • the wall can be formed by a supporting structure or a supporting structure, for example with vertically, horizontally and / or diagonally extending elements, for example by the end faces of a floor and a ceiling structure of a floor of a building and vertically extending support elements which enclose a free space to be closed by a facade.
  • the wall element is installed upright by erecting the wall upright.
  • the wall element can be an element which can be arranged or mounted on a wall of a building in order to dampen a vibration of the building.
  • the wall element can be an inner cladding of a double cladding, while the cladding element is an outer cladding of the double cladding.
  • the damping device can be connected directly or indirectly to the wall element, for example via a support structure.
  • the cladding element can be mounted resiliently and / or oscillating relative to the wall element.
  • the damping device can be arranged in such a way that the damping direction continues to be oriented essentially horizontally.
  • the damping direction is aligned both parallel to the surface of the wall element and horizontally.
  • a horizontal alignment of the damping direction can mean an alignment paral lel to a base of a building on or in which the wall element is or will be arranged so that the damping direction is a lateral direction of movement of the relative movement between the wall element and the cladding element indicates.
  • the base area of the structure can be leveled in relation to the surroundings of the structure.
  • a relative movement between the wall element and the cladding element can be prevented along a direction perpendicular to the surface of the wall element.
  • preventing a relative movement can mean preventing such a movement which goes beyond the play between components that is necessary for a corresponding construction.
  • the cladding element can be guided on the wall element or on a building, for example by means of a rail system that does not allow relative movement between the wall element and the cladding element along a direction perpendicular to the surface of the wall element, except for a necessary clearance.
  • the damping device can be guided on the wall element or on the structure in such a way that a relative movement between the wall element and the cladding element along a direction perpendicular to the surface of the wall element is not possible except for a necessary clearance.
  • the damping device can be firmly connected to the cladding element or to the wall element.
  • a fixed connection is to be understood as a connection which does not allow a relative movement between the permanently connected elements.
  • the fixed connection can be detachable, for example by screwing, hooking, or hanging, or not (easily) detachable, for example by welding, soldering or gluing, be provided.
  • the fixed connection can be provided directly between the elements or indirectly via connecting elements.
  • the damping device can (at the same time) be firmly connected both to the cladding element and to the wall element.
  • the two fixed connections can each be provided detachable or not (easily) detachable, or one of the connections can be provided detachably and the other of the connections not (easily) detachable.
  • the cladding element can be guided over the damping device on the wall element or on a building such that the cladding element is connected to the wall element or the building exclusively via the damping device.
  • the damping device can be connected to the wall element or the structure by means of a rail system.
  • a non-fixed connection in which a relative movement between the connected elements is not (completely) prevented, a relative movement between the wall element and the cladding element being transmitted to the damping device.
  • the damping device can be connected to the cladding element and / or to the wall element in such a way that a relative movement between the connected elements is prevented in at least one direction and is made possible in at least one further direction.
  • a connection can be established by inserting a pin into an opening in such a way that a relative movement is made possible in an axial direction of the pin and is not made possible in directions perpendicular thereto.
  • a connection is established by resting on it, so that a movement along the damping direction is transmitted in the positive direction of movement by pressure and is not transmitted in the negative direction of movement opposite to the positive direction of movement, since the connected elements move away from each other.
  • the damping device can comprise a damper.
  • a spring-mass-damper system can be formed in the arrangement by means of the damping device.
  • the damping device can comprise a spring element.
  • the arrangement can thus comprise a vibration damper. Dampers are known as such.
  • the damper can be a viscous damper or a magnetorheological damper.
  • the damping device can comprise a spring element and be designed free from a damper.
  • a spring-mass system can thus be formed in the arrangement by means of the damping device.
  • the arrangement can thus include a damper.
  • the mass of the spring-mass-damper system or the spring-mass system can be designed as a separate mass in the arrangement. Alternatively or additionally, the mass can be a mass of the cladding element and / or the damping device. In particular, the mass of the spring-mass system can be the masses of the cladding element and a separate mass and possibly other elements as a result of the total mass.
  • the damping device is set up by its effect in the spring-mass system or in the spring-mass-damper system, the vibration to dampen movement of the wall element.
  • the wall element can be firmly connected to a building, and the damping device, together with the cladding element, can form a damper or vibration damper which dampens a vibrational movement of the building that is transmitted to the wall element.
  • the damping device can comprise a drive device which is set up to generate a force which, for damping a vibratory movement of the wall element, counteracts a relative movement between the wall element and the cladding element transmitted to the damping device, or a relative movement between the wall element and the damping device the cladding element reinforced.
  • a relative movement between the wall element and the cladding element can be dampened (i.e. counteracted) or strengthened in order to influence the relative movement in such a way that an energy exchange caused by the relative movement between the wall element and the cladding element leads to a damping of the vibration of the Wall element leads.
  • the drive device can comprise an electrical machine, in particular an electric motor, for example a stepping motor or a direct current motor, or a hydraulic or pneumatic drive.
  • the damping device can comprise a generator device which is set up to convert kinetic energy of a relative movement transmitted to the damping device between the wall element and the cladding element into another form of energy.
  • the generator device can act as a damper for the damping device.
  • the generator device can convert kinetic energy of the relative movement into an easily usable form of energy, for example electrical energy or chemical energy for storage in an accumulator, instead of converting it into heat.
  • the generator device can comprise an electrical generator, which can be designed, for example, as a rotating electrical machine.
  • the damping device can comprise a movement converter which converts the linear movement along the damping direction into a movement suitable for the generator device, for example into a rotation or into a linear movement along another direction.
  • the damping device can comprise both a generator device and a drive device.
  • the damping device can comprise a combined generator-drive device, which is set up in a first operating state to convert kinetic energy of a relative movement transmitted to the damping device between the wall element and the cladding element into another energy form and in one form second operating state to generate a force which, for damping vibrations of the wall element, can counteract or reinforce a relative movement transmitted to the damping device between the wall element and the cladding element.
  • the combined generator-drive device can comprise an electric machine which is designed both for motor operation and for generator operation.
  • the damping device can comprise a movement converter which is set up for a conversion between the linear movement along the damping direction and a movement suitable for the generator drive device, in particular a rotation.
  • a generator device can be designed as an electric generator which is only designed for efficient generator operation, and a drive device can include an electric motor which is only designed for efficient motor operation.
  • the damping device can comprise a generator device and a drive device, which are designed separately from one another.
  • the arrangement can be set up to use energy provided by the generator device for operating the arrangement.
  • Energy converted with the generator can be used for self-sufficient operation of the arrangement.
  • the energy converted with the generator can be used to set a damping effect of the damping device.
  • a damper of the damping device can be set, in particular a resistance of the damper, for example as a function of a vibration state of the wall and cladding element. Efficient vibration damping of the wall element can hereby be provided.
  • the damping device comprises both a generator device and a drive device
  • energy converted with the generator can be used as an alternative or in addition to driving the motor device.
  • the energy converted by the generator can be temporarily stored and later used to drive the mo- io gate device can be used, in particular in designs with a combined generator-drive device.
  • the arrangement can be operated independently without supplying additional energy beyond the vibration energy. In this way, more efficient vibration damping can be provided.
  • the arrangement can comprise a sensor device which is set up to detect a movement of the wall element, a movement of the cladding element or a relative movement between the wall element and the cladding element.
  • the sensor device can generate sensor data which indicate the movement of the wall element, the movement of the cladding element or the relative movement between the wall element and the cladding element.
  • the sensor device can be set up to detect a movement of the wall element and a movement of the cladding element and to generate respective sensor data.
  • a plurality of sensor devices can be provided, one sensor device detecting a movement of the wall element and generating corresponding sensor data and another sensor device detecting a movement of the cladding element and generating corresponding further sensor data.
  • the sensor data can be used to adapt a damping effect of the arrangement, for example by means of a semi-active control.
  • active regulation based on the sensor data can be provided, for example by a corresponding control of a generator device and / or a drive device.
  • the wall element can be an outer wall of a building and the cladding element can be a facade element.
  • the outer wall of the building can be formed by an inner facade of a double facade and the cladding element can be formed by an outer facade of the double facade.
  • the outer wall can be an integral wall of the building and the facade element can be a single element of a multi-part facade of the building.
  • the wall element can be an inner wall of a building and the cladding element can be an element used to clad the inner wall.
  • the inner wall of the building can be formed by an inner cladding of a double cladding and the cladding element can be formed by an external cladding of the double cladding.
  • the cladding element can be a facade element, a shell element, a front wall or an integral part of a double facade.
  • the cladding element can be a statically and / or dynamically effective element in a building.
  • the arrangement can comprise a further cladding element and a further damping device.
  • the further damping device can be connected to the further cladding element as well as to the wall element in such a way that a relative movement between the wall element and the further cladding element along the damping direction is transmitted to the further damping device and the vibrational movement of the wall element is damped by means of the further damping device.
  • Additional cladding elements and respectively associated damping devices can be provided. As a result, a wall of a building can be clad over a large area with several cladding elements, which all contribute to the damping of a vibration of the building.
  • the cladding element and the further cladding element can be firmly connected to one another.
  • a fixed connection is to be understood as a connection which does not allow a relative movement between the permanently connected elements.
  • the fixed connection can be detachable, for example by screwing, hooking, or hanging, or not (easily) detachable, for example by welding, soldering or gluing, be provided.
  • the fixed connection can be provided directly between the elements or indirectly via connecting elements.
  • a fixed connection with additional cladding elements can also be provided. As a result, a vibration of the building can be damped by cladding a wall of the building with a plurality of cladding elements which vibrate as a total cladding.
  • the further damping device can be connected both to the further cladding element and to a further wall element to be mounted upright, in such a way that a relative movement between the further wall element and the further cladding element along a further damping direction is transmitted to the further damping device and an oscillatory movement furthermore Wall element is damped by means of the further damping device, the further damping device is arranged such that the further damping direction is aligned essentially parallel to a surface of the further wall element.
  • the further wall element can be directed at an angle, for example a right angle, to the wall element. This makes it possible to dampen vibrations in different directions.
  • damping of torsional vibrations of a building can be provided in or on which the arrangement is used.
  • the wall element can be an outer wall and the further wall element can be an inner wall.
  • the configurations provided in connection with several cladding elements and damping devices arranged on a wall element and the configurations provided in connection with lining elements and damping devices arranged on several wall elements can be provided individually or in combination.
  • the outer walls on the upper floors of a building can each be provided over the entire surface with several facade elements and damping devices in order to effectively dampen vibrations of the building.
  • a relative movement between the wall element and the cladding element is only made possible in the damping direction.
  • a relative movement between the wall element and the cladding element is made possible in one or more further directions.
  • the damping device is set up to dampen an oscillating movement of the wall element in one or more further damping directions.
  • one or more further damping devices assigned to the cladding element can be provided, which are each set up to dampen a vibrational movement of the wall element in one or more further damping directions, which can each be oriented essentially parallel to the upper surface of the wall element .
  • the components of the arrangement can be designed for a specific application envisaged.
  • the damping device and the cladding element for example the mass of the cladding element, and possibly other components, can be designed for a vibration behavior that is expected in a planned application.
  • the wall element can be firmly connected to a building or be part of a building whose vibrations are to be damped.
  • one or more of the factors mass of a building whose vibrations are to be damped, rigidity of the building, structural damping of the building, natural frequencies of the building, vibration amplitudes of the building, height of the building, cross-section of the building, source of the expected vibration excitation can be used for the design of one or more of the factors , expected intensity of the vibration excitation, frequency, in particular frequency spectrum, expected vibrations and amplitude of the expected vibrations must be taken into account.
  • corresponding influences of the arrangement or of parts of the arrangement, in particular the wall element can be taken into account.
  • the order of the steps can vary in different versions.
  • the wall element can be a wall of the building and can be arranged on or in the building shell, for example.
  • the wall element can be arranged on or in the building after the cladding element and / or the damping device has been arranged on the wall element; Wall of the structure to be arranged.
  • the damping device can first be arranged on the cladding element in order to then arrange the damping device and the cladding element on the wall element.
  • the damping device can first be arranged on the wall element in order to then arrange the cladding element on the wall element and the damping device.
  • the respective connection of the damping device to the wall element and the cladding element can take place directly after the corresponding step of arranging or later, for example after the cladding element and the damping device have been arranged.
  • the configurations described above in connection with the arrangement for damping a vibration of a building can be provided accordingly.
  • the method can include arranging and connecting several wall elements, several cladding elements and / or several damping devices.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a building with a known system for vibration damping
  • Fig. 2 is a schematic representation of a further known system for vibration damping
  • FIG. 3 shows a schematic representation of an arrangement for damping vibrations of a building
  • 4 shows a schematic representation of the damping of wind-induced vibrations
  • 5 shows a schematic illustration of the damping of torsional vibrations
  • FIG. 6 shows a schematic representation of a further arrangement for damping vibrations of a building
  • FIG. 7 shows a schematic representation of yet another arrangement for damping vibrations of a building
  • Fig. 9 is a schematic representation of a further damping device.
  • FIG. 1 shows a building 1, namely a slim high-rise, with a known system for damping vibrations, which comprises a movably resiliently mounted mass 2 in the top of the building 1.
  • the building 1 is excited to vibrate by the wind.
  • the wind direction 3 of the stimulating wind shows here in the plane of the drawing.
  • the wind excitation takes place primarily through vortex shedding of the wind passing the building 1, which causes forces acting orthogonally to the wind direction 3.
  • These forces lead to Schwingun gene of the building 1 transversely to the wind direction 3, which is indicated in FIG. 1 by arrows.
  • the building vibration leads to a relative movement of the mass 2 to the building 1 along the direction 4. This movement of the mass 2 counteracts the vibrations of the building of the 1 and dampens them, a damper being formed with the resiliently suspended mass.
  • Fig. 2 shows another system for damping vibrations.
  • facade elements 6a, 6b, 6c, 6d are resiliently mounted in a variable distance to a respective outer wall 5a, 5b, 5c, 5d.
  • the outer walls 5a, 5b, 5c, 5d form inner facades of a double facade
  • the facade elements 6a, 6b, 6c, 6d form associated outer walls of the double facade.
  • the facade elements 6a, 6b, 6c, 6d perform relative movements to the building 1 perpendicular to the surface of the respective outer wall 5a, 5b, 5c, 5d, so that there is a distance 7 between the facade elements 6a, 6b, 6c, 6d and the respective conditions Outer wall facade elements 6a, 6b, 6c, 6d changed. This is indicated in FIG. 2 by arrows.
  • the exciting forces are absorbed by the facade elements 6a, 6b, 6c, 6d of the double facade, which are movable orthogonally to the building, and their transmission to the building 1 is thus reduced.
  • the system according to FIG. 2 requires a complex load-bearing solution.
  • the kinematics must both absorb high static vertical loads and at the same time be very dynamic horizontally in order to achieve the goal of vibration damping.
  • the dynamically effective mass of the movable facade elements 6a, 6b, 6c, 6d which specifies the mass ratio of the movable elements and the mass of the building structure, is associated with an disadvantageously high vertical load and is therefore structurally limited.
  • the movable facade elements 6a, 6b, 6c, 6d which are required for vibration damping, have a large area exactly in the direction of the wall excitation, so that vibration damping is only possible if this direct excitation is taken into account.
  • regulated vibration damping such a stimulation requires a complex active regulation.
  • Fig. 3 shows an arrangement according to the disclosure for damping vibrations of a building, namely a building 1 in a plan view of the building 1.
  • cladding elements 8a, 8b, 8c, 8d are arranged on Wan delementen of the building 1 .
  • the wall elements are outer walls 5a, 5b, 5c, 5d of the building 1.
  • the cladding elements 8a, 8b, 8c, 8d can thus be understood as facade elements.
  • the cladding elements 8a, 8b, 8c, 8d are mounted in such a way that an oscillating movement opposite and parallel to the respective wall 5a, 5b, 5c, 5d is enabled, which is indicated in FIG. 3 by arrows.
  • FIG. 3 shows an arrangement according to the disclosure for damping vibrations of a building, namely a building 1 in a plan view of the building 1.
  • cladding elements 8a, 8b, 8c, 8d are arranged on Wan delementen of the building 1 cladding elements 8a
  • the Wan elements are aligned vertically.
  • the wall elements can have an at least partially inclined orientation, with a general right orientation of the wall elements on the building 1 being maintained.
  • the cladding elements 8a, 8b, 8c, 8d move parallel to the respective outer wall 5a, 5b, 5c, 5d, the respective distance 9 between the cladding elements 8a, 8b, 8c, 8d and the corresponding Outer wall 5a, 5b, 5c, 5d remains constant.
  • the relative movement is in each case a horizontal movement.
  • a relative movement can be provided in another direction of movement parallel to the corresponding outer wall 5a, 5b, 5c, 5d, for example perpendicular or obliquely.
  • the cladding elements 8a, 8b, 8c, 8d can be resiliently mounted in order to form a vibration damper with each of the cladding elements 8a, 8b, 8c, 8d.
  • a respective damper can be provided in order to form a vibration damper with each of the cladding elements 8a, 8b, 8c, 8d.
  • the cladding elements 8a, 8b, 8c, 8d are each locked in a direction perpendicular to the surface of the relevant outer wall 5a, 5b, 5c, 5d.
  • the cladding elements 8a, 8b, 8c, 8d can be guided on a respective rail system on the relevant outer wall 5a, 5b, 5c, 5d, which has a relative movement to the building 1 in the respective gene illustrated by arrows in FIG. 3 Direction allows and prevents in other directions.
  • FIG. 4 shows the arrangement according to FIG. 3 in the case of vibrations being excited by wind.
  • the wall 3 that sweeps past the building 1 leads to an excitation transversely to the direction of the wind due to vortex shedding, with a load distribution 10 being created on the cladding elements 8b, 8d.
  • This load is - by fixing the cladding elements 8b, 8d in the direction perpendicular to the respective outer wall 5b, 5d - carry on the building 1, which is excited to vibrate, the direction of which is indicated by an arrow.
  • the vibrations of the building 1 lead to a relative movement to the cladding elements 8a, 8c in the direction of vibration, as indicated by arrows.
  • the energy exchange caused by this movement between the wall element and thus the building on the one hand and the cladding element and possibly movable elements with the cladding element on the other hand leads to a damping of the building vibration.
  • FIG. 5 shows a damping of torsional vibrations with the arrangement according to FIG. 3. Due to the arrangement of the cladding elements 8a, 8b, 8c, 8d, an opposing movement of the opposing elements leads to a torsional moment on the building structure, which can be coupled in as a countermeasure, for example automatically excited by vibrations and / or through an active movement of the corresponding cladding elements 8a , 8b, 8c, 8d. According to FIG. 5, a damping of Late ralschwimmern of the building 1 is achieved by a simultaneous relative movement of the Verklei making elements 8a and 8c.
  • Fig. 6 shows schematically a further arrangement for damping vibrations of a structure, namely a building 1.
  • the cladding element 8a forms a closed functional unit, the outside 11 of which is perceived as the facade outside of the building 1.
  • a guide system 12 is used to mount the cladding element 8a on the building 1, which is suspended from the underside of the element and the upper side of the cladding element 8a.
  • a damping device is arranged on the cladding element 8a in a cavity of the cladding element 8a and is firmly connected to the cladding element 8a.
  • the damping device is connected to the outer wall 5a by means of a movement transmitter 13 in the form of a pin to be fastened to the building 1.
  • the pin transmits a relative movement between the wall element 5a of the building 1 and the cladding element 8a on the damping device.
  • the damping device can be connected to the wall element and / or to the cladding element 8a by attaching a hook of the damping device to a corresponding element, for example another hook, of the wall element or the cladding element 8a.
  • the relative movement is coupled to an internal spring element 14 of the damping device, whereby a spring energy flow is achieved for the system of spring element 14 and mass of the cladding element 8a, which is thus capable of vibrating.
  • a flow of damping energy is passed on via the movement transmitter 13 to a movement converter 15 of the damping device.
  • the motion converter 15 can be a linear rotation converter transmission. With the movement converter 15, the linear movement is converted in such a way that a movement is created which is optimally suited to an electrical machine 16.
  • a rotational movement is provided by the movement converter 15, the speed of which is adapted to the electrical machine 16, which is designed as a rotating electrical machine.
  • the electrical machine 16 can be operated as a motor or generator.
  • the electric machine 16 acts as a damper.
  • generator mode the electrical machine 16 converts the kinetic energy of the relative movement into electrical energy.
  • motor operation the electrical machine generates a force or a moment by converting provided electrical energy, which counteracts or intensifies the relative movement in order to dampen the vibrations of the wall element and thus of the building.
  • Power electronics 17 provide the energy required to operate the engine or changes the electrical load in generator mode, which significantly determines the damping behavior.
  • the control signals required for this are calculated in real time in a control unit 18, for example by means of estimation and control algorithms, and are transmitted to the power electronics 17.
  • An electrical energy generated by the electrical machine 16 is routed in a regulated manner into an electrical energy store 19 and is then available, for example, for the autonomous operation of the control unit 18 and the power electronics 17 as well as for the motor operation.
  • a respective inertial sensor system 20, 21 in the cladding element 8a and the building 1 is used to determine the time-variable system state.
  • the inertial sensor system 21, which detects the building acceleration, is connected to the control unit 18 via a data connection, for example a radio connection.
  • the building in particular a building 1, can be out with a double facade.
  • a so-called second-skin facade ZHF
  • ZHF second-skin facade
  • Such a double facade can also be referred to as an open cavity facade (OCF).
  • OCF open cavity facade
  • Floor-to-ceiling window sashes can be integrated into the inner facade, which can be limited for ventilation purposes and fully opened for inspection and cleaning work.
  • the double facade can be designed with what is known as a closed-cavity facade (CCF), which is based on a closed two-shell facade that is provided by the cladding element 8a, 8b, 8c, 8d.
  • CCF closed-cavity facade
  • the CCF can be double or triple glazed on the inside. This can be followed by a larger space that absorbs the sun protection and is limited to the outside by a single glazing.
  • the intermediate space can also be actively flowed through by filtered dry air, which can prevent the windows from fogging up. Due to such a multi-glazed, airtight structure, both a high level of thermal insulation and a high level of sound insulation can be achieved.
  • the closed structure avoids contamination of the sun protection and its control components and a maintenance-free design can be achieved.
  • the facade elements Before mounting on the wall element 5a, 5b, 5c, 5d, the facade elements can be completely prefabricated in the factory, which ensures consistently high quality.
  • a building 1 can be provided with side lengths of 20 m to 30 m and a height of 200 m to 300 m.
  • a building with a square cross-section with a side length of 12 m can be provided.
  • Each floor of the building can have a height of 3.8 m.
  • 3 to 4 facade elements with a respective width of 3 m to 4 m can be placed per floor and per side. It can be provided that all cladding elements 8a, 8b, 8c, 8d per floor and side are firmly connected and move together. Alternatively or additionally, a vertical connection of cladding elements 8a, 8b, 8c, 8d over two or more floors can be provided.
  • cladding elements 8a, 8b, 8c, 8d can be provided in this way.
  • a cladding element 8a, 8b, 8c, 8d can be formed with a plurality of lower elements. This can save mechatronic components.
  • a damping unit is provided for each of the connected cladding elements 8a, 8b, 8c, 8d.
  • the cladding elements 8a, 8b, 8c, 8d can be completely prefabricated during manufacture in the factory, whereby a subsequent simple and safe assembly can be guaranteed.
  • Fig. 7 still another arrangement for damping vibrations of a building is shown.
  • the cladding elements 8a, 8b, 8c, 8d each firmly connected to a damping device 22a, 22b, 22c, 22d
  • each of the damping devices 22a, 22b, 22c, 22d comprising several vibration dampers 23, which are each firmly connected to the associated cladding element 8a, 8b, 8c, 8d are connected.
  • Each of the vibration dampers 23 comprises a spring element 14 and a damper 24.
  • the damping devices 22a, 22b, 22c, 22d are each firmly connected to an outer wall 5a, 5b, 5c, 5d of a building 1 by each of the vibration dampers 23 being fixed to the respective outer wall 5a, 5b, 5c, 5d is connected. Due to the fixed connection of the vibration damper 23 to the cladding elements 8a, 8b, 8c, 8d as well as to the outer walls 5a, 5b, 5c, 5d, a respective relative movement between the cladding elements 8a, 8b, 8c, 8d and the outer walls 5a, 5b, 5c, 5d are transmitted to the damping devices 22a, 22b, 22c, 22d, namely to the vibration damper 23.
  • the vibration damper dampens fen each time a relative movement of the cladding elements 8a, 8b, 8c, 8d parallel to the corresponding outer wall 5a, 5b, 5c, 5d and thus a vibration of the building.
  • FIG. 8 shows a schematic representation of a damping device.
  • the damping device is connected via a motion transmitter 13 to a wall element of a building (not shown). Furthermore, the damping device is connected to the cladding element by means of a connecting element 25 of a cladding element.
  • the cladding element is fastened and guided on the outer wall of the building via a guide system 12, so that the cladding element can only perform a horizontal movement parallel to the outer wall.
  • the guide system 12 comprises several rollers and a guide rail in order to guide the cladding element easily and safely against all loads on the wall element via the connecting element 25.
  • the damping device comprises two spring elements 14 and a damper 24.
  • a vibration damper for damping vibrations on the building is provided by means of the damping device and the mass of the movable components.
  • the damper is provided as a cylinder damper 26, which brings about viscous damping.
  • the damper acts in a purely passive manner, with the damping force depending on the speed.
  • the damping device according to FIG. 9 shows a further damping device.
  • the damping device according to FIG. 9 has an electric machine 16 as a damper 24.
  • the electrical machine 16 comprises a motor-generator arrangement which can actively dampen vibrations of a building both in generator mode and, with the use of additional energy, by means of a motor.
  • the electrical machine 16 is a rotating electrical machine.
  • the damping device further comprises a movement converter 15 (not shown), which is designed as a gear unit which converts a linear oscillating movement into a rotational movement.
  • the transmission for this purpose can be a positive-fit transmission, for example a rack and pinion transmission, a ball screw drive or a toothed belt drive.
  • the transmission can be designed for a very smooth function. In this way, in particular, energy loss can be minimized, which for the movement transformation is required. Such lost energy can be regarded as damping energy which is not available for energy harvesting by means of the generator.
  • an electrical generator is therefore provided, which is connected to power electronics (not shown).
  • This combination allows damping to be set electrically, while at the same time energy can be obtained from the movement and temporarily stored in an energy store. Autarkic operation of the damping device can hereby be made possible.
  • the generator can be designed for very low nominal speeds. For example, the generator can also be set up for use with very low first natural vibrations of a building. The generator can be set up to deliver voltages in the lower single-digit to double-digit volt range at very low speeds. For example, a stepper motor in generator mode or a DC machine can be provided as the generator.
  • a controllable power electronics connected to an energy store can be provided. For example, regulation by pulse width modulation (PWM) can be provided.
  • PWM pulse width modulation

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Abstract

Die Offenbarung betrifft eine Anordnung zum Dämpfen von Schwingungen eines Bauwerks (1), mit einem aufrecht zu montierenden Wandelement (5a, 5b, 5c, 5d); einem Verkleidungselement (8a, 8b, 8c, 8d) und einer Dämpfungseinrichtung (22a, 22b, 22c, 22d), die sowohl mit dem Verkleidungselement (8a, 8b, 8c, 8d) als auch mit dem Wandelement (5a, 5b, 5c, 5d) verbunden ist, derart, dass eine Relativbewegung zwischen dem Wandelement (5a, 5b, 5c, 5d) und dem Verkleidungselement (8a, 8b, 8c, 8d) auf die Dämpfungseinrichtung (22a, 22b, 22c, 22d) übertragen wird. Die Dämpfungseinrichtung (22a, 22b, 22c, 22d) ist eingerichtet, eine Schwingungsbewegung des Wandelements (5a, 5b, 5c, 5d) entlang einer Dämpfungsrichtung zu dämpfen, und derart angeordnet, dass die Dämpfungsrichtung im Wesentlichen parallel zu einer Oberfläche des Wandelements (5a, 5b, 5c, 5d) ausgerichtet ist. Ferner ist ein Verfahren zum Dämpfen von Schwingungen eines Bauwerks offenbart.

Description

Anordnung und Verfahren zum Dämpfen von Schwingungen eines Bauwerks
Die Erfindung betrifft eine Anordnung sowie ein Verfahren zum Dämpfen von Schwingungen eines Bauwerks.
Hintergrund
Aufgrund der innerstädtischen Konzentration werden Hochhäuser, insbesondere sogenannte Wolkenkratzer, immer höher und schlanker, womit sie aber auch anfälliger für Schwingungen werden, welche beispielsweise durch Wind oder Erbeben induziert sein können. Üblicher weise werden Systeme installiert, die auf dominante Eigenfrequenzen des Hochhauses ab gestimmt sind und den Eigenschwingungen entgegenwirken. Platziert werden derartige Sys teme primär in der Spitze des Hochhauses, wo die Amplitude der ersten Eigenfrequenz effi zient reduziert werden kann. Wenn nötig, können derartige Systeme auch in tieferen Etagen installiert werden.
Zur Dämpfung können Tilger zum Einsatz kommen, welche auch als Schwingungstilger be zeichnet werden können. Derartige Tilger bestehen aus einer Feder-Masse-Anordnung. Ein Tilger wirkt der Systemschwingung entgegen und beruhigt das System durch eine stetige Gegenschwingung mit minimaler Eigendämpfung. Alternativ können Schwingungsdämpfer zum Einsatz kommen, welche aus einer Feder-Masse-Dämpfer-Anordnung bestehen. Ein Schwingungsdämpfer verhält sich selbst schwingend, sodass er der Schwingung des Sys tems entgegenwirkt und die zugeführte Schwingungsenergie aufnimmt. Hierzu ist der Schwingungsdämpfer auf das Schwingungsverhalten des zu dämpfenden Systems abge stimmt.
Zur Dämpfung einer Gebäudeschwingung können Pendelmassen, rollengelagerte Massen oder eine hydrodynamische Dämpfung über kommunizierende Röhren vorgesehen sein. Hierbei ist es üblich, für die Schwingungsdämpfung eine zusätzliche Masse zu installieren, die mehrere Hundert Tonnen betragen kann und über die Tragstruktur abgetragen werden muss. Damit verbunden ist ein großer Bauraum, der sich oft über mehrere Stockwerke er streckt. Bekannt sind beispielsweise an einer Gebäudespitze aufgehängte Kugelpendel im Inneren des Gebäudes oder flächig und parallel zu Boden beziehungsweise Decke zwischen den Geschossen angeordnete Massen, welche parallel zum Boden und senkrecht zu den Wänden schwingen. Um schon vorhandene Masse und deren Bauraum zu nutzen, kann eine beweglichen Dop pelfassade eingesetzt werden, bei der Gebäudeschwingungen dadurch gedämpft werden, dass sich die Fassade von der Gebäudekonstruktion weg- und auf diese zubewegt. Somit ergibt sich ein variabler Flächen-Abstand von Gebäudestruktur zu schwingungsdämpfendem Bewegungselement. Im Falle einer Anregung durch Wind werden die anregenden Kräfte von der orthogonal zum Gebäude beweglichen Außenhaut der Doppelfassade absorbiert und ihre Übertragung auf das Gebäude somit reduziert.
Für solche Systeme ist eine aufwändige lastabtragende Lösung notwendig. Die Kinematik muss hohe statische Vertikallasten aufnehmen und gleichzeitig horizontal sehr dynamisch beweglich sein, um das Ziel einer Schwingungsdämpfung zu erreichen. Damit ist auch die dynamisch wirksame Masse der beweglichen Elemente, die das Massenverhältnis von be weglichen Elementen und Masse der Gebäudestruktur vorgibt mit einer unvorteilhaft hohen Vertikallast verbunden und deshalb konstruktiv limitiert. Durch die hohe statische Belastung der dynamisch wirksamen Element-Anordnung ergeben sich hohe Kosten für die technische Realisierung, beispielsweise durch eine Mehrpunktlagerung einer abstandsveränderlichen Führung unter hoher Vertikallast. Hierdurch ist auch die Massensteigerung der Schwin- gungsdämpfungs-Elemente begrenzt, welche für ein günstiges dynamisches Verhalten wün schenswert ist. Für den Fall einer windinduzierten Schwingung liegen zudem die bewegli chen Elemente, die zur Schwingungsdämpfung erforderlich sind, mit ihrer großen Fläche genau in Richtung der Windanregung, sodass eine Schwingungsdämpfung nur unter Be rücksichtigung dieser direkten Anregung möglich ist. So ist die Schwingungsdämpferwirkung für passive Dämpfung reduziert und zusätzlich semiaktive oder aktive Schwingungsdämpfer und eine besondere Regelung der aktiven Elemente sind nötig.
Das Dokument US 2019 / 345729 A1 offenbart ein System zum Reduzieren wind-induzierter Vibration mittels einer Verkleidung, bei der bewegliche Paneele an einer Außenfassade ei nes Gebäudes, eines Wolkenkratzers oder einer anderen Struktur befestigt sind, mittels de rer die Außenform der Fassade modifiziert wird, um die wind-induzierte Vibration zu mindern.
Das Dokument KR 10-2018-0024329 A vorliegende betrifft eine Wandisolationssystem- Anordnung mit geprägten Platten. Bei der Anordnung sind geprägte Paneele in alle Richtun gen an der Vorderseite von Dämmrahmen und horizontalen Materialien installiert, um die Wand fertigzustellen. Wenn eine Vibration in einem Gebäude durch ein Erdbeben auftritt, kippen die Paneele innerhalb eines bestimmten Bereichs, um die im Gebäude auftretende Vibration zu lindern oder um die Vibration zu absorbieren. Die Paneele haben eine unebene Außenfläche.
In dem Dokument EP 3 088 635 B1 ist eine Nachverstärkungsstruktur für ein bestehendes Gebäude beschrieben. Die Struktur umfasst einen Verstärkungsrahmen einschließlich verti kaler Rahmenelemente und horizontaler Rahmenelemente und Schwingungskontrollelemen- te. Der Verstärkungsrahmen wird an einer Außenwandfläche eines bestehenden Gebäudes mit einem Überhang auf der Außenwandfläche bereitgestellt, um den Überhang zu umge ben. Die horizontalen Rahmenelemente sind Stahlelemente. Vertikale Trägerelemente und horizontale Trägerelemente sind konfiguriert, um den Verstärkungsrahmen und die Außen wandfläche zu koppeln, wobei eine horizontale Scherkraft, die auf den Verstärkungsrahmen wirkt, auf das bestehende Gebäude über die horizontalen Trägerelemente übertragen wird und eine vertikale Kraft, die aus einem außermittigen Biegemoment resultiert und auf den Verstärkungsrahmen wirkt, auf das bestehende Gebäude über die vertikalen Trägerelemente übertragen wird. Die vertikalen Rahmenelemente sind Stahlelemente und die Schwingungs- kontrollelemente sind zwischen den vertikalen Rahmenelementen eingefügt.
Zusammenfassung
Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Anordnung sowie ein Verfahren zum Dämp fen einer Schwingung eines Bauwerks bereitzustellen, bei der die Nachteile des Standes der Technik überwunden werden und insbesondere eine effiziente Dämpfung von Schwingungen des Bauwerks unter Nutzung vorhandener Massen und mit einer verbesserten Tragkonstruk tion und Lasteinleitung realisiert ist.
Zur Lösung der Aufgabe sind eine Anordnung zum Dämpfen einer Schwingung eines Bau werks nach dem Anspruch 1 sowie ein Verfahren zum Dämpfen einer Schwingung eines Bauwerks nach den Anspruch 15 geschaffen.
Nach einem Aspekt ist eine Anordnung zum Dämpfen von Schwingungen eines Bauwerks, mit einem aufrecht zu montierenden Wandelement, einem Verkleidungselement und einer Dämpfungseinrichtung bereitgestellt. Die Dämpfungseinrichtung ist sowohl mit dem Verklei dungselement als auch mit dem Wandelement verbunden, derart, dass eine Relativbewe- gung zwischen dem Wandelement und dem Verkleidungselement auf die Dämpfungseinrich tung übertragen wird. Die Dämpfungseinrichtung ist eingerichtet, eine Schwingungsbewe gung des Wandelements zu dämpfen, und derart angeordnet, dass die Dämpfungsrichtung im Wesentlichen parallel zu einer Oberfläche des Wandelements ausgerichtet ist.
Nach einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zum Dämpfen von Schwingungen eines Bau werks geschaffen. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen eines Bauwerks, das Anordnen eines Wandelements aufrecht an oder in dem Bauwerk, das Anordnen eines Verkleidungs elements an dem Wandelement, das Anordnen einer Dämpfungseinrichtung an dem Wan delement und dem Verkleidungselement derart, dass eine Dämpfungsrichtung der Dämp fungseinrichtung parallel zu einer Oberfläche des Wandelements ausgerichtet ist, das Ver binden der Dämpfungseinrichtung mit dem Verkleidungselement und mit dem Wandelement derart, dass eine Relativbewegung zwischen dem Wandelement und dem Verkleidungsele ment auf die Dämpfungseinrichtung übertragen wird, und das Dämpfen einer auf die Dämp fungseinrichtung übertragenen Schwingungsbewegung des Wandelements entlang der Dämpfungsrichtung.
Mit der Anordnung kann insbesondere eine durch Windanregung oder Erdbeben induzierte Schwingung eines Bauwerks, beispielsweise eines Gebäudes, insbesondere eines Hoch hauses, gedämpft werden. Hierzu kann die Anordnung in, beziehungsweise an oberen Stockwerken eines Hochhauses zum Einsatz kommen. Insbesondere ist eine Relativ- Schwingungsbewegung des Verkleidungselements zu dem Wandelement entlang der Dämp fungsrichtung ermöglicht, wodurch eine Schwingung des Wandelements durch die Dämp fungseinrichtung gedämpft wird. Hierdurch kann eine Schwingung eines Bauwerks, insbe sondere eines Gebäudes gedämpft werden, an oder in dem die Anordnung zum Einsatz kommt. Insbesondere kann hierzu das Wandelement ein Teil des Bauwerks oder fest mit diesem verbunden sein. Beispielsweise kann für die Relativbewegung zwischen dem Ver kleidungselement und dem Wandelement entlang der Dämpfungsrichtung ein Maximalhub zwischen 0,1 m und 2 m, vorzugsweise zwischen 0,2 m und 1 m, weiter vorzugsweise zwi schen 0,3 m und 0,7 m, beispielsweise von 0,5 m vorgesehen sein.
Die Oberfläche des Wandelements ist die Oberfläche, welche sich über die Hauptausdeh nung des Wandelements erstreckt. Somit wird bei der Betrachtung des Wandelements die Oberfläche des Wandelements als Wand wahrgenommen. Hierbei ist das Wandelement auf- recht zu montieren, so dass die Oberfläche des Wandelements nicht horizontal verläuft. Die Oberfläche des Wandelements kann im Wesentlichen orthogonal zu einer Grundfläche eines Bauwerks, insbesondere eines Gebäudes verlaufen, an oder in dem das Wandelement an geordnet ist oder angeordnet wird. Alternativ kann das Wandelement in einer zumindest teil weise schrägen Ausrichtung montiert bleiben, wobei eine generelle aufrechte Ausrichtung des Wandelements erhalten bleibt. Insbesondere ist das aufrecht zu montierende Wandele ment kein Bodenelement oder Deckenelement.
Das Wandelement kann eine Wand eines Bauwerks, beispielsweise eines Gebäudes sein. Hierbei kann ein Montieren des Wandelements beim Bau des Bauwerks erfolgen, indem die Wand des Bauwerks errichtet wird. Hierbei kann die Wand durch eine Struktur gebildet sein, welche einen Freiraum umgibt, der durch das Wandelement begrenzt wird. Die Wand kann Elemente, beispielsweise Glasscheiben, umfassen, welche den Freiraum verschließen. Bei spielsweise kann die Wand durch ein Tragwerk oder eine Trag Struktur, beispielsweise mit vertikal, horizontal und / oder diagonal verlaufenden Elementen, gebildet sein, zum Beispiel durch die Stirnseiten einer Boden- und einer Deckenstruktur eines Stockwerks eines Bau werks und vertikal verlaufende Trägerelemente, welche einen durch eine Fassade zu schlie ßenden Freiraum umschließen. In diesem Fall wird das Wandelement aufrecht montiert, in dem die Wand aufrecht errichtet wird. Alternativ kann das Wandelement ein Element sein, welches auf einer Wand eines Bauwerks angeordnet, bzw. montiert, werden kann, um eine Schwingung des Bauwerks zu dämpfen. Beispielsweise kann das Wandelement eine innere Verkleidung einer Doppelverkleidung sein, während das Verkleidungselement eine äußere Verkleidung der Doppelverkleidung ist. Die Dämpfungseinrichtung kann direkt oder indirekt mit dem Wandelement verbunden sein, beispielsweise über eine Tragstruktur. Das Verklei dungselement kann gegenüber dem Wandelement federnd und / oder pendelnd gelagert sein.
Die Dämpfungseinrichtung kann derart angeordnet sein, dass die Dämpfungsrichtung wei terhin im Wesentlichen horizontal ausgerichtet ist. Die Dämpfungsrichtung ist in diesem Fall sowohl parallel zu der Oberfläche des Wandelements als auch horizontal ausgerichtet. Ins besondere kann eine horizontal Ausrichtung der Dämpfungsrichtung eine Ausrichtung paral lel zu einer Grundfläche eines Bauwerks bedeuten, an oder in dem das Wandelement ange ordnet ist oder angeordnet wird, sodass die Dämpfungsrichtung eine seitliche Bewegungs richtung der Relativbewegung zwischen dem Wandelement und dem Verkleidungselement angibt. Gegebenenfalls kann die Grundfläche des Bauwerks hierbei gegenüber einer Umge bung des Bauwerks eingeebnet sein.
Eine Relativbewegung zwischen dem Wandelement und dem Verkleidungselement kann entlang einer senkrecht auf die Oberfläche des Wandelements stehenden Richtung unter bunden sein. Hierbei kann ein Unterbinden einer Relativbewegung ein Verhindern einer sol chen Bewegung bedeuten, welche über ein für eine entsprechende Konstruktion notwendi ges Spiel zwischen Komponenten hinausgeht. Beispielsweise kann das Verkleidungsele ment an dem Wandelement oder an einem Bauwerk geführt sein, etwa mittels eines Schie nensystems, welches eine Relativbewegung zwischen dem Wandelement und dem Verklei dungselement entlang einer senkrecht auf die Oberfläche des Wandelements stehenden Richtung bis auf ein notwendiges Spiel nicht zulässt. Alternativ kann die Dämpfungseinrich tung an dem Wandelement oder an dem Bauwerk geführt sein, derart, dass eine Relativbe wegung zwischen dem Wandelement und dem Verkleidungselement entlang einer senkrecht auf die Oberfläche des Wandelements stehenden Richtung bis auf ein notwendiges Spiel nicht ermöglicht ist.
Die Dämpfungseinrichtung kann mit dem Verkleidungselement oder mit dem Wandelement fest verbunden sein. Hierbei ist unter einer festen Verbindung eine Verbindung zu verstehen, welche eine Relativbewegung zwischen den fest verbundenen Elementen nicht zulässt. Die feste Verbindung kann lösbar, beispielsweise durch Schrauben, Einhaken, oder Einhängen, oder nicht (ohne Weiteres) lösbar, beispielsweise durch Schweißen, Löten oder Kleben, be reitgestellt sein. Die feste Verbindung kann unmittelbar zwischen den Elementen oder mittel bar über Verbindungselemente bereitgestellt sein.
Die Dämpfungseinrichtung kann (gleichzeitig) sowohl mit dem Verkleidungselement als auch mit dem Wandelement fest verbunden sein. Hierbei können die beiden festen Verbindungen jeweils lösbar oder nicht (ohne Weiteres) lösbar bereitgestellt sein, oder eine der Verbindun gen kann lösbar und die andere der Verbindungen nicht (ohne Weiteres) lösbar bereitgestellt sein. In diesem Fall kann das Verkleidungselement über die Dämpfungseinrichtung an dem Wandelement oder an einem Bauwerk geführt sein, derart, dass das Verkleidungselement ausschließlich über die Dämpfungseinrichtung mit dem Wandelement oder dem Bauwerk verbunden ist. Beispielsweise kann die Dämpfungseinrichtung mittels eines Schienensys tems mit dem Wandelement oder dem Bauwerk verbunden sein. Alternativ zu einer festen Verbindung kann eine nicht-feste Verbindung vorgesehen sein, bei welcher eine Relativbewegung zwischen den verbundenen Elementen nicht (vollständig) unterbunden ist, wobei eine Relativbewegung zwischen dem Wandelement und dem Ver kleidungselement auf die Dämpfungseinrichtung übertragen wird. Die Dämpfungseinrichtung kann mit dem Verkleidungselement und/oder mit dem Wandelement derart verbunden sein, dass eine Relativbewegung zwischen den verbundenen Elementen in wenigstens einer Rich tung unterbunden ist und in wenigstens einer weiteren Richtung ermöglicht ist. Beispielswei se kann eine Verbindung durch Einführen eines Stifts in eine Öffnung hergestellt sein, derart, dass eine Relativbewegung in einer axialen Richtung des Stifts ermöglicht ist und in hierzu senkrechten Richtungen nicht ermöglicht ist. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass eine Verbindung durch Aufliegen hergestellt ist, sodass eine Bewegung entlang der Dämpfungsrichtung im positiven Bewegungssinn durch Druck übertragen wird und im dem positiven Bewegungssinn entgegengesetzten negativen Bewegungssinn nicht übertra gen wird, da sich die verbundenen Elemente voneinander entfernen.
Die Dämpfungseinrichtung kann einen Dämpfer umfassen. Insbesondere kann in der Anord nung mittels der Dämpfungseinrichtung ein Feder-Masse-Dämpfer-System gebildet sein. Hierzu kann die Dämpfungseinrichtung ein Federelement umfassen. Die Anordnung kann somit einen Schwingungsdämpfer umfassen. Dämpfer sind als solche bekannt. Beispiels weise kann der Dämpfer ein viskoser Dämpfer oder ein magnetorheologischer Dämpfer sein.
In alternativen Ausgestaltungen kann die Dämpfungseinrichtung ein Federelement umfassen und frei von einem Dämpfer ausgebildet sein. Insbesondere kann somit in der Anordnung mittels der Dämpfungseinrichtung ein Feder-Masse-System gebildet sein. Die Anordnung kann somit einen Tilger umfassen.
Die Masse des Feder-Masse-Dämpfer-Systems beziehungsweise des Feder-Masse- Systems kann als separate Masse in der Anordnung ausgebildet sein. Alternativ oder zusätz lich kann die Masse eine Masse des Verkleidungselements und/oder der Dämpfungseinrich tung sein. Insbesondere kann die Masse des Feder-Masse-Systems durch die Gesamtmas se der Massen des Verkleidungselements und einer separaten Masse sowie gegebenenfalls weiterer Elemente sein. Hierbei ist die Dämpfungseinrichtung durch Ihre Wirkung in dem Feder-Masse-System oder in dem Feder-Masse-Dämpfer-System eingerichtet, die Schwin- gungsbewegung des Wandelements zu dämpfen. Insbesondere kann das Wandelement fest mit einem Bauwerk verbunden sein und die Dämpfungseinrichtung kann zusammen mit dem Verkleidungselement einen Tilger oder Schwingungsdämpfer bilden, welcher eine auf das Wandelement übertragene Schwingungsbewegung des Bauwerks dämpft.
Die Dämpfungseinrichtung kann eine Antriebseinrichtung umfassen, welche eingerichtet ist, eine Kraft zu erzeugen, welche für eine Dämpfung einer Schwingungsbewegung des Wan delements einer auf die Dämpfungseinrichtung übertragenen Relativbewegung zwischen dem Wandelement und dem Verkleidungselement entgegenwirkt oder eine auf die Dämp fungseinrichtung übertragene Relativbewegung zwischen dem Wandelement und dem Ver kleidungselement verstärkt. Insbesondere kann eine Relativbewegung zwischen dem Wan delement und dem Verkleidungselement gedämpft (also dieser entgegengewirkt) oder ver stärkt werden, um die Relativbewegung so zu beeinflussen, dass ein durch die Relativbewe gung verursachter Energieaustausch zwischen dem Wandelement und dem Verkleidungs element zu einer Dämpfung der Schwingung des Wandelements führt. Hierdurch kann eine aktive Dämpfung bereitgestellt sein. Beispielsweise kann die Antriebseinrichtung eine elektri sche Maschine, insbesondere einen Elektromotor, beispielsweise einen Schrittmotor oder einen Gleichstrommotor, oder einen hydraulischen oder pneumatischen Antrieb umfassen.
Die Dämpfungseinrichtung kann eine Generatoreinrichtung umfassen, welche eingerichtet ist, eine Bewegungsenergie einer auf die Dämpfungseinrichtung übertragenen Relativbewe gung zwischen dem Wandelement und dem Verkleidungselement in eine andere Energie form zu wandeln. Die Generatoreinrichtung kann hierbei als Dämpfer der Dämpfungseinrich tung wirken. Insbesondere kann die Generatoreinrichtung eine kinetische Energie der Rela tivbewegung in eine leicht nutzbare Energieform, beispielsweise elektrische Energie oder chemische Energie zur Speicherung in einem Akkumulator, umwandeln, anstatt diese in Wärme umzusetzen. Die Generatoreinrichtung kann einen elektrischen Generator umfassen, welcher beispielsweise als rotierende elektrische Maschine ausgeführt sein kann. Hierbei kann die Dämpfungseinrichtung einen Bewegungswandler umfassen, welche die lineare Be wegung entlang der Dämpfungsrichtung in eine für die Generatoreinrichtung geeignete Be wegung wandelt, beispielsweise in eine Rotation oder in eine Linearbewegung entlang einer anderen Richtung. Die Dämpfungseinrichtung kann sowohl eine Generatoreinrichtung als auch eine Antriebs einrichtung umfassen. Zum Beispiel kann die Dämpfungseinrichtung eine kombinierte Gene- rator-Antriebs-Einrichtung umfassen, welche eingerichtet ist, in einem ersten Betriebszu stand eine Bewegungsenergie einer auf die Dämpfungseinrichtung übertragenen Relativbe wegung zwischen dem Wandelement und dem Verkleidungselement in eine andere Energie form zu wandeln und in einem zweiten Betriebszustand eine Kraft zu erzeugen, welche für eine Dämpfung von Schwingungen des Wandelements einer auf die Dämpfungseinrichtung übertragenen Relativbewegung zwischen dem Wandelement und dem Verkleidungselement entgegenwirken oder diese verstärken kann. Beispielsweise kann die kombinierte Generator- Antriebs-Einrichtung eine elektrische Maschine umfassen, welche sowohl für den Motorbe trieb als auch für den Generatorbetrieb ausgelegt ist. Hierbei kann die Dämpfungseinrichtung einen Bewegungswandler umfassen, welcher für eine Wandlung zwischen der linearen Be wegung entlang der Dämpfungsrichtung und einer für die Generator-Antriebs-Einrichtung geeigneten Bewegung, insbesondere einer Rotation, eingerichtet ist.
Im Gegensatz zu einer kombinierten Generator-Antriebs-Einrichtung kann eine Genera toreinrichtung als elektrischer Generator ausgebildet sein, welcher nur für einen effizienten Generatorbetrieb ausgelegt ist, und eine Antriebseinrichtung kann einen Elektromotor um fassen, der nur für einen effizienten Motorbetrieb ausgelegt ist. Die Dämpfungseinrichtung kann eine Generatoreinrichtung und eine Antriebseinrichtung umfassen, welche getrennt voneinander ausgebildet sind.
Die Anordnung kann eingerichtet sein, eine von der Generatoreinrichtung bereitgestellte Energie für einen Betrieb der Anordnung zu nutzen. Eine mit dem Generator gewandelte Energie kann für einen autarken Betrieb der Anordnung genutzt werden. Beispielsweise kann die mit dem Generator gewandelte Energie genutzt werden, um eine Dämpfungswir kung der Dämpfungseinrichtung einzustellen. Hierbei kann ein Dämpfer der Dämpfungsein richtung eingestellt werden, insbesondere ein Widerstand des Dämpfers, zum Beispiel in Abhängigkeit von einem Schwingungszustand von Wand- und Verkleidungselement. Hier durch kann eine effiziente Schwingungsdämpfung des Wandelements bereitgestellt sein. In Ausführungen, in denen die Dämpfungseinrichtung sowohl eine Generatoreinrichtung als auch eine Antriebseinrichtung umfasst, kann eine mit dem Generator gewandelte Energie alternativ oder zusätzlich zum Antrieb der Motoreinrichtung genutzt werden. Hierbei kann die vom Generator gewandelte Energie zwischengespeichert und später für den Antrieb der Mo- io toreinrichtung genutzt werden, insbesondere in Ausführungen mit einer kombinierten Gene- rator-Antriebs-Einrichtung. Hierdurch kann ein autarker Betrieb der Anordnung ohne Zufüh rung zusätzlicher, über die Schwingungsenergie hinausgehender, Energie ermöglicht sein. Auf diese Weise kann eine effizientere Schwingungsdämpfung bereitgestellt sein.
Die Anordnung kann eine Sensoreinrichtung umfassen, welche eingerichtet ist, eine Bewe gung des Wandelements, eine Bewegung des Verkleidungselements oder eine Relativbe wegung zwischen dem Wandelement und dem Verkleidungselement zu erfassen. Die Sen soreinrichtung kann Sensordaten erzeugen, welche die Bewegung des Wandelements, die Bewegung des Verkleidungselements oder die Relativbewegung zwischen dem Wandele ment und dem Verkleidungselement angeben. Die Sensoreinrichtung kann eingerichtet sein, eine Bewegung des Wandelements und eine Bewegung des Verkleidungselements zu erfas sen und jeweilige Sensordaten zu erzeugen. Alternativ können mehrere Sensoreinrichtungen vorgesehen sein, wobei eine Sensoreinrichtung eine Bewegung des Wandelements erfasst und entsprechende Sensordaten erzeugt und eine weitere Sensoreinrichtung eine Bewe gung des Verkleidungselements erfasst und entsprechende weitere Sensordaten erzeugt. Anhand der Sensordaten kann eine Anpassung einer Dämpfungswirkung der Anordnung erfolgen, beispielsweise mittels einer semi-aktiven Regelung. Alternativ oder zusätzlich kann eine aktive Regelung anhand der Sensordaten vorgesehen sein, beispielsweise durch eine entsprechende Ansteuerung einer Generatoreinrichtung und / oder einer Antriebseinrichtung.
Das Wandelement kann eine Außenwand eines Gebäudes sein und das Verkleidungsele ment kann ein Fassadenelement sein. Hierbei kann die Außenwand des Gebäudes durch eine Innenfassade einer Doppelfassade gebildet sein und das Verkleidungselement kann durch eine Außenfassade der Doppelfassade gebildet sein. Alternativ kann die Außenwand eine integrale Wand des Gebäudes sein und das Fassadenelement kann ein Einzelelement einer mehrteiligen Fassade des Gebäudes sein.
In alternativen Ausgestaltungen kann das Wandelement eine Innenwand eines Gebäudes sein und das Verkleidungselement kann ein zur Verkleidung der Innenwand dienendes Ele ment sein. Hierbei kann die Innenwand des Gebäudes durch eine Innenverkleidung einer Doppelverkleidung gebildet sein und das Verkleidungselement kann durch eine Außenver kleidung der Doppelverkleidung gebildet sein. Das Verkleidungselement kann ein Fassadenelement, ein Hüllelement, ein Wandvorbau o- der integraler Bestandteil einer Doppelfassade sein. Hierbei kann das Verkleidungselement ein in einem Bauwerk statisch und / oder dynamisch wirksames Element sein.
Die Anordnung kann ein weiteres Verkleidungselement und eine weitere Dämpfungseinrich tung umfassen.
Die weitere Dämpfungseinrichtung kann sowohl mit dem weiteren Verkleidungselement als auch mit dem Wandelement verbunden sein, derart, dass eine Relativbewegung zwischen dem Wandelement und dem weiteren Verkleidungselement entlang der Dämpfungsrichtung auf die weitere Dämpfungseinrichtung übertragen und die Schwingungsbewegung des Wan delements mittels der weiteren Dämpfungseinrichtung gedämpft wird. Es können zusätzliche Verkleidungselemente und jeweils zugeordnete Dämpfungseinrichtungen vorgesehen sein. Hierdurch kann eine Wand eines Bauwerks flächig mit mehreren Verkleidungselementen verkleidet werden, welche alle zur Dämpfung einer Schwingung des Bauwerks beitragen.
Das Verkleidungselement und das weitere Verkleidungselement können fest miteinander verbunden sein. Hierbei ist unter einer festen Verbindung eine Verbindung zu verstehen, welche eine Relativbewegung zwischen den fest verbundenen Elementen nicht zulässt. Die feste Verbindung kann lösbar, beispielsweise durch Schrauben, Einhaken, oder Einhängen, oder nicht (ohne Weiteres) lösbar, beispielsweise durch Schweißen, Löten oder Kleben, be reitgestellt sein. Die feste Verbindung kann unmittelbar zwischen den Elementen oder mittel bar über Verbindungselemente bereitgestellt sein. Entsprechend kann auch eine feste Ver bindung mit zusätzlichen Verkleidungselementen vorgesehen sein. Hierdurch kann eine Dämpfung einer Schwingung des Bauwerks durch eine Verkleidung einer Wand des Bau werks mit mehreren Verkleidungselementen bereitgestellt sein, welche als Gesamtverklei dung schwingen.
Die weitere Dämpfungseinrichtung kann sowohl mit dem weiteren Verkleidungselement als auch mit einem weiteren aufrecht zu montierenden Wandelement verbunden sein, derart, dass eine Relativbewegung zwischen dem weiteren Wandelement und dem weiteren Ver kleidungselement entlang einer weiteren Dämpfungsrichtung auf die weitere Dämpfungsein richtung übertragen und eine Schwingungsbewegung des weiteren Wandelements mittels der weiteren Dämpfungseinrichtung gedämpft wird, wobei die weitere Dämpfungseinrichtung derart angeordnet ist, dass die weitere Dämpfungsrichtung im Wesentlichen parallel zu einer Oberfläche des weiteren Wandelements ausgerichtet ist. Hierbei kann das weitere Wan delement in einem Winkel, beispielsweise einem rechten Winkel, zu dem Wandelement aus gerichtet sein. Hierdurch kann eine Dämpfung von Schwingungen in verschiedenen Richtun gen ermöglicht sein. Insbesondere kann eine Dämpfung von Torsionsschwingungen eines Bauwerks bereitgestellt sein, in oder an welchem die Anordnung eingesetzt wird. Alternativ oder zusätzlich kann das Wandelement eine Außenwand sein und das weitere Wandelement kann eine Innenwand sein.
Es kann vorgesehen sein, jeweils mehrere Verkleidungselemente und Dämpfungseinrichtun gen zur Schwingungsdämpfung auf unterschiedlichen Wandelementen anzuordnen. Es kann vorgesehen sein, mehrere Wände eines Bauwerks jeweils flächig mit mehreren Verklei dungselementen zu verkleiden, welche alle zur Dämpfung von Schwingungen des Bauwerks in verschiedenen Richtungen beitragen. Hierbei können die in Zusammenhang mit mehreren auf einem Wandelement angeordneten Verkleidungselementen und Dämpfungseinrichtun gen sowie die in Zusammenhang mit auf mehreren Wandelementen angeordneten Verklei dungselementen und Dämpfungseinrichtungen vorgesehenen Ausgestaltungen einzeln oder in Kombination vorgesehen sein. Insbesondere können die Außenwände in oberen Stock werken eines Bauwerks jeweils vollflächig mit mehreren Fassadenelementen und Dämp fungseinrichtungen versehen sein, um Schwingungen des Bauwerks effektiv zu dämpfen.
Vorzugsweise ist eine Relativbewegung zwischen dem Wandelement und dem Verklei dungselement nur in der Dämpfungsrichtung ermöglicht. In alternativen Ausgestaltungen kann vorgesehen sein, dass eine Relativbewegung zwischen dem Wandelement und dem Verkleidungselement in einer oder mehreren weiteren Richtungen ermöglicht ist. In diesem Fall kann vorgesehen sein, dass die Dämpfungseinrichtung eingerichtet ist, eine Schwin gungsbewegung des Wandelements in einer oder mehreren weiteren Dämpfungsrichtungen zu dämpfen. Alternativ oder zusätzlich können eine oder mehrere weitere dem Verklei dungselement zugeordnete Dämpfungseinrichtungen vorgesehen sein, welche jeweils einge richtet sind, eine Schwingungsbewegung des Wandelements in einer oder mehreren weite ren Dämpfungsrichtungen zu dämpfen, welche jeweils im Wesentlichen parallel zu der Ober fläche des Wandelements ausgerichtet sein können. Die Komponenten der Anordnung können für eine spezifische geplante Anwendung ausge legt sein. Insbesondere können die Dämpfungseinrichtung und das Verkleidungselement, beispielsweise die Masse des Verkleidungselements, sowie gegebenenfalls weitere Kompo nenten auf ein bei einer geplanten Anwendung erwartetes Schwingungsverhalten ausgelegt sein. Hierbei kann das Wandelement fest mit einem Bauwerk verbunden oder Teil eines Bauwerks sein, dessen Schwingungen zu dämpfen sind. Beispielsweise können für die Aus legung einer oder mehrere der Faktoren Masse eines Bauwerks, dessen Schwingungen zu dämpfen sind, Steifigkeit des Bauwerks, Strukturdämpfung des Bauwerks, Eigenfrequenzen des Bauwerks, Schwingungsamplituden des Bauwerks, Höhe des Bauwerks, Querschnitt des Bauwerks, Quelle der zu erwartenden Schwingungsanregung, zu erwartende Intensität der Schwingungsanregung, Frequenz, insbesondere Frequenzspektrum, zu erwartender Schwingungen und Amplitude der zu erwartenden Schwingungen berücksichtigt sein. Bei den Faktoren, welche durch das Bauwerk bestimmt sind, können entsprechende Einflüsse der Anordnung oder von Teilen der Anordnung, insbesondere des Wandelements, Berück sichtigung finden.
Bei dem Verfahren zum Dämpfen einer Schwingung eines Bauwerks kann die Reihenfolge der Schritte in unterschiedlichen Ausführungen variieren. Beispielsweise kann das Wan delement eine Wand des Bauwerks sein und etwa beim Rohbau des Bauwerks an oder in diesem angeordnet werden. Als weitere Alternative kann das Anordnen des Wandelements an oder in dem Bauwerk erfolgen, nachdem das Verkleidungselement und/oder die Dämp fungseinrichtung an dem Wandelement angeordnet wurde, beispielweise können das Wan delement, das Verkleidungselement und die Dämpfungseinrichtung als montierte Doppelver kleidung mit dem Wandelement an einer Wand des Bauwerks angeordnet werden. In beiden Fällen kann die Dämpfungseinrichtung zuerst an dem Verkleidungselement angeordnet wer den, um anschließend die Dämpfungseinrichtung und das Verkleidungselement an dem Wandelement anzuordnen. Alternativ kann die Dämpfungseinrichtung zuerst an dem Wan delement angeordnet werden, um anschließend das Verkleidungselement an dem Wan delement und der Dämpfungseinrichtung anzuordnen. Das jeweilige Verbinden der Dämp fungseinrichtung mit dem Wandelement und dem Verkleidungselement kann direkt nach dem entsprechenden Schritt des Anordnens oder später erfolgen, beispielsweise, nachdem das Verkleidungselement und die Dämpfungseinrichtung angeordnet wurden. Im Zusammenhang mit dem Verfahren können die vorangehend in Verbindung mit der An ordnung zum Dämpfen einer Schwingung eines Bauwerks beschriebenen Ausgestaltungen entsprechend vorgesehen sein. Insbesondere kann das Verfahren das Anordnen und Ver binden von mehreren Wandelementen, mehreren Verkleidungselementen und / oder mehre ren Dämpfungseinrichtungen umfassen.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Im Folgenden werden weitere Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf Figuren einer Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Gebäudes mit einem bekannten System zur Schwingungsdämpfung;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines weiteren bekannten Systems zur Schwin gungsdämpfung;
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Anordnung zum Dämpfen von Schwingungen eines Bauwerks;
Fig. 4 eine schematische Darstellung der Dämpfung von windangeregten Schwingungen; Fig. 5 eine schematische Darstellung der Dämpfung von Torsionsschwingungen;
Fig. 6 eine schematische Darstellung einer weiteren Anordnung zum Dämpfen von Schwingungen eines Bauwerks;
Fig. 7 eine schematische Darstellung noch einer weiteren Anordnung zum Dämpfen von Schwingungen eines Bauwerks;
Fig. 8 eine schematische Darstellung einer Dämpfungseinrichtung; und Fig. 9 eine schematische Darstellung einerweiteren Dämpfungseinrichtung.
Die Fig. 1 zeigt ein Gebäude 1, nämlich ein schlankes Hochhaus, mit einem bekannten Sys tem zur Dämpfung von Schwingungen, welches eine beweglich federnd gelagerte Masse 2 in der Spitze des Gebäudes 1 umfasst. In dem in der Fig. 1 dargestellten Anwendungsfall wird das Gebäude 1 durch Wind zur Schwingung angeregt. Die Windrichtung 3 des anre genden Windes zeigt hierbei in die Zeichnungsebene hinein. Die Windanregung erfolgt dabei primär durch Wirbelablösung des an dem Gebäude 1 vorbeistreifenden Windes, welche or thogonal zur Windrichtung 3 wirkende Kräfte verursacht. Diese Kräfte führen zu Schwingun gen des Gebäudes 1 quer zur Windrichtung 3, was in der Fig. 1 durch Pfeile angedeutet ist. Die Gebäudeschwingung führt zu einer Relativbewegung der Masse 2 zu dem Gebäude 1 entlang der Richtung 4. Diese Bewegung der Masse 2 wirkt den Schwingungen des Gebäu des 1 entgegen und dämpft diese, wobei mit der federnd aufgehängten Masse ein Tilger gebildet ist.
Die Fig. 2 zeigt ein anderes System zur Dämpfung von Schwingungen. An Außenwänden 5a, 5b, 5c, 5d des in Draufsicht dargestellten Gebäudes 1 sind Fassadenelemente 6a, 6b, 6c, 6d abstandsveränderlich zu einer jeweiligen Außenwand 5a, 5b, 5c, 5d federnd gelagert. Hierbei bilden die Außenwände 5a, 5b, 5c, 5d Innenfassanden einer Doppelfassade, wäh rend die Fassadenelemente 6a, 6b, 6c, 6d zugeordnete Außenwände der Doppelfassade bilden. Bei Schwingungen führen die Fassadenelemente 6a, 6b, 6c, 6d Relativbewegungen zum Gebäude 1 senkrecht zur Oberfläche der jeweiligen Außenwand 5a, 5b, 5c, 5d aus, sodass sich ein Abstand 7 zwischen den Fassadenelementen 6a, 6b, 6c, 6d und der jeweili gen Außenwand Fassadenelemente 6a, 6b, 6c, 6d verändert. Dies ist in der Fig. 2 durch Pfeile angedeutet. Im Falle einer Schwingungsanregung durch Wind werden die anregenden Kräfte von den orthogonal zum Gebäude beweglichen Fassadenelemente 6a, 6b, 6c, 6d der Doppelfassade absorbiert und ihre Übertragung auf das Gebäude 1 somit reduziert.
Das System gemäß der Fig. 2 benötigt eine aufwändige lastabtragende Lösung. Die Kinema tik muss sowohl hohe statische Vertikallasten aufnehmen und gleichzeitig horizontal sehr dynamisch beweglich sein, um das Ziel einer Schwingungsdämpfung zu erreichen. Damit ist auch die dynamisch wirksame Masse der beweglichen Fassadenelemente 6a, 6b, 6c, 6d, die das Massenverhältnis von beweglichen Elementen und Masse der Gebäudestruktur vorgibt, mit einer unvorteilhaft hohen Vertikallast verbunden und deshalb konstruktiv limitiert. Gleich zeitig liegen im Falle einer Schwingungsanregung durch Wind die beweglichen Fassaden elemente 6a, 6b, 6c, 6d, die zur Schwingungsdämpfung erforderlich sind, mit ihrer großen Fläche genau in Richtung der Wndanregung, sodass eine Schwingungsdämpfung nur unter Berücksichtigung dieser direkten Anregung möglich ist. Insbesondere erfordert eine solche Anregung im Falle einer geregelten Schwingungsdämpfung eine aufwändige aktive Rege lung.
Die Fig. 3 zeigt eine offenbarungsgemäße Anordnung zum Dämpfen von Schwingungen eines Bauwerks, nämlich eines Gebäudes 1 in einer Draufsicht des Gebäudes 1. An Wan delementen des Gebäudes 1 sind Verkleidungselemente 8a, 8b, 8c, 8d angeordnet. In der Ausführung der Fig. 3 sind die Wandelemente Außenwände 5a, 5b, 5c, 5d des Gebäudes 1. Die Verkleidungselemente 8a, 8b, 8c, 8d können somit als Fassadenelemente verstanden werden. Die Verkleidungselemente 8a, 8b, 8c, 8d sind derart gelagert, dass eine Schwin gungsbewegung gegenüber und parallel zu der jeweiligen Wand 5a, 5b, 5c, 5d ermöglicht ist, was in der Fig. 3 durch Pfeile angedeutet ist. In der Ausführung der Fig. 3 sind die Wan delemente senkrecht ausgerichtet. In alternativen Ausgestaltungen können die Wandele mente eine zumindest teilweise schräge Ausrichtung aufweisen, wobei eine generelle auf rechte Ausrichtung der Wandelemente an dem Gebäude 1 erhalten bleibt. Bei einer Schwin gung des Gebäudes 1 bewegen sich die Verkleidungselemente 8a, 8b, 8c, 8d parallel zu der jeweiligen Außenwand 5a, 5b, 5c, 5d, wobei der jeweilige Abstand 9 zwischen den Verklei dungselemente 8a, 8b, 8c, 8d und der entsprechenden Außenwand 5a, 5b, 5c, 5d konstant bleibt. In dem Beispiel der Fig. 2 ist die Relativbewegung jeweils eine horizontale Bewegung. In alternativen Ausgestaltungen kann eine Relativbewegung in einer anderen zu der ent sprechenden Außenwand 5a, 5b, 5c, 5d parallele Bewegungsrichtung vorgesehen sein, bei spielsweise senkrecht oder schräg.
Durch die Relativbewegung zwischen Gebäude 1 und den Außenwänden 5a, 5b, 5c, 5d ei nerseits und den Verkleidungselementen 8a, 8b, 8c, 8d andererseits wird eine schwingungs dämpfende Wirkung auf das Gebäude erzielt. Hierzu können die Verkleidungselemente 8a, 8b, 8c, 8d federnd gelagert sein, um mit jedem der Verkleidungselemente 8a, 8b, 8c, 8d ei nen Schwingungstilger zu bilden. Zusätzlich kann ein jeweiliger Dämpfer vorgesehen sein, um mit jedem der Verkleidungselemente 8a, 8b, 8c, 8d einen Schwingungsdämpfer zu bil den.
Durch die zu der jeweiligen Außenwand 5a, 5b, 5c, 5d parallele Bewegung der Verklei dungselemente 8a, 8b, 8c, 8d kann ein gleichbleibender geringer Abstand der beweglichen Schwingungsdämpfungselemente zur Tragstruktur während der Bewegung ermöglicht sein, sodass während der Bewegung eine sicherere Abtragung von vertikalen Lasten möglich ist. Hierdurch ist das Bereitstellen einer leichtgängigen dynamischen Verschiebungsbewegung parallel zur Gebäudestruktur durch eine Kinematik ermöglicht, wodurch eine konstruktive Erleichterung und Kostenersparnis erreicht sein kann. Zudem kann es ermöglicht sein, so wohl ein hohes Massenverhältnis von beweglichen Elementen zu der Masse der Gebäu destruktur als auch einen großen Bewegungsweg bereitzustellen, wodurch die Schwin gungsdämpfung positiv beeinflusst sein kann. Im Falle einer Schwingungsanregung durch Wind liegen die beweglichen Elemente, die zur Schwingungsdämpfung erforderlich sind, mit ihrer großen Fläche nicht mehr in Richtung der Windanregung, wodurch eine Entlastung der beweglichen Strukturen erreicht sein kann.
Gemäß der Ausführung der Fig. 3 sind die Verkleidungselemente 8a, 8b, 8c, 8d jeweils in auf die Oberfläche der betreffenden Außenwand 5a, 5b, 5c, 5d senkrechter Richtung arretiert. Beispielsweise können die Verkleidungselemente 8a, 8b, 8c, 8d auf einem jeweiligen Schie nensystem an der betreffenden Außenwand 5a, 5b, 5c, 5d geführt sein, welches eine Rela tivbewegung zu dem Gebäude 1 in der in der Fig. 3 durch Pfeile veranschaulichten jeweili gen Richtung zulässt und in anderen Richtungen unterbindet.
Die Fig. 4 zeigt die Anordnung gemäß der Fig. 3 im Falle einer Schwingungsanregung durch Wind. Der an dem Gebäude 1 vorbeistreichende Wnd 3 führt durch Wrbelablösung zu einer Anregung quer zur Wndrichtung 3, wobei auf den Verkleidungselementen 8b, 8d eine Last verteilung 10 entsteht. Diese Last wird - durch die Fixierung der Verkleidungselemente 8b, 8d in auf die jeweilige Außenwand 5b, 5d senkrechter Richtung - auf das Gebäude 1 über tragen, welches zu Schwingungen angeregt wird, deren Richtung durch einen Pfeil angedeu tet ist. Die Schwingungen des Gebäudes 1 führen zu einer Relativbewegung zu den Verklei dungselementen 8a, 8c in Schwingungsrichtung, wie durch Pfeile angedeutet. Der durch diese Bewegung verursachte Energieaustausch zwischen dem Wandelement und somit dem Gebäude einerseits und dem Verkleidungselement sowie gegebenenfalls mit dem Verklei dungselement beweglichen Elementen andererseits führt zu einer Dämpfung der Gebäude schwingung.
In der Fig. 5 ist eine Dämpfung von Torsionsschwingungen mit der Anordnung gemäß Fig. 3 gezeigt. Durch die Anordnung der Verkleidungselemente 8a, 8b, 8c, 8d führt eine gegenläu fige Bewegung der gegenüberliegenden Elemente zu einem Torsionsmoment auf die Ge bäudestruktur, welches als Gegenmaßnahme eingekoppelt werden kann, beispielsweise selbstständig schwingungserregt und / oder durch eine aktive Bewegung der entsprechen den Verkleidungselemente 8a, 8b, 8c, 8d. Gemäß der Fig. 5 wird eine Dämpfung von Late ralschwingungen des Gebäudes 1 durch eine gleichläufige Relativbewegung der Verklei dungselemente 8a und 8c erreicht. Gleichzeitig bewegen sich die Verkleidungselemente 8b und 8d gegenläufig, so dass eine in der Fig. 5 durch einen runden Pfeil angedeutete Torsi onsschwingung des Gebäudes 1 gedämpft wird. Fig. 6 zeigt schematisch eine weitere Anordnung zum Dämpfen von Schwingungen eines Bauwerks, nämlich eines Gebäudes 1. Hierbei bildet das Verkleidungselement 8a eine ab geschlossene Funktionseinheit, deren Außenseite 11 als Fassadenaußenseite des Gebäu des 1 wahrgenommen wird. Zur Montage des Verkleidungselements 8a an dem Gebäude 1 dient ein Führungssystem 12, welches an der Element-Unterseite und an der Element- Oberseite des Verkleidungselements 8a eingehängt wird. An dem Verkleidungselement 8a ist in einem Hohlraum des Verkleidungselements 8a eine Dämpfungseinrichtung angeordnet und mit dem Verkleidungselement 8a fest verbunden. Die Dämpfungseinrichtung ist mittels eines Bewegungsübertragers 13 in Form eines am Gebäude 1 zu befestigenden Zapfens mit der Außenwand 5a verbunden. Der Zapfen überträgt eine Relativbewegung zwischen dem Wandelement 5a des Gebäudes 1 und dem Verkleidungselement 8a auf die Dämpfungsein richtung. In Ausgestaltungen der Anordnung kann eine Verbindung der Dämpfungseinrich tung mit dem Wandelement und / oder mit dem Verkleidungselement 8a über das Einhängen eines Hakens der Dämpfungseinrichtung an einem entsprechenden Element, beispielsweise einem weiteren Haken, des Wandelements beziehungsweise des Verkleidungselements 8a erfolgen.
Über den Bewegungsübertrager 13 wird die Relativbewegung an ein innenliegendes Fe derelement 14 der Dämpfungseinrichtung gekoppelt, wodurch ein Feder-Energiefluss für das somit schwingungsfähige System von Federelement 14 und Masse des Verkleidungsele ments 8a erreicht ist. Weiterhin erfolgt über den Bewegungsübertrager 13 eine Weiterleitung eines Dämpfungs-Energieflusses zu einem Bewegungswandler 15 der Dämpfungseinrich tung. Beispielsweise kann der Bewegungswandler 15 ein Linear-Rotations-Wandler-Getriebe sein. Mit dem Bewegungswandler 15 wird die Linearbewegung so gewandelt, dass eine Be wegung entsteht, welche optimal zu einer elektrischen Maschine 16 passt. Beispielsweise wird durch den Bewegungswandler 15 eine Rotationsbewegung bereitgestellt, deren Dreh zahl an die elektrische Maschine 16 angepasst ist, welche als rotierende elektrische Maschi ne ausgeführt ist. Die elektrische Maschine 16 kann als Motor oder Generator betrieben werden. Hierbei wirkt die elektrische Maschine 16 als Dämpfer. Im Generatorbetrieb wandelt die elektrische Maschine 16 die kinetische Energie der Relativbewegung in eine elektrische Energie. Im Motorbetrieb erzeugt die elektrische Maschine durch Wandlung bereitgestellter elektrischer Energie eine Kraft oder ein Moment, welches zur Dämpfung der Schwingungen des Wandelements und somit des Gebäudes der Relativbewegung entgegenwirkt oder diese verstärkt. Eine Leistungselektronik 17 liefert die notwendige Energie für den Motorbetrieb oder verändert die elektrische Last im Generatorbetrieb, welche das Dämpfungsverhalten maßgeblich bestimmt. Die dafür erforderlichen Steuersignale werden zu diesem Zweck in einer Steuerungseinheit 18 in Echtzeit, beispielsweise mittels Schätz- und Regelalgorithmen berechnet und an die Leistungselektronik 17 übertragen. Eine durch die elektrische Maschi ne 16 erzeugte elektrische Energie wird geregelt in einen elektrischen Energiespeicher 19 geleitet und steht beispielsweise anschließend für den autarken Betrieb der Steuereinheit 18 und der Leistungselektronik 17 sowie für den Motorbetrieb zur Verfügung. Eine jeweilige Inertialsensorik 20, 21 in dem Verkleidungselement 8a und dem Gebäude 1 dient der Ermitt lung des zeitlich variablen Systemzustandes. Die Inertialsensorik 21, welche die Gebäude beschleunigung erfasst, ist über eine Datenverbindung, beispielsweise eine Funkverbindung, mit der Steuereinheit 18 verbunden.
In verschiedenen Ausführungen der Anordnung zum Dämpfen von Schwingungen eines Bauwerks kann das Bauwerk, insbesondere ein Gebäude 1 mit einer Doppelfassade ausge führt sein. Beispielsweise kann eine sogenannte Zweite-Haut-Fassade (ZHF) vorgesehen sein, welche als Außenfassade das Verkleidungselement 8a, 8b, 8c, 8d als eine äußere Prallscheibe und deren Anbindungskonstruktion umfasst, um das als Innenfassade ausgebil dete Wandelement 5a und einen dazwischenliegenden Sonnenschutz vor Wind und Wetter zu schützen. Eine solche Doppelfassade kann auch als Open-Cavity-Fassade (OCF) be zeichnet werden. In der Innenfassade können raumhohe Fensterflügel integriert sein, die für Lüftungszwecke begrenzt und für Revisions- und Reinigungsarbeiten vollständig geöffnet werden können.
Alternativ kann die Doppelfassade mit einer sogenannten Closed-Cavity-Fassade (CCF) ausgeführt sein, welche auf einer geschlossenen zweischaligen Fassade basiert, welche das Verkleidungselement 8a, 8b, 8c, 8d bereitstellt. Zur Innenseite hin kann die CCF zweifach oder dreifach verglast sein. Es kann ein größerer Zwischenraum folgen, der den Sonnen schutz aufnimmt und nach außen durch eine Einfachverglasung begrenzt wird. Der Zwi schenraum kann außerdem aktiv von gefilterter Trockenluft durchströmt werden, wodurch ein Beschlagen der Scheiben verhindert sein kann. Aufgrund eines solchen mehrfachverglasten, luft- dichten Aufbaus kann sowohl eine hohe Wärmeisolierung als auch eine hohe Schalliso lierung erreicht sein. Darüber hinaus kann durch den geschlossenen Aufbau eine Ver schmutzung des Sonnenschutzes und dessen Steuerungskomponenten vermieden und eine wartungsfreie Auslegung erreicht werden. Vor der Montage an dem Wandelement 5a, 5b, 5c, 5d können die Fassaden-Elemente im Werk komplett vorgefertigt werden, wodurch eine gleichbleibend hohe Qualität sichergestellt sein kann.
In beispielhaften Ausführungen kann ein Gebäude 1 mit Seitenlängen von 20 m bis 30 m und einer Höhe von 200 m bis 300 m bereitgestellt sein. Beispielsweise kann ein Gebäude mit einem quadratischen Querschnitt mit einer Seitenlänge von 12 m bereitgestellt sein. Jedes Geschoss des Gebäudes kann eine Höhe von 3,8 m aufweisen. Bei diesen Abmessungen können 3 bis 4 Fassadenelemente mit einer jeweiligen Breite von 3 m bis 4 m pro Geschoss und pro Seite platziert werden. Es kann vorgesehen sein, dass alle Verkleidungselemente 8a, 8b, 8c, 8d je Geschoss und Seite fest verbunden sind und sich gemeinsam bewegen. Alternativ oder zusätzlich kann eine vertikale Verbindung von Verkleidungselementen 8a, 8b, 8c, 8d über zwei oder mehr Geschosse vorgesehen sein. Hierbei kann vorgesehen sein, dass für derart verbundene Verkleidungselemente 8a, 8b, 8c, 8d nur eine Dämpfungseinrich tung bereitgestellt ist. Somit kann ein Verkleidungselement 8a, 8b, 8c, 8d mit mehreren Un terelementen gebildet sein. Hierdurch kann eine Einsparung mechatronischer Komponenten erreicht sein. Alternativ ist für jedes der verbundenen Verkleidungselementen 8a, 8b, 8c, 8d eine Dämpfungseinheit vorgesehen. Hierbei können die Verkleidungselemente 8a, 8b, 8c, 8d bei der Herstellung im Werk vollständig vorgefertigt werden können, wodurch eine anschlie ßende einfache und sichere Montage gewährleistet sein kann.
In der Fig. 7 ist noch eine weitere Anordnung zum Dämpfen von Schwingungen eines Bau werks dargestellt. Die Verkleidungselemente 8a, 8b, 8c, 8d der jeweils fest mit einer Dämp fungseinrichtung 22a, 22b, 22c, 22d verbunden, wobei jede der Dämpfungseinrichtungen 22a, 22b, 22c, 22d mehrere Schwingungsdämpfer 23 umfasst, welche jeweils fest mit dem zugehörigen Verkleidungselement 8a, 8b, 8c, 8d verbunden sind. Jeder der Schwingungs dämpfer 23 umfasst ein Federelement 14 und einen Dämpfer 24. Die Dämpfungseinrichtun gen 22a, 22b, 22c, 22d sind jeweils fest mit einer Außenwand 5a, 5b, 5c, 5d eines Gebäudes 1 verbunden, indem jeder der Schwingungsdämpfer 23 fest mit der betreffenden Außenwand 5a, 5b, 5c, 5d verbunden ist. Durch die feste Verbindung der Schwingungsdämpfer 23 so wohl mit den Verkleidungselementen 8a, 8b, 8c, 8d als auch mit den Außenwänden 5a, 5b, 5c, 5d wird eine jeweilige Relativbewegung zwischen den Verkleidungselementen 8a, 8b, 8c, 8d und den Außenwänden 5a, 5b, 5c, 5d auf die Dämpfungseinrichtungen 22a, 22b, 22c, 22d, nämlich auf die Schwingungsdämpfer 23, übertragen. Die Schwingungsdämpfer dämp- fen hierbei jeweils eine Relativbewegung der Verkleidungselemente 8a, 8b, 8c, 8d parallel zu der entsprechenden Außenwand 5a, 5b, 5c, 5d und somit eine Schwingung des Gebäudes.
Die Fig. 8 zeigt eine schematische Darstellung einer Dämpfungseinrichtung. Die Dämp fungseinrichtung ist über einen Bewegungsübertrager 13 mit einem Wandelement eines Ge bäudes (nicht dargestellt) verbunden. Weiterhin ist die Dämpfungseinrichtung mittels eines Verbindungselements 25 eines Verkleidungselements mit dem Verkleidungselement verbun den. Das Verkleidungselement ist über ein Führungssystem 12 an der Außenwand des Ge bäudes befestigt und geführt, so dass das Verkleidungselement nur eine zu der Außenwand parallele, horizontale Bewegung ausführen kann. In der dargestellten Ausführung umfasst das Führungssystem 12 mehrere Rollen und eine Führungsschiene, um das Verkleidungs element über das Verbindungselement 25 leichtgängig und sicher gegenüber allen Lasten parallel-verschieblich an dem Wandelement zu führen.
Die Dämpfungseinrichtung umfasst zwei Federelemente 14 und einen Dämpfer 24. Somit ist mittels der Dämpfungseinrichtung und der Masse der beweglichen Komponenten ein Schwingungsdämpfer für die Dämpfung von Schwingungen an dem Gebäude bereitgestellt. In der gezeigten Ausführung ist der Dämpfer als ein Zylinderdämpfer 26 bereitgestellt, wel cher eine viskose Dämpfung bewirkt. Der Dämpfer wirkt hierbei rein passiv, wobei die Dämp fungskraft geschwindigkeitsabhängig ist.
Die Fig. 9 zeigt eine weitere Dämpfungseinrichtung. Im Gegensatz zu der Dämpfungseinrich tung gemäß der Fig. 8 weist die Dämpfungseinrichtung gemäß der Fig. 9 als Dämpfer 24 eine elektrische Maschine 16 auf. Die elektrische Maschine 16 umfasst eine Motor- Generator-Anordnung, welche Schwingungen eines Bauwerks sowohl im Generatorbetrieb als auch, unter Aufwendung zusätzlicher Energie, motorisch aktiv dämpfen kann. In der ge zeigten Ausführung ist die elektrische Maschine 16 eine rotierende elektrische Maschine.
Die Dämpfungseinrichtung umfasst weiterhin einen Bewegungswandler 15 (nicht dargestellt), welcher als Getriebe ausgebildet ist, welches eine lineare Schwingungsbewegung in eine Rotationsbewegung wandelt. Beispielsweise kann das Getriebe hierfür ein formschlüssig arbeitendes Getriebe, zum Beispiel ein Zahnstangengetriebe, ein Kugelgewindetrieb oder ein Zahnriemengetriebe sein. Das Getriebe kann für eine sehr leichtgängige Funktion ausgelegt sein. Hierdurch kann insbesondere eine Verlustenergie minimiert sein, welche für die Bewe- gungswandlung erforderlich ist. Eine solche Verlustenergie kann als Dämpfungsenergie be trachtet werden, welche nicht für eine Energieernte mittels des Generators zur Verfügung steht.
Anstatt eines konventionellen viskosen Dämpfers ist somit ein elektrischer Generator vorge sehen, der an eine Leistungselektronik (nicht dargestellt) angebunden ist. Durch diese Kom bination kann eine Dämpfung elektrisch eingestellt werden, während gleichzeitig Energie aus der Bewegung gewonnen und in einem Energiespeicher zwischengespeichert werden kann. Hiermit kann ein autarker Betrieb der Dämpfungseinrichtung ermöglicht sein. Der Generator kann für sehr kleine Nenndrehzahlen ausgelegt sein. Beispielsweise kann der Generator auch für die Verwendung bei sehr niedrigen ersten Eigenschwingungen eines Gebäudes eingerichtet sein. Der Generator kann eingerichtet sein, bei sehr geringen Drehzahlen bereits Spannungen im unteren einstelligen bis zweistelligen Volt-Bereich zu liefern. Beispielsweise kann als Generator ein Schrittmotor im Generator- Betrieb oder eine Gleichstrommaschine vorgesehen sein.
Allgemein kann für die Auslegung einer Anordnung zum Dämpfen von Schwingungen eines Bauwerks vorgesehen sein, eine Modellgleichung einer elektrischen Maschine herzuleiten, mit der sich im elektrischen Kreis verschiedene Dämpfungsgrade realisieren lassen. Es kön nen unterschiedliche, leistungselektronische Schaltungskonzepte vorgesehen sein, welche den passiven und semi-aktiven Betrieb eines mechatronischen Schwingungsdämpfers er möglichen. Es können verschiedene Technologien zur Energiespeicherung zum Einsatz kommen. Es kann eine mit einem Energiespeicher verbundene, regelbare Leistungselektro nik vorgesehen sein. Beispielsweise kann eine Regelung durch Pulsweitenmodulation (PWM) bereitgestellt sein.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen sowie der Zeichnung offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der verschiedenen Ausführungen von Bedeutung sein.

Claims

Ansprüche
1. Anordnung zum Dämpfen von Schwingungen eines Bauwerks (1), mit
- einem aufrecht zu montierenden Wandelement (5a, 5b, 5c, 5d);
- einem Verkleidungselement (8a, 8b, 8c, 8d) und
- einer Dämpfungseinrichtung (22a, 22b, 22c, 22d), die
- sowohl mit dem Verkleidungselement (8a, 8b, 8c, 8d) als auch mit dem Wandelement (5a, 5b, 5c, 5d) verbunden ist, derart, dass eine Relativbewegung zwischen dem Wandelement (5a, 5b, 5c, 5d) und dem Verkleidungselement (8a, 8b, 8c, 8d) auf die Dämpfungseinrichtung (22a, 22b, 22c, 22d) übertragen wird;
- eingerichtet ist, eine Schwingungsbewegung des Wandelements (5a, 5b, 5c, 5d) ent lang einer Dämpfungsrichtung zu dämpfen; und
- derart angeordnet ist, dass die Dämpfungsrichtung im Wesentlichen parallel zu einer Oberfläche des Wandelements (5a, 5b, 5c, 5d) ausgerichtet ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, wobei die Dämpfungseinrichtung (22a, 22b, 22c, 22d) derart angeordnet ist, dass die Dämpfungsrichtung weiterhin im Wesentlichen horizontal ausge richtet ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Relativbewegung zwischen dem Wandele ment (5a, 5b, 5c, 5d) und dem Verkleidungselement (8a, 8b, 8c, 8d) entlang einer senkrecht auf die Oberfläche des Wandelements (5a, 5b, 5c, 5d) stehenden Richtung unterbunden ist.
4. Anordnung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Dämpfungs einrichtung (22a, 22b, 22c, 22d) mit dem Verkleidungselement (8a, 8b, 8c, 8d) oder mit dem Wandelement (5a, 5b, 5c, 5d) fest verbunden ist.
5. Anordnung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Dämpfungs einrichtung (22a, 22b, 22c, 22d) einen Dämpfer (24) umfasst.
6. Anordnung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Dämpfungs einrichtung (22a, 22b, 22c, 22d) eine Antriebseinrichtung umfasst, welche eingerichtet ist, eine Kraft zu erzeugen, welche für eine Dämpfung einer Schwingungsbewegung des Wan delements (5a, 5b, 5c, 5d)
- einer auf die Dämpfungseinrichtung (22a, 22b, 22c, 22d) übertragenen Relativbewegung zwischen dem Wandelement (5a, 5b, 5c, 5d) und dem Verkleidungselement (8a, 8b, 8c, 8d) entgegenwirkt, oder
- eine auf die Dämpfungseinrichtung (22a, 22b, 22c, 22d) übertragene Relativbewegung zwischen dem Wandelement (5a, 5b, 5c, 5d) und dem Verkleidungselement (8a, 8b, 8c, 8d) verstärkt.
7. Anordnung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Dämpfungs einrichtung (22a, 22b, 22c, 22d) eine Generatoreinrichtung umfasst, welche eingerichtet ist, eine Bewegungsenergie einer auf die Dämpfungseinrichtung (22a, 22b, 22c, 22d) übertra genen Relativbewegung zwischen dem Wandelement (5a, 5b, 5c, 5d) und dem Verklei dungselement (8a, 8b, 8c, 8d) in eine andere Energieform zu wandeln.
8. Anordnung nach Anspruch 7, eingerichtet eine von der Generatoreinrichtung bereitgestellte Energie für einen Betrieb der Anordnung zu nutzen.
9. Anordnung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche mit einer Sensoreinrich tung (20, 21), welche eingerichtet ist, eine Bewegung des Wandelements (5a, 5b, 5c, 5d) oder eine Bewegung des Verkleidungselements (8a, 8b, 8c, 8d) zu erfassen.
10. Anordnung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Wandele ment (5a, 5b, 5c, 5d) eine Außenwand eines Gebäudes ist und das Verkleidungselement (8a, 8b, 8c, 8d) ein Fassadenelement ist.
11. Anordnung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, mit einem weiteren Verkleidungselement (8a, 8b, 8c, 8d) und einer weiteren Dämpfungseinrichtung (22a, 22b, 22c, 22d).
12. Anordnung nach Anspruch 11, wobei die weitere Dämpfungseinrichtung (22a, 22b, 22c, 22d) sowohl mit dem weiteren Verkleidungselement (8a, 8b, 8c, 8d) als auch mit dem Wan delement (5a, 5b, 5c, 5d) verbunden ist, derart, dass eine Relativbewegung zwischen dem Wandelement (5a, 5b, 5c, 5d) und dem weiteren Verkleidungselement (8a, 8b, 8c, 8d) ent lang der Dämpfungsrichtung auf die weitere Dämpfungseinrichtung (22a, 22b, 22c, 22d) übertragen und die Schwingungsbewegung des Wandelements (5a, 5b, 5c, 5d) mittels der weiteren Dämpfungseinrichtung (22a, 22b, 22c, 22d) gedämpft wird.
13. Anordnung nach Anspruch 12, wobei das Verkleidungselement (8a, 8b, 8c, 8d) und das weitere Verkleidungselement (8a, 8b, 8c, 8d) fest miteinander verbunden sind.
14. Anordnung nach Anspruch 11, wobei die weitere Dämpfungseinrichtung (22a, 22b, 22c, 22d) sowohl mit dem weiteren Verkleidungselement (8a, 8b, 8c, 8d) als auch mit einem wei teren aufrecht zu montierenden Wandelement (5a, 5b, 5c, 5d) verbunden ist, derart, dass eine Relativbewegung zwischen dem weiteren Wandelement (5a, 5b, 5c, 5d) und dem wei teren Verkleidungselement (8a, 8b, 8c, 8d) entlang einer weiteren Dämpfungsrichtung auf die weitere Dämpfungseinrichtung (22a, 22b, 22c, 22d) übertragen und eine Schwingungs bewegung des weiteren Wandelements (5a, 5b, 5c, 5d) mittels der weiteren Dämpfungsein richtung gedämpft wird, wobei die weitere Dämpfungseinrichtung derart angeordnet ist, dass die weitere Dämpfungsrichtung im Wesentlichen parallel zu einer Oberfläche des wei teren Wandelements (5a, 5b, 5c, 5d) ausgerichtet ist.
15. Verfahren zum Dämpfen von Schwingungen eines Bauwerks (1), umfassend:
- Bereitstellen eines Bauwerks (1);
- Anordnen eines Wandelements (5a, 5b, 5c, 5d) aufrecht an oder in dem Bauwerk (1);
- Anordnen eines Verkleidungselements (8a, 8b, 8c, 8d) an dem Wandelement (5a, 5b, 5c, 5d);
- Anordnen einer Dämpfungseinrichtung (22a, 22b, 22c, 22d) an dem Wandelement (5a, 5b, 5c, 5d) und dem Verkleidungselement (8a, 8b, 8c, 8d) derart, dass eine Dämpfungs richtung der Dämpfungseinrichtung (22a, 22b, 22c, 22d) parallel zu einer Oberfläche des Wandelements (5a, 5b, 5c, 5d) ausgerichtet ist;
- Verbinden der Dämpfungseinrichtung (22a, 22b, 22c, 22d) mit dem Verkleidungselement (8a, 8b, 8c, 8d) und mit dem Wandelement (5a, 5b, 5c, 5d) derart, dass eine Relativbe wegung zwischen dem Wandelement (5a, 5b, 5c, 5d) und dem Verkleidungselement (8a, 8b, 8c, 8d) auf die Dämpfungseinrichtung (22a, 22b, 22c, 22d) übertragen wird; und Dämpfen einer auf die Dämpfungseinrichtung übertragenen Schwingungsbewegung des Wandelements (5a, 5b, 5c, 5d) entlang der Dämpfungsrichtung.
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