EP4244502A1 - Building damper for protecting buildings against vibrations, and building comprising such a building damper - Google Patents

Building damper for protecting buildings against vibrations, and building comprising such a building damper

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EP4244502A1
EP4244502A1 EP21770185.3A EP21770185A EP4244502A1 EP 4244502 A1 EP4244502 A1 EP 4244502A1 EP 21770185 A EP21770185 A EP 21770185A EP 4244502 A1 EP4244502 A1 EP 4244502A1
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EP
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pendulum
pendulum mass
damper
mass
movement
Prior art date
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Application number
EP21770185.3A
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Felix Weber
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Maurer Engineering GmbH
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Maurer Engineering GmbH
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Publication date
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Definitions

  • STRUCTURE DAMPER FOR PROTECTING STRUCTURES AGAINST VIBRATION AND STRUCTURE WITH SUCH STRUCTURE DAMPER
  • the present invention relates to a structure damper for protecting structures against vibrations. Furthermore, the present invention relates to a structure with such a structure damper.
  • Slender buildings such as high-rise buildings (residential, office, hotel use) or other slender structures (wind turbines, observation towers, etc.) are stimulated to horizontal vibrations by wind excitation.
  • the usual countermeasure is the installation of a vibration damper in the form of the Tuned Mass Damper (TMD), which reduces the building vibrations (displacement and acceleration) via its pendulum mass coupled to the building by means of damping elements and rigidity elements.
  • TMD Tuned Mass Damper
  • Such building dampers are already known in various forms from the prior art.
  • the mass of the TMD is suspended from cables or pendulum rods as a transverse pendulum.
  • the mass of the TMD is suspended as a physical pendulum with a pendulum rod with a cardan joint.
  • the TMD types mentioned can be designed in such a way that the horizontal building vibrations are reduced in a horizontal direction, in two mutually orthogonal directions or in any direction of the plane.
  • the damping elements as well as the spring elements are installed horizontally between the TMD mass and the structure, whereby the damping elements are proportional to the relative speed of the TMD mass to the building mass and the spring elements are proportional to the relative displacement of the TMD mass to the building mass.
  • the goal of these solutions is that the horizontal force of the damping elements adjusts the damping of the TMD mass in the horizontal direction and the horizontal force of the spring elements adjusts the natural frequency of the TMD mass in the horizontal direction.
  • the mass of the TMD can be mounted horizontally on rollers or on a sliding plane.
  • a nested pendulum is provided in which a second frame with a pendulum mass attached is suspended from the outer cables.
  • Another variant considers a pendulum mass suspension by means of cables inclined outwards.
  • the entire pendulum mass is based on a hanging pendulum mass and a pendulum mass mounted on pendulum supports is divided, both masses are coupled via a coupling rod.
  • the pendulum mass mounted on the pendulum supports acts as an inverse pendulum, which produces a negative stiffness force.
  • This negative stiffness force together with the positive stiffness force of the suspended pendulum mass results in an overall small stiffness force, whereby the natural frequency of the entire TMD can be very low.
  • This type of TMD is called "Compound TMD”.
  • the damping elements and the spring elements are always arranged between the pendulum mass and the structure, whereby the damping elements are proportional to the relative speed of the TMD mass to the building mass and the spring elements are proportional to the relative displacement of the TMD mass work towards the building mass.
  • the building dampers described above are associated with increased effort and still require a large installation space within the building to be protected.
  • the object of the present invention is therefore to provide an improved building damper for protecting buildings against vibrations, which requires little installation space or is constructed as compactly and simply as possible and at the same time works reliably. Furthermore, it is the object of the present invention to provide a structure with such a structure damper.
  • the structure damper according to the invention for protecting structures against vibrations thus has a first pendulum with a first pendulum mass, a second pendulum with a second pendulum mass, a coupling device and a damping device.
  • the coupling device is arranged between the first pendulum mass and the second pendulum mass and is designed in such a way that the first pendulum mass is coupled to the second pendulum mass in a direction of action of the structure damper and a relative movement between the first pendulum mass and the second pendulum mass in a direction of movement running at an angle to the direction of action is allowed.
  • the structural damper is characterized in that the damping device is arranged between the first pendulum mass and the second pendulum mass and is designed such that the relative movement in the direction of movement between the first pendulum mass and the second pendulum mass is damped.
  • the coupling of the first pendulum mass to the second pendulum mass in the direction of action of the structure damper has the effect that a relative movement in the direction of action between the first pendulum mass and the second pendulum mass is prevented.
  • the relative movement in the direction of movement between the first pendulum mass and the second pendulum mass is not limited to pure movements in this direction.
  • the relative movement in the direction of movement also includes movements that contain a component in the direction of movement. With others A height offset in the direction of movement between the first pendulum mass and the second pendulum mass, which changes with the movement, is decisive.
  • This also includes movements in which the first pendulum mass is tilted in relation to the second pendulum mass, so that only partial areas of the first pendulum mass execute a relative movement in the direction of movement compared to partial areas of the second pendulum mass.
  • the direction of movement runs perpendicular to the direction of action.
  • the effective direction of the building damper preferably has a horizontal component or runs in the horizontal direction.
  • the structure damper is designed to protect the structure against horizontally occurring vibrations or vibrations with a horizontal component.
  • the direction of movement preferably has a vertical component or runs in the vertical direction.
  • the structural damper is optimally matched to the typical movements of a pendulum.
  • the first pendulum is a hanging pendulum, preferably having a wire suspension or pendulum rod suspension.
  • the hanging pendulum can be of any type.
  • the hanging pendulum may have only a single pendulum rod or pendulum rope. It would also be possible to use two or more pendulum rods and/or pendulum cables.
  • the first pendulum represents a particularly stable pendulum, since gravity returns the pendulum mass back to it from the central resting position after it has been deflected.
  • the second pendulum is an inverse pendulum, in particular a standing pendulum. Any configuration of the inverse pendulum is also conceivable here.
  • the inverse pendulum has one, two or more pendulum supports.
  • the inverse pendulum is an unstable pendulum compared to the first hanging pendulum.
  • the first pendulum mass is preferably arranged below or above the second pendulum mass in the vertical direction or in the direction of movement.
  • the installation space can be significantly reduced in the horizontal direction or in a direction perpendicular to the direction of movement.
  • the first pendulum and/or the second pendulum can be provided with the greatest possible pendulum length despite the reduced installation height in the vertical direction or in the direction of movement.
  • the damping behavior and the natural frequency of the entire pendulum can be optimally adjusted to the requirements at hand, despite the reduced installation height.
  • the coupling device is arranged between the first pendulum mass and the second pendulum mass in the direction of movement.
  • the coupling device does not have to be aligned in the direction of movement for this.
  • the arrangement in the direction of movement between the first pendulum mass and the second pendulum mass thus also includes constellations in which the coupling device is arranged at an oblique angle to the direction of movement.
  • the coupling device is preferably integrated into the first pendulum mass and/or the second pendulum mass.
  • a portion of the first pendulum mass and/or the second pendulum mass can be designed in such a way that it represents part of the coupling device.
  • An extension or a recess in the respective pendulum mass would thus be conceivable.
  • part of the coupling device it would also be possible for part of the coupling device to be arranged in a recess in the first pendulum mass and/or the second pendulum mass. With this feature, the building damper can be provided in a particularly compact manner or with the smallest possible installation space.
  • the coupling device has a guide element which preferably acts and/or is arranged in the direction of movement.
  • the guiding element can be of any type.
  • the guide element can be designed as a straight guide rail or straight guide tube.
  • the guide element is preferably made of metal, for example steel or aluminum.
  • a configuration as a recess or guide channel that runs within the first pendulum mass and/or the second pendulum mass would also be conceivable.
  • the coupling device further includes a coupling element on that is in operative connection with the guide element.
  • the coupling element is preferably a rod, a tube, some kind of guide or corresponding extension of the first and/or the second pendulum mass, which engages with the guide element.
  • the first pendulum mass has the guide element and the second pendulum mass has the coupling element, or vice versa.
  • the first pendulum mass and the second pendulum mass each have a guide element and the coupling element engages with both guide elements.
  • the coupling of the first pendulum mass to the second pendulum mass in the direction of action can be established in a particularly simple manner by the guide element and the coupling element.
  • the relative movement in the direction of movement between the first pendulum mass and the second pendulum mass is simultaneously permitted in a particularly simple manner.
  • the coupling device advantageously has an end stop which is designed in such a way that the relative movement in the direction of movement between the first pendulum mass and the second pendulum mass is limited.
  • the end stop can be designed, for example, as a simple stop plate or as a complex stop mechanism.
  • the end stop is preferably integrated into the guide element. In one example, when the entire pendulum is deflected, the end stop limits the movement apart of the first pendulum mass and the second pendulum mass in the direction of movement.
  • the end stop preferably has a damping material, such as plastic. But a more stable material can also be provided here, such as metal.
  • the end stop limits the maximum distance in the direction of movement between the two pendulum masses and thus the maximum pendulum movement of the entire pendulum mass. In this way, the structural damper or the entire pendulum can be kept within a stable working range.
  • the coupling device has an active stop device which is designed to limit a maximum possible relative movement in the direction of movement between the first pendulum mass and the second pendulum mass and to change it, preferably while the structure damper is in use.
  • the active stop device can further reduce and ultimately stop the shift in the direction of movement between the two pendulum masses from oscillation cycle to oscillation cycle, which means that the two pendulum masses can be held in the center position in order to carry out inspection, maintenance, repair and other work.
  • the active stop device can include, for example, a stop plate and a movement mechanism by which the stop plate can be changed in position.
  • the active stopping device is preferably integrated into the guide element. In this case the position of the stop plate can be changed within or along the guide element.
  • the damping device is advantageously arranged in the direction of movement between the first pendulum mass and the second pendulum mass.
  • the damping device does not have to be aligned in the direction of movement for this.
  • the arrangement in the The direction of movement between the first pendulum mass and the second pendulum mass thus also includes constellations in which the damping device is arranged at an oblique angle to the direction of movement.
  • the building damper can be provided in a particularly compact manner or with the smallest possible installation space.
  • the damping device can be designed separately from the coupling device. However, it would also be conceivable for the damping device to be integrated into the coupling device.
  • the damping device is arranged laterally on the first pendulum mass and/or the second pendulum mass in the direction of movement.
  • the first pendulum mass and/or the second pendulum mass preferably has a lateral extension between which the damping device is arranged.
  • the arrangement in the direction of movement between the first pendulum mass and the second pendulum mass also includes constellations in which the damping device is arranged at an oblique angle to the direction of movement.
  • the damping device is preferably integrated into the first pendulum mass and/or the second pendulum mass.
  • a portion of the first pendulum mass and/or the second pendulum mass can be designed in such a way that it represents part of the damping device.
  • part of the damping device it would also be conceivable for part of the damping device to be arranged in a recess in the first pendulum mass and/or the second pendulum mass. With this feature, the building damper can be provided in a particularly compact manner or with the smallest possible installation space.
  • the damping device has linear-viscous, non-linear-viscous or active damping properties.
  • the structural damper or the damping device can be optimally adjusted to the requirements at hand.
  • the damping device preferably has a passive hydraulic damper, a semi-active hydraulic damper, an eddy current damper and/or an active element, in particular an electric motor or a hydraulic actuator.
  • a passive hydraulic damper preferably has a passive hydraulic damper, a semi-active hydraulic damper, an eddy current damper and/or an active element, in particular an electric motor or a hydraulic actuator.
  • the structure damper comprises a rigidity device arranged between the first pendulum mass and the second pendulum mass to stiffen the relative movement in the direction of movement between the first pendulum mass and the second pendulum mass.
  • the in-direction stiffness device allows fine-tuning of the natural frequency of the coupled pendulum masses because, due to the deflection of the pendulum, the force of the in-direction stiffness device exerts a direction-of-action component on the pendulum masses.
  • the rigidity device is arranged in the direction of movement between the first pendulum mass and the second pendulum mass. In principle, the rigidity device does not have to be aligned in the direction of movement for this.
  • the arrangement in the direction of movement between the first pendulum mass and the second pendulum mass thus also includes constellations in which the rigidity device is arranged at an oblique angle to the direction of movement.
  • the building damper can be provided in a particularly compact manner or with the smallest possible installation space.
  • the rigidity device can be designed separately from the coupling device. However, it would also be conceivable for the rigidity device to be integrated into the coupling device.
  • the rigidity device is preferably arranged laterally on the first pendulum mass and/or the second pendulum mass in the direction of movement.
  • the first pendulum mass and/or the second pendulum mass preferably each have a lateral extension between which the rigidity device is arranged.
  • the arrangement in the direction of movement between the first pendulum mass and the second pendulum mass also includes constellations in which the rigidity device is arranged at an oblique angle to the direction of movement.
  • the rigidity device is integrated into the first pendulum mass and/or the second pendulum mass.
  • a portion of the first pendulum mass and/or the second pendulum mass can be designed in such a way that it represents part of the rigidity device.
  • part of the rigidity device is arranged in a recess in the first pendulum mass and/or the second pendulum mass.
  • the rigidity device preferably has a passive spring, a semi-active hydraulic damper and/or an active element, in particular an electric motor or a hydraulic actuator.
  • a passive spring preferably has a passive spring, a semi-active hydraulic damper and/or an active element, in particular an electric motor or a hydraulic actuator.
  • the first pendulum is designed as a transverse pendulum or physical pendulum.
  • a transverse pendulum is understood to be a pendulum in which the pendulum mass only moves in a translatory but not in a rotary manner.
  • this coupling is rigid, so at a physical pendulum, the mass also moves rotationally.
  • the structural damper can be optimally adjusted to the requirements at hand.
  • the second pendulum is preferably designed as a transverse pendulum or physical pendulum.
  • a transverse pendulum is understood to be a pendulum in which the pendulum mass only moves in a translatory but not in a rotary manner. At a physical pendulum, however, this coupling is rigid, so at a physical pendulum, the mass also moves rotationally. As a result, the structural damper can be optimally adjusted to the requirements at hand.
  • the second pendulum has a, preferably single, pendulum rod.
  • this can in particular be arranged centrally on the second pendulum mass.
  • a central arrangement is understood to mean that the pendulum rod acts on the second pendulum mass in the vertical direction below the center of gravity. This configuration is particularly advantageous if the second pendulum is designed as a physical pendulum.
  • the first pendulum mass and the second pendulum mass are preferably coupled to one another in an articulated manner.
  • the coupling device in particular the guide element or the coupling element, preferably has a joint, which enables the first pendulum mass to tilt relative to the second pendulum mass.
  • the damping device and the rigidity device each have at least one joint so that such tilting is not blocked.
  • a structure is provided with a structure damper as described above, the structure preferably being a wind turbine, a high-rise building or another slender structure. It is therefore a question of structures in which the installation space for the structural damper is limited.
  • the structure damper has a reduced installation space within the structure, in particular in the direction of action, and is constructed in a comparatively simple manner.
  • the structure damper also only has to be attached to the structure at its two pendulum ends. Attaching a damper between the pendulum masses and the building mass is no longer necessary.
  • the structure damper is therefore ideal for particularly narrow structures with specific requirements, such as wind turbines and high-rise buildings.
  • FIG. 1 is a side view of a structure damper according to a first embodiment of the present invention, in which the first pendulum mass and the second pendulum mass are in a central position;
  • FIG. 2 is a side view of the structural damper shown in FIG. 1 with the first pendulum mass and the second pendulum mass in the deflected position;
  • FIG. 3 is a side view of a structural damper according to a second embodiment of the present invention, in which the first pendulum mass and the second pendulum mass are in a central position;
  • Figure 4 is a side view of the structural damper shown in Figure 3 with the first pendulum mass and the second pendulum mass in the deflected position;
  • FIG. 5 is a fragmentary side view of a structural damper according to a third embodiment of the present invention, with the first pendulum mass and the second pendulum mass in the deflected position;
  • FIG. 6 is a fragmentary side view of a structural damper according to a fourth embodiment of the present invention, with the first pendulum mass and the second pendulum mass in the deflected position;
  • FIG. 7 is a fragmentary side view of a structural damper according to a fifth embodiment of the present invention, with the first pendulum mass and the second pendulum mass in a deflected position;
  • FIG. 8 is a fragmentary side view of a structural damper according to a sixth embodiment of the present invention, with the first pendulum mass and the second pendulum mass in a deflected position;
  • FIG. 9 is a side view of a structure damper according to a seventh embodiment of the present invention, in which the first pendulum mass and the second pendulum mass are in a central position;
  • Figure 10 is a side view of the structural damper shown in Figure 9 with the first pendulum mass and the second pendulum mass in the deflected position;
  • 1 and 2 each show a structure damper 1 for protecting structures against vibration according to a first embodiment of the present invention.
  • the structure damper 1 is arranged within a structure 2 and contains a first pendulum 3 with a first pendulum mass 3a and a second pendulum 4 with a second pendulum mass 4a.
  • the building 2 is preferably a wind turbine or a high-rise building.
  • the first pendulum 3 is designed as a hanging pendulum that has a pendulum rod suspension. Alternatively, however, a cable suspension could also be used.
  • the first pendulum 3 includes two pendulum rods 3b which act above the two lateral ends of the first pendulum mass 3a.
  • the first pendulum 3 is designed as a transverse pendulum.
  • the first pendulum 3 has a joint 3c in the form of a cardan joint between the pendulum rods 3b and the structure 2 in each case.
  • the first pendulum 3 has such a joint 3c between the pendulum rods 3b and the first pendulum mass 3a in order to articulately couple the first pendulum mass 3a to the two pendulum rods 3b.
  • the second pendulum 4 is designed as an inverse or standing pendulum.
  • the second pendulum 4 also includes two pendulum rods 4b which act below on the two lateral ends of the second pendulum mass 4a.
  • the second pendulum 4 is also designed as a transverse pendulum.
  • the second pendulum 4 has a joint 4c in the form of a cardan joint between the pendulum rods 4b and the building 2 in each case.
  • the first pendulum mass 3a is arranged above the second pendulum mass 4a.
  • the first pendulum mass 3a overlaps with the second pendulum mass 4a seen in the vertical direction V.
  • the first pendulum mass 3a is larger in terms of its spatial dimension in the vertical direction V and its weight than the second pendulum mass 4a.
  • the structural damper 1 also includes a coupling device 5 which is arranged between the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a and is designed in such a way that the first pendulum mass 3a is coupled to the second pendulum mass 4a in an effective direction of the structural damper 1 and a relative movement between the first Pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a is permitted in a direction of movement running at an angle to the effective direction.
  • the effective direction of the building damper 1 runs in the horizontal direction H and the direction of movement in the vertical direction V.
  • the coupling device 5 is arranged in the vertical direction V between the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a.
  • the coupling device 5 is connected to the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a.
  • the coupling device 5 has a guide element 5a which acts and is arranged in the vertical direction V.
  • the coupling device 5 includes a coupling element 5b.
  • the coupling device 5 is integrated into the second pendulum mass 4a.
  • the guide element 5a is integrated into the second pendulum mass 4a.
  • the guide element 5a is designed as a recess within the second pendulum mass 4a in the form of a vertical guide channel.
  • the coupling element 5b is designed to complement the guide element 5a.
  • the coupling element 5b is provided as a vertical extension and is attached below the first pendulum mass 3a in order to engage with the guide element 5a inside the second pendulum mass 4a.
  • the coupling element 5b can slide along within the guide element 5a so that the relative movement in the vertical direction V between the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a is guided by the coupling device 5 .
  • the form fit between the coupling element 5b and the guide element 5a simultaneously ensures that the first pendulum mass 3a is coupled to the second pendulum mass 4a in the horizontal direction.
  • the structural damper 1 has a damping device 6 .
  • the damping device 6 is arranged between the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a and is designed so that the relative movement in the vertical direction V between the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a is damped.
  • the damping device 6 is arranged in the vertical direction V between the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a.
  • the damping device 6 is connected to the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a in order to exert a relative action between the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a.
  • the damping device 6 is aligned vertically.
  • the damping device 6 is integrated both in the first pendulum mass 3a and in the second pendulum mass 4a.
  • the damping device 6 is arranged in a recess in the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a.
  • the damping device 6 has linear viscous damping properties. However, it would also be conceivable for the damping device 6 not to contain linear-viscous or active damping properties.
  • the damping device 6 is designed as a passive hydraulic damper. Depending on the damping properties, however, the damping device 6 can also be designed in a different form.
  • the damping device 6 can contain a semi-active hydraulic damper, an eddy current damper or an active element, in particular an electric motor or a hydraulic actuator.
  • the structural damper 1 further comprises a rigidity device 7 which is arranged between the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a in order to stiffen the relative movement in the vertical direction V between the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a.
  • the rigidity device 7 is arranged in the vertical direction V between the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a.
  • the rigidity device 7 is connected to both the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a.
  • the rigidity device 7 is oriented vertically. In the embodiment shown, the rigidity device 7 is integrated into the first pendulum mass 3a and into the second pendulum mass 4a.
  • the rigidity device 7 is arranged in a recess in the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a.
  • the rigidity device 7 is designed as a passive spring.
  • the rigidity device 7 can also contain a semi-active hydraulic damper or an active element, in particular an electric motor or hydraulic actuator.
  • Fig. 1 the building damper 1 is shown in its initial position.
  • the entire pendulum consisting of the first pendulum 3 and the second pendulum 4 is in a central position.
  • 2, on the other hand shows the structural damper 1 or the entire pendulum in a deflected position.
  • the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a are deflected horizontally.
  • the first pendulum mass 3a is coupled to the second pendulum mass 4a in the horizontal direction.
  • the damping device 6 works proportionally to the relative speed or relative displacement in the vertical direction V between the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a.
  • the horizontal damping force on the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4 arises during the pendulum movement in the horizontal direction H, since the vertical damping force with a horizontal force component on the first Pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a acts.
  • the rigidity device 7 operates in proportion to the relative displacement in the vertical direction V between the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a.
  • the stiffness device 7 allows the natural frequency of the coupled first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a to be fine-tuned, since the force of the stiffness device exerts a horizontal component on the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a due to the horizontal deflection of the pendulum.
  • an improved structure damper for protecting structures against vibrations is provided, which requires little installation space or is constructed in a particularly compact and simple manner and at the same time works reliably.
  • a structure damper 1 according to a second embodiment of the present invention is shown.
  • 3 shows the structural damper 1 or the entire pendulum in a central position.
  • the entire pendulum is shown in a deflected position.
  • the structural damper 1 of the second embodiment essentially corresponds to the structural damper 1 of the first embodiment.
  • the identical components are not discussed further below.
  • the structural damper 1 of the second embodiment differs in that the first pendulum mass 3a is arranged below the second pendulum mass 4a. The spatial dimensions of the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a are adjusted accordingly, so that a deflection of the pendulum as a whole is still possible.
  • the guide element 5a is integrated into the first pendulum mass 3a and the coupling device 5b is arranged below the second pendulum mass 4a.
  • the first pendulum 3 and the second pendulum 4 have the greatest possible pendulum length with the smallest possible installation space for the structural damper 1 .
  • the functioning of the building damper 1 corresponds in principle to that of the first embodiment.
  • the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a move in the vertical direction relative to one another. Further, the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a are moved apart in the vertical direction V with the return of the pendulum to the central position.
  • the vertical distance VA between the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a behaves accordingly.
  • FIG. 5 shows a structural damper 1 according to a third embodiment of the present invention.
  • the structural damper 1 of the third embodiment essentially corresponds to the structural damper 1 of the first embodiment.
  • the identical components are not discussed further below.
  • the structural damper 1 of the third embodiment differs in that the coupling device 5 has an end stop 5d.
  • the guide element 5a has the end stop 5d.
  • the end stop 5d is designed in such a way that the relative movement in the vertical direction V between the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a is limited.
  • the guide element 5a and the coupling element 5b are T-shaped.
  • the end stop 5d is arranged in the vertical direction at the upper end of the guide element 5a in the form of a perforated stop plate, the coupling element 5b being guided through the corresponding hole in the stop plate. If the entire pendulum is thus deflected, the coupling element 5b hits the end stop 5d of the guide element 5a in the vertical direction with a sufficiently large deflection of the entire pendulum. As a result, the maximum horizontal deflection of the entire pendulum can be limited.
  • the structural damper 1 of the fourth embodiment essentially corresponds to the structural damper 1 of the third embodiment.
  • the identical components are not discussed further below.
  • the structural damper 1 of the fourth embodiment differs in that the coupling device 5 has an active stop device 5e instead of an end stop.
  • the active stop device 5e is basically designed like the end stop 5d.
  • the active stop device is additionally designed to limit the maximum possible relative movement in the vertical direction V between the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a and at the same time to change it while the structural damper 1 is in use.
  • the active stop device 5e has a motor that can change the vertical position of the stop plate within the guide element 5a. For example, after each oscillation cycle of the pendulum, the stop plate can be moved down a little further, so that the maximum possible horizontal deflection is further limited and ultimately stopped.
  • the structural damper 1 of the fifth embodiment essentially corresponds to the structural damper 1 of the second embodiment.
  • the identical components are not discussed further below.
  • the structural damper 1 of the fifth embodiment differs in that here too the coupling device 5 has an end stop 5d which is designed such that the relative movement in the vertical direction V between the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a is limited.
  • the guide element 5a is designed as a straight guide channel within the first pendulum mass 3a.
  • the coupling element 5b is T-shaped in order to be guided in the vertical direction V within the guide element 5a.
  • the end stop 5d is arranged at the vertical lower end of the guide element 5a. Furthermore, the end stop 5d is designed as a continuous stop plate. If the entire pendulum is thus deflected, the coupling element 5b hits the end stop 5d of the guide element 5a in the vertical direction with a sufficiently large deflection of the entire pendulum. As a result, the maximum horizontal deflection of the entire pendulum can be limited.
  • 8 shows a structural damper 1 according to a sixth embodiment of the present invention.
  • the structural damper 1 of the sixth embodiment essentially corresponds to the structural damper 1 of the fifth embodiment. The identical components are not discussed further below.
  • the structural damper 1 of the sixth form of embodiment differs in that the coupling device 5 has an active stop device 5e instead of an end stop.
  • the active stopping device 5e is formed as the end stop 5d.
  • the active stop device 5e is also designed to limit the maximum possible relative movement in the vertical direction V between the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a and at the same time to change it while the structural damper 1 is in use.
  • the active stop device 5e has a motor that can change the vertical position of the stop plate within the guide element 5a. For example, after each oscillation cycle of the pendulum, the stop plate can be moved up a little further, so that the maximum possible horizontal deflection is increasingly limited and ultimately stopped.
  • a structure damper 1 according to a seventh embodiment of the present invention is shown.
  • 9 shows the entire pendulum in the central rest position.
  • Fig. 10 on the other hand, the entire pendulum is illustrated in a deflected position.
  • the structural damper 1 of the seventh embodiment essentially corresponds to the structural damper 1 of the first embodiment.
  • the identical components are not discussed further below.
  • the building damper 1 of the seventh embodiment differs in that the second pendulum 4 is designed as a physical pendulum.
  • the second pendulum 4 has a single pendulum rod 4b, which is attached rigidly and centrally below the second pendulum mass 4a.
  • the coupling device 5 has a joint 5c in the form of a cardan joint.
  • the joint 5c is arranged between the coupling element 5b and the first pendulum mass 3a.
  • the damping device 6 and the rigidity device 7 each have two joints 6a and 7a in order to enable the articulated coupling of the first pendulum mass 3a to the second pendulum mass 4a.
  • the damping device 6 is arranged laterally in the vertical direction V on the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a.
  • the first pendulum mass 3a has a lateral extension 3d and the second pendulum mass 4a has a lateral extension 4d.
  • the damping device 6 is arranged in the vertical direction V between the lateral extension 3d of the first pendulum mass 3a and the lateral extension 4d of the second pendulum mass 4a via a respective joint 6a.
  • the rigidity device 7 is also arranged laterally in the vertical direction V on the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a.
  • the first pendulum mass 3a has a further lateral extension 3d and the second pendulum mass 4a has a further lateral extension 4d.
  • the rigidity device 7 is arranged in the vertical direction V between the lateral extension 3d of the first pendulum mass 3a and the lateral extension 4d of the second pendulum mass 4a via a respective joint 7a.
  • the functioning of the building damper 1 corresponds in principle to that of the first embodiment.
  • the first pendulum mass 3a is also tilted in relation to the second pendulum mass 4a, see Fig. 10.
  • the relative displacements or relative speeds in the vertical direction V between the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a in the area of the damping device 6 and the rigidity device 7 are therefore not identical.
  • the vertical distance VA between the extensions 3d and 4d in the area of the damping device 6 and the rigidity device 7 has grown to different extents.
  • an improved structure damper for protecting structures against vibrations is provided, which requires little installation space or is constructed in a particularly compact and simple manner and at the same time works reliably.

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Abstract

The invention relates to a building damper 1 for protecting buildings against vibrations, having a first pendulum 3 with a first pendulum mass 3a, a second pendulum 4 with a second pendulum mass 4a, a coupling device 5, and a damping device 6. The coupling device 5 is arranged between the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a and is designed such that the first pendulum mass 3a is coupled to the second pendulum mass 4a in the operational direction of the building damper 1, and a relative movement between the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a is permitted in a movement direction running at an angle to the operational direction. The damping device 6 is arranged between the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a and is designed such that the relative movement in the movement direction between the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a is damped.

Description

BAUWERKSDÄMPFER ZUM SCHUTZ VON BAUWERKEN GEGEN SCHWINGUNGEN UND BAUWERK MIT EINEM SOLCHEN BAUWERKSDÄMPFER STRUCTURE DAMPER FOR PROTECTING STRUCTURES AGAINST VIBRATION AND STRUCTURE WITH SUCH STRUCTURE DAMPER
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Bauwerksdämpfer zum Schutz von Bauwerken gegen Schwingungen. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Bauwerk mit einem solchen Bauwerksdämpfer. The present invention relates to a structure damper for protecting structures against vibrations. Furthermore, the present invention relates to a structure with such a structure damper.
Schlanke Bauwerke wie Hochhäuser (Wohn-, Büro-, Hotelnutzung) oder sonstige schlanke Strukturen (Windkraftanlagen, Aussichtstürme, etc.) werden durch Windanregung zu horizontalen Schwingungen angeregt. Die übliche Gegenmaßnahme ist der Einbau eines Schwingungsdämpfers in Form des Tuned Mass Damper (TMD), welcher die Bauwerksschwingungen (Verschiebung und Beschleunigungen) über seine mittels Dämpfelemente und Steifigkeitselemente an das Bauwerk gekoppelte Pendelmasse reduziert. Slender buildings such as high-rise buildings (residential, office, hotel use) or other slender structures (wind turbines, observation towers, etc.) are stimulated to horizontal vibrations by wind excitation. The usual countermeasure is the installation of a vibration damper in the form of the Tuned Mass Damper (TMD), which reduces the building vibrations (displacement and acceleration) via its pendulum mass coupled to the building by means of damping elements and rigidity elements.
Solche Bauwerksdämpfer sind bereits in verschiedensten Formen aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise gibt es Lösungen, bei denen die Masse des TMD als Transversalpendel an Seilen oder Pendelstangen aufgehängt ist. Auch gibt es Varianten, bei denen die Masse des TMD als physikalisches Pendel mit einer Pendelstange mit Kardangelenk aufgehängt ist. Die genannten TMD-Typen können so gestaltet sein, dass die horizontalen Bauwerksschwingungen in einer horizontalen Richtung, in zwei zueinander orthogonal stehenden Richtungen oder in jeder Richtung der Ebene reduziert werden. In jedem Fall sind die Dämpfelemente wie auch die Federelemente (Seile, Pendelstangen oder Federn) horizontal zwischen der TMD-Masse und dem Bauwerk installiert, womit die Dämpfelemente proportional zur Relativgeschwindigkeit der TMD-Masse zur Bauwerksmasse und die Federelemente proportional zur Relativverschiebung der TMD-Masse zur Bauwerksmasse wirken. Das Ziel dieser Lösungen ist, dass die horizontale Kraft der Dämpfelemente die Dämpfung der TMD-Masse in horizontaler Richtung und die horizontale Kraft der Federelemente die natürliche Frequenz der TMD- Masse in horizontaler Richtung abstimmt. Such building dampers are already known in various forms from the prior art. For example, there are solutions in which the mass of the TMD is suspended from cables or pendulum rods as a transverse pendulum. There are also variants in which the mass of the TMD is suspended as a physical pendulum with a pendulum rod with a cardan joint. The TMD types mentioned can be designed in such a way that the horizontal building vibrations are reduced in a horizontal direction, in two mutually orthogonal directions or in any direction of the plane. In any case, the damping elements as well as the spring elements (cables, pendulum rods or springs) are installed horizontally between the TMD mass and the structure, whereby the damping elements are proportional to the relative speed of the TMD mass to the building mass and the spring elements are proportional to the relative displacement of the TMD mass to the building mass. The goal of these solutions is that the horizontal force of the damping elements adjusts the damping of the TMD mass in the horizontal direction and the horizontal force of the spring elements adjusts the natural frequency of the TMD mass in the horizontal direction.
Um die Einbauhöhe von TMDs in Pendelbauform bei sehr niederfrequenten Bauwerksschwingungen zu verringern, gibt es zudem folgende Konzepte. Beispielsweise kann die Masse des TMD horizontal auf Rollen oder auf einer Gleitebene gelagert sein. In einer anderen Ausführungsform ist ein verschachteltes Pendel vorgesehen, bei dem an den äußeren Seilen ein zweiter Rahmen mit einer daran befestigten Pendelmasse aufgehängt ist. Eine andere Variante berücksichtigt eine Pendelmassenaufhängung mittels schräg nach außen geneigten Seilen. Zudem gibt es Lösungen, bei denen die gesamte Pendelmasse auf eine hängende Pendelmasse und eine auf Pendelstützen gelagerte Pendelmasse aufgeteilt ist, wobei beide Massen über eine Kopplungsstange gekoppelt sind. Die auf den Pendelstützen gelagerte Pendelmasse wirkt dabei als inverses Pendel, welches eine negative Steifigkeitskraft produziert. Diese negative Steifigkeitskraft zusammen mit der positiven Steifigke its kraft der aufgehängten Pendelmasse bewirkt eine gesamthaft kleine Steifigkeitskraft, womit die natürliche Frequenz des gesamten TMD sehr tief sein kann. Dieser TMD-Typ wird „Compound TMD“ genannt. Auch bei allen bekannten TMD-Typen, welche die Einbauhöhe reduzieren, sind die Dämpfelemente und die Federelemente immer zwischen der Pendelmasse und dem Bauwerk angeordnet, womit die Dämpfelemente proportional zur Relativgeschwindigkeit der TMD-Masse zur Bauwerksmasse und die Federelemente proportional zur Relativverschiebung der TMD-Masse zur Bauwerksmasse arbeiten. In order to reduce the installation height of TMDs in pendulum design with very low-frequency building vibrations, there are also the following concepts. For example, the mass of the TMD can be mounted horizontally on rollers or on a sliding plane. In another embodiment, a nested pendulum is provided in which a second frame with a pendulum mass attached is suspended from the outer cables. Another variant considers a pendulum mass suspension by means of cables inclined outwards. There are also solutions in which the entire pendulum mass is based on a hanging pendulum mass and a pendulum mass mounted on pendulum supports is divided, both masses are coupled via a coupling rod. The pendulum mass mounted on the pendulum supports acts as an inverse pendulum, which produces a negative stiffness force. This negative stiffness force together with the positive stiffness force of the suspended pendulum mass results in an overall small stiffness force, whereby the natural frequency of the entire TMD can be very low. This type of TMD is called "Compound TMD". Even with all known TMD types that reduce the installation height, the damping elements and the spring elements are always arranged between the pendulum mass and the structure, whereby the damping elements are proportional to the relative speed of the TMD mass to the building mass and the spring elements are proportional to the relative displacement of the TMD mass work towards the building mass.
Die oben beschriebenen Bauwerksdämpfer sind mit erhöhtem Aufwand verbunden und benötigen nach wie vor einen großen Einbauraum innerhalb der zu schützenden Bauwerke. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, einen verbesserten Bauwerksdämpfer zum Schutz von Bauwerken gegen Schwingungen bereitzustellen, der einen geringen Einbauraum benötigt beziehungsweise möglichst kompakt und einfach aufgebaut ist und gleichzeitig zuverlässig arbeitet. Ferner ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bauwerk mit einem solchen Bauwerksdämpfer bereitzustellen. The building dampers described above are associated with increased effort and still require a large installation space within the building to be protected. The object of the present invention is therefore to provide an improved building damper for protecting buildings against vibrations, which requires little installation space or is constructed as compactly and simply as possible and at the same time works reliably. Furthermore, it is the object of the present invention to provide a structure with such a structure damper.
Die Lösung der genannten Aufgabe gelingt erfindungsgemäß mit einem Bauwerksdämpfer nach Anspruch 1 und einem Bauwerk nach Anspruch 26. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen 2 bis 25. According to the invention, the stated object is achieved with a structure damper according to claim 1 and a structure according to claim 26. Advantageous developments of the invention result from the dependent claims 2 to 25.
Der erfindungsgemäße Bauwerksdämpfer zum Schutz von Bauwerken gegen Schwingungen weist somit ein erstes Pendel mit einer ersten Pendelmasse, ein zweites Pendel mit einer zweiten Pendelmasse, eine Kopplungsvorrichtung und eine Dämpfungsvorrichtung auf. Die Kopplungsvorrichtung ist zwischen der ersten Pendelmasse und der zweiten Pendelmasse angeordnet und so ausgebildet, dass die erste Pendelmasse mit der zweiten Pendelmasse in einer Wirkrichtung des Bauwerksdämpfers gekoppelt ist und eine relative Bewegung zwischen der ersten Pendelmasse und der zweiten Pendelmasse in einer zur Wirkrichtung angewinkelt verlaufenden Bewegungsrichtung zugelassen wird. Der Bauwerksdämpfer zeichnet sich dadurch aus, dass die Dämpfungsvorrichtung zwischen der ersten Pendelmasse und der zweiten Pendelmasse angeordnet und so ausgebildet ist, dass die relative Bewegung in der Bewegungsrichtung zwischen der ersten Pendelmasse und der zweiten Pendelmasse gedämpft wird. The structure damper according to the invention for protecting structures against vibrations thus has a first pendulum with a first pendulum mass, a second pendulum with a second pendulum mass, a coupling device and a damping device. The coupling device is arranged between the first pendulum mass and the second pendulum mass and is designed in such a way that the first pendulum mass is coupled to the second pendulum mass in a direction of action of the structure damper and a relative movement between the first pendulum mass and the second pendulum mass in a direction of movement running at an angle to the direction of action is allowed. The structural damper is characterized in that the damping device is arranged between the first pendulum mass and the second pendulum mass and is designed such that the relative movement in the direction of movement between the first pendulum mass and the second pendulum mass is damped.
Die Kopplung in der Wirkrichtung des Bauwerksdämpfers von der ersten Pendelmasse mit der zweiten Pendelmasse bewirkt, dass eine relative Bewegung in der Wirkrichtung zwischen der ersten Pendelmasse und der zweiten Pendelmasse verhindert wird. Die relative Bewegung in der Bewegungsrichtung zwischen der ersten Pendelmasse und der zweiten Pendelmasse ist nicht auf reine Bewegungen in dieser Richtung beschränkt. Die relative Bewegung in der Bewegungsrichtung beinhaltet auch Bewegungen, die eine Komponente in der Bewegungsrichtung beinhalten. Mit anderen Worten ist ein mit der Bewegung veränderter Höhenversatz in der Bewegungsrichtung zwischen der ersten Pendelmasse und der zweiten Pendelmasse ausschlaggebend. Dazu zählen auch Bewegungen, bei denen die erste Pendelmasse gegenüber der zweiten Pendelmasse verkippt wird, sodass lediglich Teilbereiche der ersten Pendelmasse eine relative Bewegung in der Bewegungsrichtung gegenüber Teilbereichen der zweiten Pendelmasse ausführen. Vorteilhafterweise verläuft die Bewegungsrichtung senkrecht zur Wirkrichtung. The coupling of the first pendulum mass to the second pendulum mass in the direction of action of the structure damper has the effect that a relative movement in the direction of action between the first pendulum mass and the second pendulum mass is prevented. The relative movement in the direction of movement between the first pendulum mass and the second pendulum mass is not limited to pure movements in this direction. The relative movement in the direction of movement also includes movements that contain a component in the direction of movement. With others A height offset in the direction of movement between the first pendulum mass and the second pendulum mass, which changes with the movement, is decisive. This also includes movements in which the first pendulum mass is tilted in relation to the second pendulum mass, so that only partial areas of the first pendulum mass execute a relative movement in the direction of movement compared to partial areas of the second pendulum mass. Advantageously, the direction of movement runs perpendicular to the direction of action.
Durch die Anordnung und Ausgestaltung der Kopplungsvorrichtung und Dämpfungsvorrichtung zwischen den beiden Pendelmassen arbeiten diese proportional zur Relativverschiebung beziehungsweise Relativgeschwindigkeit in der Bewegungsrichtung zwischen den beiden Pendelmassen und nicht wie bei herkömmlichen TMDs proportional zur horizontalen Relativverschiebung beziehungsweise Relativgeschwindigkeit zwischen der insgesamten Pendelmasse und der Bauwerksmasse. Bei der Auslenkung der beiden Pendelmassen wirkt die Dämpfungsvorrichtung über ihre Kraftkomponente in der Wirkrichtung auf beide Pendelmassen und erzeugt so die Dämpfung der gekoppelten Pendelmassen in der Wirkrichtung. Dieser neue TMD-Typ wird „Compact TMD“ genannt. Eine aufwändige und raumintensive Anbringung eines Dämpferelements zwischen der Pendelmasse beziehungsweise Pendelmassen und der Bauwerksmasse ist nicht mehr notwendig. Due to the arrangement and design of the coupling device and damping device between the two pendulum masses, these work proportionally to the relative displacement or relative speed in the direction of movement between the two pendulum masses and not, as with conventional TMDs, proportional to the horizontal relative displacement or relative speed between the entire pendulum mass and the building mass. When the two pendulum masses are deflected, the damping device acts on both pendulum masses via its force component in the effective direction and thus generates the damping of the coupled pendulum masses in the effective direction. This new TMD type is called "Compact TMD". A complex and space-consuming attachment of a damping element between the pendulum mass or pendulum masses and the building mass is no longer necessary.
Vorzugsweise weist die Wirkrichtung des Bauwerksdämpfers eine horizontale Komponente auf oder verläuft in horizontaler Richtung. Dadurch ist der Bauwerksdämpfer zum Schutz des Bauwerks gegen horizontal auftretende Schwingungen beziehungsweise Schwingungen mit einer horizontalen Komponente ausgelegt. Bei der horizontalen Auslenkung der beiden Pendelmassen wirkt die Dämpfvorrichtung über ihre horizontale Kraftkomponente in horizontaler Richtung auf beide Pendelmassen und erzeugt so die Dämpfung der gekoppelten Pendelmassen in horizontaler Richtung. The effective direction of the building damper preferably has a horizontal component or runs in the horizontal direction. As a result, the structure damper is designed to protect the structure against horizontally occurring vibrations or vibrations with a horizontal component. When the two pendulum masses are deflected horizontally, the damping device acts on both pendulum masses in the horizontal direction via its horizontal force component and thus produces the damping of the coupled pendulum masses in the horizontal direction.
Bevorzugt weist die Bewegungsrichtung eine vertikale Komponente auf oder verläuft in vertikaler Richtung. Dadurch ist der Bauwerksdämpfer auf die typischen Bewegungen eines Pendels optimal abgestimmt. The direction of movement preferably has a vertical component or runs in the vertical direction. As a result, the structural damper is optimally matched to the typical movements of a pendulum.
Vorteilhafterweise ist das erste Pendel ein hängendes Pendel, das vorzugsweise eine Seilaufhängung oder Pendelstangenaufhängung aufweist. Das hängende Pendel kann von jeder beliebigen Art sein. Beispielsweise kann das hängende Pendel nur eine einzelne Pendelstange oder ein einzelnes Pendelseil aufweisen. Möglich wäre auch zwei oder mehrere Pendelstangen und/oder Pendelseile zu verwenden. Mit einem hängenden Pendel stellt das erste Pendel ein besonders stabiles Pendel dar, da die Schwerkraft die Pendelmasse nach Auslenkung aus der zentralen Ruheposition in diese wieder zurückführt. In einer Fortbildung ist das zweite Pendel ein inverses Pendel, insbesondere ein stehendes Pendel. Auch hier ist jegliche Ausgestaltung des inversen Pendels denkbar. Beispielsweise weist das inverse Pendel ein, zwei oder mehrere Pendelstützen auf. Das inverse Pendel stellt gegenüber dem ersten hängenden Pendel ein instabiles Pendel dar. Durch die Aufteilung der Pendelmasse in eine hängende Pendelmasse und eine stehende Pendelmasse kann die Bauhöhe des Bauwerksdämpfers signifikant verringert und dabei sehr niedrige natürliche Frequenzen erreicht werden. Advantageously, the first pendulum is a hanging pendulum, preferably having a wire suspension or pendulum rod suspension. The hanging pendulum can be of any type. For example, the hanging pendulum may have only a single pendulum rod or pendulum rope. It would also be possible to use two or more pendulum rods and/or pendulum cables. With a hanging pendulum, the first pendulum represents a particularly stable pendulum, since gravity returns the pendulum mass back to it from the central resting position after it has been deflected. In a further development, the second pendulum is an inverse pendulum, in particular a standing pendulum. Any configuration of the inverse pendulum is also conceivable here. For example, the inverse pendulum has one, two or more pendulum supports. The inverse pendulum is an unstable pendulum compared to the first hanging pendulum. By dividing the pendulum mass into a hanging pendulum mass and a standing pendulum mass, the overall height of the structure damper can be significantly reduced and very low natural frequencies can be achieved.
Bevorzugt ist die erste Pendelmasse in vertikaler Richtung oder in der Bewegungsrichtung unterhalb oder oberhalb der zweiten Pendelmasse angeordnet. Dadurch kann der Einbauraum in horizontaler Richtung beziehungsweise in einer Richtung senkrecht zur Bewegungsrichtung erheblich reduziert werden. Je nachdem ob die erste Pendelmasse unterhalb oder oberhalb der zweiten Pendelmasse angeordnet ist, kann das erste Pendel und/oder das zweite Pendel trotz reduzierter Einbauhöhe in vertikaler Richtung beziehungsweise in der Bewegungsrichtung mit einer möglichst großen Pendellänge vorgesehen werden. Dadurch kann das Dämpfverhalten und die natürliche Frequenz des insgesamten Pendels trotz reduzierter Einbauhöhe optimal auf die vorliegenden Anforderungen eingestellt werden. The first pendulum mass is preferably arranged below or above the second pendulum mass in the vertical direction or in the direction of movement. As a result, the installation space can be significantly reduced in the horizontal direction or in a direction perpendicular to the direction of movement. Depending on whether the first pendulum mass is arranged below or above the second pendulum mass, the first pendulum and/or the second pendulum can be provided with the greatest possible pendulum length despite the reduced installation height in the vertical direction or in the direction of movement. As a result, the damping behavior and the natural frequency of the entire pendulum can be optimally adjusted to the requirements at hand, despite the reduced installation height.
In einer Weiterbildung ist die Kopplungsvorrichtung in der Bewegungsrichtung zwischen der ersten Pendelmasse und der zweiten Pendelmasse angeordnet. Grundsätzlich muss die Kopplungsvorrichtung dafür nicht in der Bewegungsrichtung ausgerichtet sein. Die Anordnung in der Bewegungsrichtung zwischen der ersten Pendelmasse und der zweiten Pendelmasse beinhaltet somit auch Konstellationen, bei denen die Kopplungsvorrichtung schiefwinklig zur Bewegungsrichtung angeordnet ist. Mit diesem Merkmal kann der Bauwerksdämpfer besonders kompakt beziehungsweise mit möglichst geringem Einbauraum bereitgestellt werden. In a further development, the coupling device is arranged between the first pendulum mass and the second pendulum mass in the direction of movement. In principle, the coupling device does not have to be aligned in the direction of movement for this. The arrangement in the direction of movement between the first pendulum mass and the second pendulum mass thus also includes constellations in which the coupling device is arranged at an oblique angle to the direction of movement. With this feature, the building damper can be provided in a particularly compact manner or with the smallest possible installation space.
Vorzugsweise ist die Kopplungsvorrichtung in die erste Pendelmasse und/oder die zweite Pendelmasse integriert. Beispielsweise kann ein Teilbereich der ersten Pendelmasse und/oder der zweiten Pendelmasse so ausgebildet sein, dass dieser einen Teil der Kopplungsvorrichtung darstellt. Denkbar wäre somit ein Fortsatz oder eine Ausnehmung in der jeweiligen Pendelmasse. Auch wäre es möglich, dass ein Teil der Kopplungsvorrichtung in einer Ausnehmung der ersten Pendelmasse und/oder der zweiten Pendelmasse angeordnet ist. Mit diesem Merkmal kann der Bauwerksdämpfer besonders kompakt beziehungsweise mit möglichst geringem Einbauraum bereitgestellt werden. The coupling device is preferably integrated into the first pendulum mass and/or the second pendulum mass. For example, a portion of the first pendulum mass and/or the second pendulum mass can be designed in such a way that it represents part of the coupling device. An extension or a recess in the respective pendulum mass would thus be conceivable. It would also be possible for part of the coupling device to be arranged in a recess in the first pendulum mass and/or the second pendulum mass. With this feature, the building damper can be provided in a particularly compact manner or with the smallest possible installation space.
In einer Fortbildung weist die Kopplungsvorrichtung ein, vorzugsweise in der Bewegungsrichtung wirkendes und/oder angeordnetes, Führungselement auf. Das Führungselement kann von jeglicher beliebigen Art sein. Beispielsweise kann das Führungselement als geradlinige Führungsschiene oder geradliniges Führungsrohr ausgebildet sein. Bevorzugt ist das Führungselement aus Metall, beispielsweise Stahl oder Aluminium hergestellt. Denkbar wäre auch eine Ausgestaltung als Ausnehmung oder Führungskanal der innerhalb der ersten Pendelmasse und/oder der zweiten Pendelmasse verläuft. In einem Bespiel weist die Kopplungsvorrichtung ferner ein Kopplungselement auf, dass mit dem Führungselement in Wirkverbindung steht. Bevorzugt ist das Kopplungselement ein Stab, ein Rohr, irgendeine Art einer Führung oder entsprechender Fortsatz der ersten und/oder der zweiten Pendelmasse, der mit dem Führungselement in Eingriff kommt. In einem Beispiel weist die erste Pendelmasse das Führungselement und die zweite Pendelmasse das Kopplungselement auf oder umgekehrt. In einem anderen Beispiel weist die erste Pendelmasse und die zweite Pendelmasse jeweils ein Führungselement auf und das Kopplungselement kommt mit beiden Führungselementen in Eingriff. Durch das Führungselement und das Kopplungselement kann auf eine besonders einfache Weise die Kopplung der ersten Pendelmasse mit der zweiten Pendelmasse in der Wirkrichtung hergestellt werden. Zudem wird auf eine besonders einfache Weise gleichzeitig die relative Bewegung in der Bewegungsrichtung zwischen der ersten Pendelmasse und der zweiten Pendelmasse zugelassen. In a further development, the coupling device has a guide element which preferably acts and/or is arranged in the direction of movement. The guiding element can be of any type. For example, the guide element can be designed as a straight guide rail or straight guide tube. The guide element is preferably made of metal, for example steel or aluminum. A configuration as a recess or guide channel that runs within the first pendulum mass and/or the second pendulum mass would also be conceivable. In one example, the coupling device further includes a coupling element on that is in operative connection with the guide element. The coupling element is preferably a rod, a tube, some kind of guide or corresponding extension of the first and/or the second pendulum mass, which engages with the guide element. In one example, the first pendulum mass has the guide element and the second pendulum mass has the coupling element, or vice versa. In another example, the first pendulum mass and the second pendulum mass each have a guide element and the coupling element engages with both guide elements. The coupling of the first pendulum mass to the second pendulum mass in the direction of action can be established in a particularly simple manner by the guide element and the coupling element. In addition, the relative movement in the direction of movement between the first pendulum mass and the second pendulum mass is simultaneously permitted in a particularly simple manner.
Vorteilhafterweise weist die Kopplungsvorrichtung einen Endanschlag auf, der so ausgebildet ist, dass die relative Bewegung in der Bewegungsrichtung zwischen der ersten Pendelmasse und der zweiten Pendelmasse begrenzt ist. Der Endanschlag kann beispielsweise als einfache Anschlagplatte oder auch komplexer Anschlagsmechanismus ausgestaltet sein. Vorzugsweise ist der Endanschlag in das Führungselement integriert. In einem Beispiel begrenzt der Endanschlag bei der Auslenkung des insgesamten Pendels das Auseinanderbewegen der ersten Pendelmasse und der zweiten Pendelmasse in der Bewegungsrichtung. Bevorzugt weist der Endanschlag ein dämpfendes Material auf, wie beispielsweise Kunststoff. Aber auch ein stabileres Material kann hier vorgesehen werden, wie beispielsweise Metall. Der Endanschlag limitiert den maximalen Abstand in der Bewegungsrichtung zwischen den beiden Pendelmassen und somit die maximale Pendelbewegung der insgesamten Pendelmasse. Somit kann der Bauwerksdämpfer beziehungsweise das gesamte Pendel in einem stabilen Arbeitsbereich gehalten werden. The coupling device advantageously has an end stop which is designed in such a way that the relative movement in the direction of movement between the first pendulum mass and the second pendulum mass is limited. The end stop can be designed, for example, as a simple stop plate or as a complex stop mechanism. The end stop is preferably integrated into the guide element. In one example, when the entire pendulum is deflected, the end stop limits the movement apart of the first pendulum mass and the second pendulum mass in the direction of movement. The end stop preferably has a damping material, such as plastic. But a more stable material can also be provided here, such as metal. The end stop limits the maximum distance in the direction of movement between the two pendulum masses and thus the maximum pendulum movement of the entire pendulum mass. In this way, the structural damper or the entire pendulum can be kept within a stable working range.
In einer Weiterbildung weist die Kopplungsvorrichtung eine aktive Stoppvorrichtung auf, die ausgebildet ist, um eine maximal mögliche relative Bewegung in der Bewegungsrichtung zwischen der ersten Pendelmasse und der zweiten Pendelmasse zu begrenzen und, vorzugsweise während eines Gebrauchszustands der Bauwerksdämpfers, zu verändern. Dadurch kann die aktive Stoppvorrichtung die Verschiebung in der Bewegungsrichtung zwischen den beiden Pendelmassen von Schwingzyklus zu Schwingzyklus weiter vermindern und letztendlich stoppen, womit die beiden Pendelmassen in Zentrumslage gehalten werden können, um Inspektions-, Wartungs-, Reparatur- und sonstige Arbeiten durchzuführen. Die aktive Stoppvorrichtung kann beispielsweise eine Anschlagplatte und einen Bewegungsmechanismus beinhalten, durch den die Anschlagplatte in ihrer Position verändert werden kann. Vorzugsweise ist die aktive Stoppvorrichtung in das Führungselement integriert. In diesem Fall kann die Position der Anschlagplatte innerhalb oder entlang des Führungselements verändert werden. In a further development, the coupling device has an active stop device which is designed to limit a maximum possible relative movement in the direction of movement between the first pendulum mass and the second pendulum mass and to change it, preferably while the structure damper is in use. As a result, the active stop device can further reduce and ultimately stop the shift in the direction of movement between the two pendulum masses from oscillation cycle to oscillation cycle, which means that the two pendulum masses can be held in the center position in order to carry out inspection, maintenance, repair and other work. The active stop device can include, for example, a stop plate and a movement mechanism by which the stop plate can be changed in position. The active stopping device is preferably integrated into the guide element. In this case the position of the stop plate can be changed within or along the guide element.
Vorteilhafterweise ist die Dämpfungsvorrichtung in der Bewegungsrichtung zwischen der ersten Pendelmasse und der zweiten Pendelmasse angeordnet. Grundsätzlich muss die Dämpfungsvorrichtung dafür nicht in der Bewegungsrichtung ausgerichtet sein. Die Anordnung in der Bewegungsrichtung zwischen der ersten Pendelmasse und der zweiten Pendelmasse beinhaltet somit auch Konstellationen, bei denen die Dämpfungsvorrichtung schiefwinklig zur Bewegungsrichtung angeordnet ist. Mit diesem Merkmal kann der Bauwerksdämpfer besonders kompakt beziehungsweise mit möglichst geringem Einbauraum bereitgestellt werden. Die Dämpfungsvorrichtung kann separat zur Kopplungsvorrichtung ausgebildet sein. Denkbar wäre jedoch auch, dass die Dämpfungsvorrichtung in die Kopplungsvorrichtung integriert ist. The damping device is advantageously arranged in the direction of movement between the first pendulum mass and the second pendulum mass. In principle, the damping device does not have to be aligned in the direction of movement for this. The arrangement in the The direction of movement between the first pendulum mass and the second pendulum mass thus also includes constellations in which the damping device is arranged at an oblique angle to the direction of movement. With this feature, the building damper can be provided in a particularly compact manner or with the smallest possible installation space. The damping device can be designed separately from the coupling device. However, it would also be conceivable for the damping device to be integrated into the coupling device.
In einer Fortbildung ist die Dämpfungsvorrichtung in der Bewegungsrichtung seitlich an der ersten Pendelmasse und/oder der zweiten Pendelmasse angeordnet. Vorzugweise weist die erste Pendelmasse und/oder die zweite Pendelmasse jeweils einen seitlichen Fortsatz auf, zwischen denen die Dämpfungsvorrichtung angeordnet ist. Die Anordnung in der Bewegungsrichtung zwischen der ersten Pendelmasse und der zweiten Pendelmasse beinhaltet auch Konstellationen, bei denen die Dämpfungsvorrichtung schiefwinklig zur Bewegungsrichtung angeordnet ist. Mit diesem Merkmal kann der Bauwerksdämpfer besonders kompakt beziehungsweise mit möglichst geringem Einbauraum bereitgestellt werden. In one development, the damping device is arranged laterally on the first pendulum mass and/or the second pendulum mass in the direction of movement. The first pendulum mass and/or the second pendulum mass preferably has a lateral extension between which the damping device is arranged. The arrangement in the direction of movement between the first pendulum mass and the second pendulum mass also includes constellations in which the damping device is arranged at an oblique angle to the direction of movement. With this feature, the building damper can be provided in a particularly compact manner or with the smallest possible installation space.
Bevorzugt ist die Dämpfungsvorrichtung in die erste Pendelmasse und/oder die zweite Pendelmasse integriert. Beispielsweise kann ein Teilbereich der ersten Pendelmasse und/oder der zweiten Pendelmasse so ausgebildet sein, dass dieser einen Teil der Dämpfungsvorrichtung darstellt. Denkbar wäre auch, dass ein Teil der Dämpfungsvorrichtung in einer Ausnehmung der ersten Pendelmasse und/oder der zweiten Pendelmasse angeordnet ist. Mit diesem Merkmal kann der Bauwerksdämpfer besonders kompakt beziehungsweise mit möglichst geringem Einbauraum bereitgestellt werden. The damping device is preferably integrated into the first pendulum mass and/or the second pendulum mass. For example, a portion of the first pendulum mass and/or the second pendulum mass can be designed in such a way that it represents part of the damping device. It would also be conceivable for part of the damping device to be arranged in a recess in the first pendulum mass and/or the second pendulum mass. With this feature, the building damper can be provided in a particularly compact manner or with the smallest possible installation space.
In einer Weiterbildung weist die Dämpfungsvorrichtung linear-viskose, nicht linear-viskose oder aktive Dämpfungseigenschaften auf. Dadurch kann der Bauwerksdämpfer beziehungsweise die Dämpfungsvorrichtung optimal auf die vorliegenden Anforderungen eingestellt werden. In a development, the damping device has linear-viscous, non-linear-viscous or active damping properties. As a result, the structural damper or the damping device can be optimally adjusted to the requirements at hand.
Vorzugsweise weist die Dämpfungsvorrichtung einen passiven Hydraulikdämpfer, einen semi-aktiven Hydraulikdämpfer, einen Wirbelstromdämpfer und/oder ein aktives Element, insbesondere einen Elektromotor oder einen Hydraulikaktuator, auf. Dadurch kann der Bauwerksdämpfer beziehungsweise die Dämpfungsvorrichtung optimal auf die vorliegenden Anforderungen eingestellt werden. The damping device preferably has a passive hydraulic damper, a semi-active hydraulic damper, an eddy current damper and/or an active element, in particular an electric motor or a hydraulic actuator. As a result, the structural damper or the damping device can be optimally adjusted to the requirements at hand.
Vorteilhafterweise weist der Bauwerksdämpfer eine Steifigkeitsvorrichtung auf, die zwischen der ersten Pendelmasse und der zweiten Pendelmasse angeordnet ist, um die relative Bewegung in der Bewegungsrichtung zwischen der ersten Pendelmasse und der zweiten Pendelmasse zu versteifen. Die in der Bewegungsrichtung wirkende Steifigkeitsvorrichtung erlaubt die Feinabstimmung der natürlichen Frequenz der gekoppelten Pendelmassen, da durch die Auslenkung des Pendels die Kraft der in der Bewegungsrichtung wirkenden Steifigkeitsvorrichtung eine Komponente in der Wirkrichtung auf die Pendelmassen ausübt. In einer Fortbildung ist die Steifigkeitsvorrichtung in der Bewegungsrichtung zwischen der ersten Pendelmasse und der zweiten Pendelmasse angeordnet. Grundsätzlich muss die Steifigkeitsvorrichtung dafür nicht in der Bewegungsrichtung ausgerichtet sein. Die Anordnung in der Bewegungsrichtung zwischen der ersten Pendelmasse und der zweiten Pendelmasse beinhaltet somit auch Konstellationen, bei denen die Steifigkeitsvorrichtung schiefwinklig zur Bewegungsrichtung angeordnet ist. Mit diesem Merkmal kann der Bauwerksdämpfer besonders kompakt beziehungsweise mit möglichst geringem Einbauraum bereitgestellt werden. Die Steifigkeitsvorrichtung kann separat zur Kopplungsvorrichtung ausgebildet sein. Denkbar wäre jedoch auch, dass die Steifigkeitsvorrichtung in die Kopplungsvorrichtung integriert ist. Advantageously, the structure damper comprises a rigidity device arranged between the first pendulum mass and the second pendulum mass to stiffen the relative movement in the direction of movement between the first pendulum mass and the second pendulum mass. The in-direction stiffness device allows fine-tuning of the natural frequency of the coupled pendulum masses because, due to the deflection of the pendulum, the force of the in-direction stiffness device exerts a direction-of-action component on the pendulum masses. In one development, the rigidity device is arranged in the direction of movement between the first pendulum mass and the second pendulum mass. In principle, the rigidity device does not have to be aligned in the direction of movement for this. The arrangement in the direction of movement between the first pendulum mass and the second pendulum mass thus also includes constellations in which the rigidity device is arranged at an oblique angle to the direction of movement. With this feature, the building damper can be provided in a particularly compact manner or with the smallest possible installation space. The rigidity device can be designed separately from the coupling device. However, it would also be conceivable for the rigidity device to be integrated into the coupling device.
Bevorzugt ist die Steifigkeitsvorrichtung in der Bewegungsrichtung seitlich an der ersten Pendelmasse und/oder der zweiten Pendelmasse angeordnet. Vorzugsweise weist die erste Pendelmasse und/oder die zweite Pendelmasse jeweils einen seitlichen Fortsatz auf, zwischen denen die Steifigkeitsvorrichtung angeordnet ist. Die Anordnung in der Bewegungsrichtung zwischen der ersten Pendelmasse und der zweiten Pendelmasse beinhaltet auch Konstellationen, bei denen die Steifigkeitsvorrichtung schiefwinklig zur Bewegungsrichtung angeordnet ist. Mit diesem Merkmal kann der Bauwerksdämpfer besonders kompakt beziehungsweise mit möglichst geringem Einbauraum bereitgestellt werden. The rigidity device is preferably arranged laterally on the first pendulum mass and/or the second pendulum mass in the direction of movement. The first pendulum mass and/or the second pendulum mass preferably each have a lateral extension between which the rigidity device is arranged. The arrangement in the direction of movement between the first pendulum mass and the second pendulum mass also includes constellations in which the rigidity device is arranged at an oblique angle to the direction of movement. With this feature, the building damper can be provided in a particularly compact manner or with the smallest possible installation space.
In einer Weiterbildung ist die Steifigkeitsvorrichtung in die erste Pendelmasse und/oder die zweite Pendelmasse integriert. Beispielsweise kann ein Teilbereich der ersten Pendelmasse und/oder der zweiten Pendelmasse so ausgebildet sein, dass dieser einen Teil der Steifigkeitsvorrichtung darstellt. Denkbar wäre auch, dass ein Teil der Steifigkeitsvorrichtung in einer Ausnehmung der ersten Pendelmasse und/oder der zweiten Pendelmasse angeordnet ist. Mit diesem Merkmal kann der Bauwerksdämpfer besonders kompakt beziehungsweise mit möglichst geringem Einbauraum bereitgestellt werden. In a development, the rigidity device is integrated into the first pendulum mass and/or the second pendulum mass. For example, a portion of the first pendulum mass and/or the second pendulum mass can be designed in such a way that it represents part of the rigidity device. It would also be conceivable that part of the rigidity device is arranged in a recess in the first pendulum mass and/or the second pendulum mass. With this feature, the building damper can be provided in a particularly compact manner or with the smallest possible installation space.
Vorzugsweise weist die Steifigkeitsvorrichtung eine passive Feder, einen semi-aktiven Hydraulikdämpfer und/oder ein aktives Element, insbesondere einen Elektromotor oder einen Hydraulikaktuator, auf. Dadurch kann der Bauwerksdämpfer beziehungsweise die Steifigkeitsvorrichtung optimal auf die vorliegenden Anforderungen eingestellt werden. The rigidity device preferably has a passive spring, a semi-active hydraulic damper and/or an active element, in particular an electric motor or a hydraulic actuator. As a result, the structural damper or the rigidity device can be optimally adjusted to the requirements at hand.
Vorteilhafterweise ist das erste Pendel als Transversalpendel oder physikalisches Pendel ausgebildet. In der vorliegenden Offenbarung wird unter einem Transversalpendel ein Pendel verstanden, bei dem sich die Pendelmasse nur translatorisch aber nicht rotatorisch bewegt. Bei einem physikalischen Pendel ist diese Kopplung hingegen starr ausgeführt, womit sich bei einem physikalischen Pendel die Masse auch rotatorisch bewegt. Dadurch kann der Bauwerksdämpfer optimal auf die vorliegenden Anforderungen eingestellt werden. Bevorzugt ist das zweite Pendel als Transversalpendel oder physikalisches Pendel ausgebildet ist. In der vorliegenden Offenbarung wird unter einem Transversalpendel ein Pendel verstanden, bei dem sich die Pendelmasse nur translatorisch aber nicht rotatorisch bewegt. Bei einem physikalischen Pendel ist diese Kopplung hingegen starr ausgeführt, womit sich bei einem physikalischen Pendel die Masse auch rotatorisch bewegt. Dadurch kann der Bauwerksdämpfer optimal auf die vorliegenden Anforderungen eingestellt werden. Advantageously, the first pendulum is designed as a transverse pendulum or physical pendulum. In the present disclosure, a transverse pendulum is understood to be a pendulum in which the pendulum mass only moves in a translatory but not in a rotary manner. At a physical pendulum, however, this coupling is rigid, so at a physical pendulum, the mass also moves rotationally. As a result, the structural damper can be optimally adjusted to the requirements at hand. The second pendulum is preferably designed as a transverse pendulum or physical pendulum. In the present disclosure, a transverse pendulum is understood to be a pendulum in which the pendulum mass only moves in a translatory but not in a rotary manner. At a physical pendulum, however, this coupling is rigid, so at a physical pendulum, the mass also moves rotationally. As a result, the structural damper can be optimally adjusted to the requirements at hand.
In einer Fortbildung weist das zweite Pendel eine, vorzugsweise einzelne, Pendelstange auf. Bei einer einzelnen Pendelstange kann diese insbesondere zentral an der zweiten Pendelmasse angeordnet sein. Unter einer zentralen Anordnung wird in der vorliegenden Offenbarung verstanden, dass die Pendelstange in vertikaler Richtung unterhalb des Schwerpunktes an der zweiten Pendelmasse angreift. Diese Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft, wenn das zweite Pendel als physikalisches Pendel ausgebildet ist. In a further development, the second pendulum has a, preferably single, pendulum rod. In the case of a single pendulum rod, this can in particular be arranged centrally on the second pendulum mass. In the present disclosure, a central arrangement is understood to mean that the pendulum rod acts on the second pendulum mass in the vertical direction below the center of gravity. This configuration is particularly advantageous if the second pendulum is designed as a physical pendulum.
Vorzugsweise sind die erste Pendelmasse und die zweite Pendelmasse gelenkig miteinander gekoppelt. Dazu weist die Kopplungsvorrichtung, insbesondere das Führungselement oder das Kopplungselement, bevorzugt ein Gelenk auf, das ein Verkippen der ersten Pendelmasse gegenüber der zweiten Pendelmasse ermöglicht. Besonders bevorzugt weisen auch die Dämpfungsvorrichtung sowie die Steifigkeitsvorrichtung jeweils wenigstens ein Gelenk auf, um ein solches Verkippen nicht zu blockieren. Diese Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft, wenn das erste Pendel als Transversalpendel und das zweite Pendel als physikalisches Pendel ausgebildet ist. In diesem Fall wird nach wie vor eine Auslenkung des insgesamten Pendels ermöglicht. The first pendulum mass and the second pendulum mass are preferably coupled to one another in an articulated manner. For this purpose, the coupling device, in particular the guide element or the coupling element, preferably has a joint, which enables the first pendulum mass to tilt relative to the second pendulum mass. Particularly preferably, the damping device and the rigidity device each have at least one joint so that such tilting is not blocked. This configuration is particularly advantageous if the first pendulum is designed as a transverse pendulum and the second pendulum is designed as a physical pendulum. In this case a deflection of the entire pendulum is still possible.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Bauwerk mit einem oben beschriebenen Bauwerksdämpfer bereitgestellt, wobei das Bauwerk vorzugsweise eine Windkraftanlage, ein Hochhaus oder ein sonstiges schlankes Bauwerk ist. Es handelt sich somit um Bauwerke, bei denen der Einbauraum des Bauwerksdämpfers begrenzt ist. Der Bauwerksdämpfer weist innerhalb des Bauwerks einen reduzierten Einbauraum auf, insbesondere in der Wirkrichtung, und ist vergleichsweise einfach aufgebaut. Auch muss der Bauwerksdämpfer nur noch an seinen zwei Pendelenden am Bauwerk befestigt werden. Ein Anbringen eines Dämpfers zwischen den Pendelmassen und der Bauwerksmasse ist nicht mehr notwendig. Der Bauwerksdämpfer eignet sich somit hervorragend für insbesondere schmale Bauwerke mit spezifischen Anforderungen, wie beispielsweise Windkraftanlagen und Hochhäuser. According to a further aspect of the present invention, a structure is provided with a structure damper as described above, the structure preferably being a wind turbine, a high-rise building or another slender structure. It is therefore a question of structures in which the installation space for the structural damper is limited. The structure damper has a reduced installation space within the structure, in particular in the direction of action, and is constructed in a comparatively simple manner. The structure damper also only has to be attached to the structure at its two pendulum ends. Attaching a damper between the pendulum masses and the building mass is no longer necessary. The structure damper is therefore ideal for particularly narrow structures with specific requirements, such as wind turbines and high-rise buildings.
Im Folgenden werden nun vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand von Figuren schematisch beschrieben, wobei Fig. 1 eine Seitenansicht eines Bauwerksdämpfers gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, bei dem sich die erste Pendelmasse und die zweite Pendelmasse in zentraler Position befinden; Advantageous embodiments of the present invention are now described schematically below with reference to figures, in which: 1 is a side view of a structure damper according to a first embodiment of the present invention, in which the first pendulum mass and the second pendulum mass are in a central position;
Fig. 2 eine Seitenansicht des in Fig. 1 gezeigten Bauwerksdämpfers ist, bei dem sich die erste Pendelmasse und die zweite Pendelmasse in ausgelenkter Position befinden; FIG. 2 is a side view of the structural damper shown in FIG. 1 with the first pendulum mass and the second pendulum mass in the deflected position;
Fig. 3 eine Seitenansicht eines Bauwerksdämpfers gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, bei dem sich die erste Pendelmasse und die zweite Pendelmasse in zentraler Position befinden; 3 is a side view of a structural damper according to a second embodiment of the present invention, in which the first pendulum mass and the second pendulum mass are in a central position;
Fig. 4 eine Seitenansicht des in Fig. 3 gezeigten Bauwerksdämpfers ist, bei dem sich die erste Pendelmasse und die zweite Pendelmasse in ausgelenkter Position befinden; Figure 4 is a side view of the structural damper shown in Figure 3 with the first pendulum mass and the second pendulum mass in the deflected position;
Fig. 5 ein Ausschnitt einer Seitenansicht eines Bauwerksdämpfers gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, bei dem sich die erste Pendelmasse und die zweite Pendelmasse in ausgelenkter Position befinden; 5 is a fragmentary side view of a structural damper according to a third embodiment of the present invention, with the first pendulum mass and the second pendulum mass in the deflected position;
Fig. 6 ein Ausschnitt einer Seitenansicht eines Bauwerksdämpfers gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, bei dem sich die erste Pendelmasse und die zweite Pendelmasse in ausgelenkter Position befinden; 6 is a fragmentary side view of a structural damper according to a fourth embodiment of the present invention, with the first pendulum mass and the second pendulum mass in the deflected position;
Fig. 7 ein Ausschnitt einer Seitenansicht eines Bauwerksdämpfers gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, bei dem sich die erste Pendelmasse und die zweite Pendelmasse in ausgelenkter Position befinden; 7 is a fragmentary side view of a structural damper according to a fifth embodiment of the present invention, with the first pendulum mass and the second pendulum mass in a deflected position;
Fig. 8 ein Ausschnitt einer Seitenansicht eines Bauwerksdämpfers gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, bei dem sich die erste Pendelmasse und die zweite Pendelmasse in ausgelenkter Position befinden; 8 is a fragmentary side view of a structural damper according to a sixth embodiment of the present invention, with the first pendulum mass and the second pendulum mass in a deflected position;
Fig. 9 eine Seitenansicht eines Bauwerksdämpfers gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, bei dem sich die erste Pendelmasse und die zweite Pendelmasse in zentraler Position befinden; 9 is a side view of a structure damper according to a seventh embodiment of the present invention, in which the first pendulum mass and the second pendulum mass are in a central position;
Fig. 10 eine Seitenansicht des in Fig. 9 gezeigten Bauwerksdämpfers ist, bei dem sich die erste Pendelmasse und die zweite Pendelmasse in ausgelenkter Position befinden; Figure 10 is a side view of the structural damper shown in Figure 9 with the first pendulum mass and the second pendulum mass in the deflected position;
Identische Komponenten in den verschiedenen Ausführungsformen werden mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Die Fig. 1 und 2 zeigen jeweils einen Bauwerksdämpfer 1 zum Schutz von Bauwerken gegen Schwingungen gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Bauwerksdämpfer 1 ist innerhalb eines Bauwerks 2 angeordnet und beinhaltet ein erstes Pendel 3 mit einer ersten Pendelmasse 3a sowie ein zweites Pendel 4 mit einer zweiten Pendelmasse 4a. Das Bauwerk 2 ist vorzugsweise eine Windkraftanlage oder ein Hochhaus. Identical components in the different embodiments are identified with the same reference numbers. 1 and 2 each show a structure damper 1 for protecting structures against vibration according to a first embodiment of the present invention. The structure damper 1 is arranged within a structure 2 and contains a first pendulum 3 with a first pendulum mass 3a and a second pendulum 4 with a second pendulum mass 4a. The building 2 is preferably a wind turbine or a high-rise building.
Das erste Pendel 3 ist als hängendes Pendel ausgebildet, dass eine Pendelstangenaufhängung aufweist. Alternativ könnte jedoch auch eine Seilaufhängung verwendet werden. In der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet das erste Pendel 3 zwei Pendelstangen 3b die oberhalb an den beiden seitlichen Enden der ersten Pendelmasse 3a angreifen. Das erste Pendel 3 ist als Transversalpendel ausgebildet. Dazu weist das erste Pendel 3 zwischen den Pendelstangen 3b und dem Bauwerk 2 jeweils ein Gelenk 3c in Form eines Kardangelenks auf. Zudem weist das erste Pendel 3 jeweils zwischen den Pendelstangen 3b und der ersten Pendelmasse 3a ein solches Gelenk 3c auf, um die erste Pendelmasse 3a gelenkig mit den beiden Pendelstangen 3b zu koppeln. The first pendulum 3 is designed as a hanging pendulum that has a pendulum rod suspension. Alternatively, however, a cable suspension could also be used. In the present embodiment, the first pendulum 3 includes two pendulum rods 3b which act above the two lateral ends of the first pendulum mass 3a. The first pendulum 3 is designed as a transverse pendulum. For this purpose, the first pendulum 3 has a joint 3c in the form of a cardan joint between the pendulum rods 3b and the structure 2 in each case. In addition, the first pendulum 3 has such a joint 3c between the pendulum rods 3b and the first pendulum mass 3a in order to articulately couple the first pendulum mass 3a to the two pendulum rods 3b.
Das zweite Pendel 4 ist als inverses oder auch stehendes Pendel ausgebildet. In dieser Ausführungsform beinhaltet das zweite Pendel 4 ebenfalls zwei Pendelstangen 4b die unterhalb an den beiden seitlichen Enden der zweiten Pendelmasse 4a angreifen. Das zweite Pendel 4 ist ebenfalls als Transversalpendel ausgebildet. Dazu weist das zweite Pendel 4 zwischen den Pendelstangen 4b und dem Bauwerk 2 jeweils ein Gelenk 4c in Form eines Kardangelenks auf. Zudem weist das zweite PendelThe second pendulum 4 is designed as an inverse or standing pendulum. In this embodiment, the second pendulum 4 also includes two pendulum rods 4b which act below on the two lateral ends of the second pendulum mass 4a. The second pendulum 4 is also designed as a transverse pendulum. For this purpose, the second pendulum 4 has a joint 4c in the form of a cardan joint between the pendulum rods 4b and the building 2 in each case. In addition, the second pendulum
4 jeweils zwischen den Pendelstangen 4b und der zweiten Pendelmasse 4a ein solches Gelenk 4c auf, um die zweite Pendelmasse 4a gelenkig mit den beiden Pendelstangen 4b zu koppeln. Die erste Pendelmasse 3a ist oberhalb der zweiten Pendelmasse 4a angeordnet. Zudem überlappt die erste Pendelmasse 3a mit der zweiten Pendelmasse 4a in vertikaler Richtung V gesehen. In dem hier gezeigten Beispiel ist die erste Pendelmasse 3a von ihrer räumlichen Dimension in vertikaler Richtung V und ihrem Gewicht größer als die zweite Pendelmasse 4a. Dadurch ist die gesamte Pendelanordnung als besonders stabiles System ausgebildet. 4 has such a joint 4c between the pendulum rods 4b and the second pendulum mass 4a in order to couple the second pendulum mass 4a in an articulated manner to the two pendulum rods 4b. The first pendulum mass 3a is arranged above the second pendulum mass 4a. In addition, the first pendulum mass 3a overlaps with the second pendulum mass 4a seen in the vertical direction V. In the example shown here, the first pendulum mass 3a is larger in terms of its spatial dimension in the vertical direction V and its weight than the second pendulum mass 4a. As a result, the entire pendulum arrangement is designed as a particularly stable system.
Der Bauwerksdämpfer 1 beinhaltet ferner eine Kopplungsvorrichtung 5 die zwischen der ersten Pendelmasse 3a und der zweiten Pendelmasse 4a angeordnet und so ausgebildet ist, dass die erste Pendelmasse 3a mit der zweiten Pendelmasse 4a in einer Wirkrichtung des Bauwerksdämpfers 1 gekoppelt ist und eine relative Bewegung zwischen der ersten Pendelmasse 3a und der zweiten Pendelmasse 4a in einer zur Wirkrichtung angewinkelt verlaufenden Bewegungsrichtung zugelassen wird. In der vorliegenden Ausführungsform verläuft die Wirkrichtung des Bauwerksdämpfers 1 in horizontaler Richtung H und die Bewegungsrichtung in vertikaler Richtung V. Die KopplungsvorrichtungThe structural damper 1 also includes a coupling device 5 which is arranged between the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a and is designed in such a way that the first pendulum mass 3a is coupled to the second pendulum mass 4a in an effective direction of the structural damper 1 and a relative movement between the first Pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a is permitted in a direction of movement running at an angle to the effective direction. In the present embodiment, the effective direction of the building damper 1 runs in the horizontal direction H and the direction of movement in the vertical direction V. The coupling device
5 ist in vertikaler Richtung V zwischen der ersten Pendelmasse 3a und der zweiten Pendelmasse 4a angeordnet. Dazu ist die Kopplungsvorrichtung 5 mit der ersten Pendelmasse 3a und der zweiten Pendelmasse 4a verbunden. Um die erste Pendelmasse 3a mit der zweiten Pendelmasse 4a entsprechend zu koppeln und eine entsprechende relative Bewegung zuzulassen, weist die Kopplungsvorrichtung 5 ein in vertikaler Richtung V wirkendes und angeordnetes Führungselement 5a auf. Ferner beinhaltet die Kopplungsvorrichtung 5 ein Kopplungselement 5b. Die Kopplungsvorrichtung 5 ist in die zweite Pendelmasse 4a integriert. Insbesondere ist das Führungselement 5a in die zweite Pendelmasse 4a integriert. Im vorliegenden Beispiel ist das Führungselement 5a als eine Ausnehmung innerhalb der zweiten Pendelmasse 4a in Form eines vertikalen Führungskanals ausgebildet. Das Kopplungselement 5b ist komplementär zum Führungselement 5a ausgebildet. Insbesondere ist das Kopplungselement 5b als vertikaler Fortsatz vorgesehen und unterhalb der ersten Pendelmasse 3a angebracht, um mit dem Führungselement 5a innerhalb der zweiten Pendelmasse 4a in Eingriff zu kommen. Das Kopplungselement 5b kann innerhalb des Führungselements 5a entlang gleiten, sodass die relative Bewegung in vertikaler Richtung V zwischen der ersten Pendelmasse 3a und der zweiten Pendelmasse 4a durch die Kopplungsvorrichtung 5 geführt wird. Durch den Formschluss zwischen dem Kopplungselement 5b und dem Führungselement 5a wird gleichzeitig sichergestellt, dass die erste Pendelmasse 3a mit der zweiten Pendelmasse 4a in horizontaler Richtung gekoppelt ist. 5 is arranged in the vertical direction V between the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a. For this purpose, the coupling device 5 is connected to the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a. In order to correspondingly couple the first pendulum mass 3a to the second pendulum mass 4a and to permit a corresponding relative movement, the coupling device 5 has a guide element 5a which acts and is arranged in the vertical direction V. Furthermore, the coupling device 5 includes a coupling element 5b. The coupling device 5 is integrated into the second pendulum mass 4a. In particular, the guide element 5a is integrated into the second pendulum mass 4a. In the present example, the guide element 5a is designed as a recess within the second pendulum mass 4a in the form of a vertical guide channel. The coupling element 5b is designed to complement the guide element 5a. In particular, the coupling element 5b is provided as a vertical extension and is attached below the first pendulum mass 3a in order to engage with the guide element 5a inside the second pendulum mass 4a. The coupling element 5b can slide along within the guide element 5a so that the relative movement in the vertical direction V between the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a is guided by the coupling device 5 . The form fit between the coupling element 5b and the guide element 5a simultaneously ensures that the first pendulum mass 3a is coupled to the second pendulum mass 4a in the horizontal direction.
Darüber hinaus weist der Bauwerksdämpfer 1 eine Dämpfungsvorrichtung 6 auf. Die Dämpfungsvorrichtung 6 ist zwischen der ersten Pendelmasse 3a und der zweiten Pendelmasse 4a angeordnet und so ausgebildet, dass die relative Bewegung in vertikaler Richtung V zwischen der ersten Pendelmasse 3a und derzweiten Pendelmasse 4a gedämpft wird. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Dämpfungsvorrichtung 6 in vertikaler Richtung V zwischen der ersten Pendelmasse 3a und der zweiten Pendelmasse 4a angeordnet. Insbesondere ist die Dämpfungsvorrichtung 6 mit der ersten Pendelmasse 3a und der zweiten Pendelmasse 4a verbunden, um eine relative Wirkung zwischen der ersten Pendelmasse 3a und der zweiten Pendelmasse 4a auszuüben. Im gezeigten Beispiel ist die Dämpfungsvorrichtung 6 vertikal ausgerichtet. Ferner ist die Dämpfungsvorrichtung 6 sowohl in die erste Pendelmasse 3a als auch in die zweite Pendelmasse 4a integriert. Dazu ist die Dämpfungsvorrichtung 6 jeweils in einer Ausnehmung in der ersten Pendelmasse 3a und der zweiten Pendelmasse 4a angeordnet. In addition, the structural damper 1 has a damping device 6 . The damping device 6 is arranged between the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a and is designed so that the relative movement in the vertical direction V between the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a is damped. In the present embodiment, the damping device 6 is arranged in the vertical direction V between the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a. In particular, the damping device 6 is connected to the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a in order to exert a relative action between the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a. In the example shown, the damping device 6 is aligned vertically. Furthermore, the damping device 6 is integrated both in the first pendulum mass 3a and in the second pendulum mass 4a. For this purpose, the damping device 6 is arranged in a recess in the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a.
Die Dämpfungsvorrichtung 6 weist linear-viskose Dämpfungseigenschaften auf. Denkbar wäre jedoch auch, dass die Dämpfungsvorrichtung 6 nicht linear-viskose oder aktive Dämpfungseigenschaften beinhaltet. Im vorliegenden Beispiel ist die Dämpfungsvorrichtung 6 als passiver Hydraulikdämpfer ausgebildet. Entsprechend den Dämpfungseigenschaften kann die Dämpfungsvorrichtung 6 aber auch in einer anderen Form ausgebildet sein. So kann die Dämpfungsvorrichtung 6 beispielsweise einen semi-aktiven Hydraulikdämpfer, einen Wirbelstromdämpfer oder ein aktives Element, insbesondere einen Elektromotor oder einen Hydraulik Aktuator, beinhalten. Der Bauwerksdämpfer 1 weist ferner eine Steifigkeitsvorrichtung 7 auf, die zwischen der ersten Pendelmasse 3a und der zweiten Pendelmasse 4a angeordnet ist, um die relative Bewegung in vertikaler Richtung V zwischen der ersten Pendelmasse 3a und der zweiten Pendelmasse 4a zu versteifen. Im vorliegenden Beispiel ist die Steifigkeitsvorrichtung 7 in vertikaler Richtung V zwischen der ersten Pendelmasse 3a und der zweiten Pendelmasse 4a angeordnet. Insbesondere ist die Steifigkeitsvorrichtung 7 sowohl mit der ersten Pendelmasse 3a und der zweiten Pendelmasse 4a verbunden. Ferner ist die Steifigkeitsvorrichtung 7 vertikal ausgerichtet. Bei der gezeigten Ausführungsform ist die Steifigkeitsvorrichtung 7 in die erste Pendelmasse 3a und in die zweite Pendelmasse 4a integriert. Insbesondere ist die Steifigkeitsvorrichtung 7 jeweils in einer Ausnehmung in der ersten Pendelmasse 3a und der zweite Pendelmasse 4a angeordnet. Die Steifigkeitsvorrichtung 7 ist als passive Feder ausgebildet. Die Steifigkeitsvorrichtung 7 kann aber auch einen semi-aktiven Hydraulikdämpfer oder ein aktives Element, insbesondere einen Elektromotor oder Hydraulikaktuator, beinhalten. The damping device 6 has linear viscous damping properties. However, it would also be conceivable for the damping device 6 not to contain linear-viscous or active damping properties. In the present example, the damping device 6 is designed as a passive hydraulic damper. Depending on the damping properties, however, the damping device 6 can also be designed in a different form. For example, the damping device 6 can contain a semi-active hydraulic damper, an eddy current damper or an active element, in particular an electric motor or a hydraulic actuator. The structural damper 1 further comprises a rigidity device 7 which is arranged between the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a in order to stiffen the relative movement in the vertical direction V between the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a. In the present example, the rigidity device 7 is arranged in the vertical direction V between the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a. In particular, the rigidity device 7 is connected to both the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a. Furthermore, the rigidity device 7 is oriented vertically. In the embodiment shown, the rigidity device 7 is integrated into the first pendulum mass 3a and into the second pendulum mass 4a. In particular, the rigidity device 7 is arranged in a recess in the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a. The rigidity device 7 is designed as a passive spring. However, the rigidity device 7 can also contain a semi-active hydraulic damper or an active element, in particular an electric motor or hydraulic actuator.
Anhand der Fig. 1 und 2 wird im Folgenden die Funktionsweise des Bauwerksdämpfers 1 beschrieben. In der Fig. 1 wird der Bauwerksdämpfer 1 in seiner Ausgangslage dargestellt. Das insgesamte Pendel bestehend aus dem ersten Pendel 3 und dem zweiten Pendel 4 befindet sich in einer zentralen Position. Die Fig. 2 zeigt hingegen den Bauwerksdämpfer 1 beziehungsweise das insgesamte Pendel in einer ausgelenkten Position. Sobald Schwingungen in horizontaler Richtung auftreten, werden die erste Pendelmasse 3a und die zweite Pendelmasse 4a horizontal ausgelenkt. Es kommt zu einer horizontalen Auslenkung HA der ersten Pendelmasse 3a und der zweiten Pendelmasse 4a. Wie oben beschrieben, ist die erste Pendelmasse 3a mit der zweiten Pendelmasse 4a in horizontaler Richtung gekoppelt. Eine relative Bewegung in vertikaler Richtung V zwischen der ersten Pendelmasse 3a und der zweiten Pendelmasse 4a wird hingegen zugelassen. So bewegen sich mit der Auslenkung des insgesamten Pendels die erste Pendelmasse 3a und die zweite Pendelmasse 4a in vertikaler Richtung V auseinander. Mit anderen Worten vergrößert sich mit der Auslenkung des insgesamten Pendels der vertikale Abstand VA zwischen der ersten Pendelmasse 3a und der zweiten Pendelmasse 4a. Entsprechend werden die erste Pendelmasse 3a und die zweite Pendelmasse 4a mit dem Zurückschwingen in die zentrale Position in vertikaler Richtung V wieder zueinander bewegt. Der vertikale Abstand VA zwischen der ersten Pendelmasse 3a der zweiten Pendelmasse 4a verringert sich somit wieder. The mode of operation of the building damper 1 is described below with reference to FIGS. In Fig. 1 the building damper 1 is shown in its initial position. The entire pendulum consisting of the first pendulum 3 and the second pendulum 4 is in a central position. 2, on the other hand, shows the structural damper 1 or the entire pendulum in a deflected position. As soon as oscillations occur in the horizontal direction, the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a are deflected horizontally. There is a horizontal deflection HA of the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a. As described above, the first pendulum mass 3a is coupled to the second pendulum mass 4a in the horizontal direction. However, a relative movement in the vertical direction V between the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a is permitted. Thus, with the deflection of the entire pendulum, the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a move apart in the vertical direction V. In other words, the vertical distance VA between the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a increases with the deflection of the entire pendulum. Correspondingly, the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a are moved towards one another again in the vertical direction V with the swinging back into the central position. The vertical distance VA between the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a thus decreases again.
Diese relativen Bewegungen in vertikaler Richtung V zwischen der ersten Pendelmasse 3a und der zweiten Pendelmasse 4a werden durch die Dämpfungsvorrichtung 6 gedämpft und durch die Steifigkeitsvorrichtung 7 versteift. Die Dämpfungsvorrichtung 6 arbeitet proportional zur Relativgeschwindigkeit beziehungsweise Relativverschiebung in vertikaler Richtung V zwischen der ersten Pendelmasse 3a und der zweiten Pendelmasse 4a. Die horizontale Dämpfungskraft auf die erste Pendelmasse 3a und die zweite Pendelmasse 4 entsteht bei der Pendelbewegung in horizontaler Richtung H, da die vertikale Dämpfungskraft mit einer horizontalen Kraftkomponente auf die erste Pendelmasse 3a und die zweite Pendelmasse 4a wirkt. Die Steifigkeitsvorrichtung 7 arbeitet proportional zur Relatiwerschiebung in vertikaler Richtung V zwischen der ersten Pendelmasse 3a und der zweiten Pendelmasse 4a. Die Steifigkeitsvorrichtung 7 erlaubt die Feinabstimmung der natürlichen Frequenz der gekoppelten ersten Pendelmasse 3a und der zweiten Pendelmasse 4a, da durch die horizontale Auslenkung des Pendels die Kraft der Steifigkeitsvorrichtung eine horizontale Komponente auf die erste Pendelmasse 3a und die zweite Pendelmasse 4a ausübt. These relative movements in the vertical direction V between the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a are damped by the damping device 6 and reinforced by the rigidity device 7 . The damping device 6 works proportionally to the relative speed or relative displacement in the vertical direction V between the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a. The horizontal damping force on the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4 arises during the pendulum movement in the horizontal direction H, since the vertical damping force with a horizontal force component on the first Pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a acts. The rigidity device 7 operates in proportion to the relative displacement in the vertical direction V between the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a. The stiffness device 7 allows the natural frequency of the coupled first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a to be fine-tuned, since the force of the stiffness device exerts a horizontal component on the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a due to the horizontal deflection of the pendulum.
Mit der oben beschriebenen Ausgestaltung wird ein verbesserter Bauwerksdämpfer zum Schutz von Bauwerken gegen Schwingungen bereitgestellt, der einen geringen Einbauraum benötigt beziehungsweise besonders kompakt und einfach aufgebaut ist und gleichzeitig zuverlässig arbeitet. With the configuration described above, an improved structure damper for protecting structures against vibrations is provided, which requires little installation space or is constructed in a particularly compact and simple manner and at the same time works reliably.
In den Fig. 3 und 4 wird ein Bauwerksdämpfer 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Fig. 3 zeigt den Bauwerksdämpfer 1 beziehungsweise das insgesamte Pendel in einer zentralen Position. In der Fig. 4 wird das insgesamte Pendel hingegen in einer ausgelenkten Position dargestellt. Der Bauwerksdämpfer 1 der zweiten Ausführungsform entspricht im Wesentlichen dem Bauwerksdämpfer 1 der ersten Ausführungsform. Auf die identischen Komponenten wird im Folgenden nicht weiter eingegangen. Der Bauwerksdämpfer 1 der zweiten Ausführungsform Form unterscheidet sich jedoch dadurch, dass die erste Pendelmasse 3a unterhalb der zweiten Pendelmasse 4a angeordnet ist. Die räumlichen Dimensionen der ersten Pendelmasse 3a und der zweiten Pendelmasse 4a sind entsprechend angepasst, sodass eine Auslenkung des insgesamten Pendels nach wie vor möglich ist. Zudem ist das Führungselement 5a in die erste Pendelmasse 3a integriert und die Kopplungsvorrichtung 5b unterhalb der zweiten Pendelmasse 4a angeordnet. Mit der vorliegenden Ausgestaltung weisen das erste Pendel 3 und das zweite Pendel 4 eine möglichst große Pendellänge bei möglichst kleinem Einbauraum des Bauwerksdämpfers 1 auf. 3 and 4, a structure damper 1 according to a second embodiment of the present invention is shown. 3 shows the structural damper 1 or the entire pendulum in a central position. In FIG. 4, on the other hand, the entire pendulum is shown in a deflected position. The structural damper 1 of the second embodiment essentially corresponds to the structural damper 1 of the first embodiment. The identical components are not discussed further below. However, the structural damper 1 of the second embodiment differs in that the first pendulum mass 3a is arranged below the second pendulum mass 4a. The spatial dimensions of the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a are adjusted accordingly, so that a deflection of the pendulum as a whole is still possible. In addition, the guide element 5a is integrated into the first pendulum mass 3a and the coupling device 5b is arranged below the second pendulum mass 4a. With the present configuration, the first pendulum 3 and the second pendulum 4 have the greatest possible pendulum length with the smallest possible installation space for the structural damper 1 .
Die Funktionsweise des Bauwerksdämpfers 1 entspricht prinzipiell derjenigen der ersten Ausführungsform. Hier ist jedoch der Fall, dass sich bei einer Auslenkung des Pendels in horizontaler Richtung H die erste Pendelmasse 3a und die zweite Pendelmasse 4a in vertikaler Richtung zueinander bewegen. Ferner werden mit der Rückführung des Pendels in die zentrale Position die erste Pendelmasse 3a und die zweite Pendelmasse 4a in vertikaler Richtung V auseinander bewegt. Der vertikale Abstand VA zwischen der ersten Pendelmasse 3a und der zweiten Pendelmasse 4a verhält sich entsprechend. The functioning of the building damper 1 corresponds in principle to that of the first embodiment. Here, however, it is the case that when the pendulum is deflected in the horizontal direction H, the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a move in the vertical direction relative to one another. Further, the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a are moved apart in the vertical direction V with the return of the pendulum to the central position. The vertical distance VA between the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a behaves accordingly.
Die Fig. 5 zeigt ein Bauwerksdämpfer 1 gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Bauwerksdämpfer 1 der dritten Ausführungsform entspricht im Wesentlichen dem Bauwerksdämpfer 1 der ersten Ausführungsform. Auf die identischen Komponenten wird im Folgenden nicht weiter eingegangen. Der Bauwerksdämpfer 1 der dritten Ausführungsform unterscheidet sich jedoch dadurch, dass die Kopplungsvorrichtung 5 einen Endanschlag 5d aufweist. Bei diesem Beispiel weist das Führungselement 5a den Endanschlag 5d auf. Der Endanschlag 5d ist so ausgebildet, dass die relative Bewegung in vertikaler Richtung V zwischen der ersten Pendelmasse 3a und der zweiten Pendelmasse 4a begrenzt ist. Dazu sind das Führungselement 5a und das Kopplungselement 5b T- förmig ausgebildet. Der Endanschlag 5d ist in vertikaler Richtung am oberen Ende des Führungselement 5a in Form einer gelochten Anschlag platte angeordnet, wobei das Kopplungselement 5b durch das entsprechende Loch in der Anschlagplatte geführt wird. Wenn somit das insgesamte Pendel ausgelenkt wird, schlägt mit einer genügend großen Auslenkung des insgesamten Pendels das Kopplungselement 5b in vertikaler Richtung am Endanschlag 5d des Führungselements 5a an. Dadurch kann die maximale horizontale Auslenkung des insgesamten Pendels begrenzt werden. FIG. 5 shows a structural damper 1 according to a third embodiment of the present invention. The structural damper 1 of the third embodiment essentially corresponds to the structural damper 1 of the first embodiment. The identical components are not discussed further below. However, the structural damper 1 of the third embodiment differs in that the coupling device 5 has an end stop 5d. In this example, the guide element 5a has the end stop 5d. The end stop 5d is designed in such a way that the relative movement in the vertical direction V between the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a is limited. For this purpose, the guide element 5a and the coupling element 5b are T-shaped. The end stop 5d is arranged in the vertical direction at the upper end of the guide element 5a in the form of a perforated stop plate, the coupling element 5b being guided through the corresponding hole in the stop plate. If the entire pendulum is thus deflected, the coupling element 5b hits the end stop 5d of the guide element 5a in the vertical direction with a sufficiently large deflection of the entire pendulum. As a result, the maximum horizontal deflection of the entire pendulum can be limited.
Die Fig. 6 zeigt ein Bauwerksdämpfer 1 gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Bauwerksdämpfer 1 der vierten Ausführungsform entspricht im Wesentlichen dem Bauwerksdämpfer 1 der dritten Ausführungsform. Auf die identischen Komponenten wird im Folgenden nicht weiter eingegangen. Der Bauwerksdämpfer 1 der vierten Ausführungsform Form unterscheidet sich jedoch dadurch, dass die Kopplungsvorrichtung 5 anstelle eines Endanschlags eine aktive Stoppvorrichtung 5e aufweist. Die aktive Stoppvorrichtung 5e ist prinzipiell wie der Endanschlag 5d ausgebildet. Die aktive Stoppvorrichtung ist jedoch zusätzlich ausgebildet, um die maximal mögliche relative Bewegung in vertikaler Richtung V zwischen der ersten Pendelmasse 3a und der zweiten Pendelmasse 4a zu begrenzen und gleichzeitig während des Gebrauchszustands des Bauwerksdämpfers 1 zu verändern. Dazu weist die aktive Stoppvorrichtung 5e einen Motor auf, der die vertikale Position der Anschlagplatte innerhalb des Führungselements 5a verändern kann. Beispielsweise kann nach jedem Schwingzyklus des Pendels die Anschlagplatte ein Stück weiter nach unten gefahren werden, sodass die maximal mögliche horizontale Auslenkung immer weiter begrenzt und letztendlich gestoppt wird. 6 shows a structural damper 1 according to a fourth embodiment of the present invention. The structural damper 1 of the fourth embodiment essentially corresponds to the structural damper 1 of the third embodiment. The identical components are not discussed further below. However, the structural damper 1 of the fourth embodiment differs in that the coupling device 5 has an active stop device 5e instead of an end stop. The active stop device 5e is basically designed like the end stop 5d. However, the active stop device is additionally designed to limit the maximum possible relative movement in the vertical direction V between the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a and at the same time to change it while the structural damper 1 is in use. For this purpose, the active stop device 5e has a motor that can change the vertical position of the stop plate within the guide element 5a. For example, after each oscillation cycle of the pendulum, the stop plate can be moved down a little further, so that the maximum possible horizontal deflection is further limited and ultimately stopped.
In der Fig. 7 wird ein Bauwerksdämpfer 1 gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Der Bauwerksdämpfer 1 der fünften Ausführungsform entspricht im Wesentlichen dem Bauwerksdämpfer 1 der zweiten Ausführungsform. Auf die identischen Komponenten wird im Folgenden nicht weiter eingegangen. Der Bauwerksdämpfer 1 der fünften Ausführungsform unterscheidet sich jedoch dadurch, dass auch hier die Kopplungsvorrichtung 5 einen Endanschlag 5d aufweist, der so ausgebildet ist, dass die relative Bewegung in vertikaler Richtung V zwischen der ersten Pendelmasse 3a und der zweiten Pendelmasse 4a begrenzt ist. Bei diesem Beispiel ist das Führungselement 5a als geradliniger Führungskanal innerhalb der ersten Pendelmasse 3a ausgebildet. Das Kopplungselement 5b ist hingegen T-förmig ausgebildet, um innerhalb des Führungselements 5a in vertikaler Richtung V geführt zu werden. Der Endanschlag 5d ist am vertikalen unteren Ende des Führungselements 5a angeordnet. Ferner ist der Endanschlag 5d als durchgehende Anschlagplatte ausgebildet. Wenn somit das insgesamte Pendel ausgelenkt wird, schlägt mit einer genügend großen Auslenkung des insgesamten Pendels das Kopplungselement 5b in vertikaler Richtung am Endanschlag 5d des Führungselements 5a an. Dadurch kann die maximale horizontale Auslenkung des insgesamten Pendels begrenzt werden. Die Fig. 8 zeigt ein Bauwerksdämpfer 1 gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Bauwerksdämpfer 1 der sechsten Ausführungsform entspricht im Wesentlichen dem Bauwerksdämpfer 1 der fünften Ausführungsform. Auf die identischen Komponenten wird im Folgenden nicht weiter eingegangen. Der Bauwerksdämpfer 1 der sechsten Ausführungsform Form unterscheidet sich jedoch dadurch, dass die Kopplungsvorrichtung 5 anstelle eines Endanschlags eine aktive Stoppvorrichtung 5e aufweist. Die aktive Stoppvorrichtung 5e ist prinzipiell wir der Endanschlag 5d ausgebildet. Die aktive Stoppvorrichtung 5e ist jedoch zudem ausgebildet, um die maximal mögliche relative Bewegung in vertikaler Richtung V zwischen der ersten Pendelmasse 3a und der zweiten Pendelmasse 4a zu begrenzen und gleichzeitig während des Gebrauchszustands des Bauwerksdämpfers 1 zu verändern. Dazu weist die aktive Stoppvorrichtung 5e einen Motor auf, der die vertikale Position der Anschlagplatte innerhalb des Führungselements 5a verändern kann. Beispielsweise kann nach jedem Schwingzyklus des Pendels die Anschlagplatte ein Stück weiter nach oben gefahren werden, sodass die maximal mögliche horizontale Auslenkung immer weiter begrenzt und letztendlich gestoppt wird. 7 shows a building damper 1 according to a fifth embodiment of the present invention. The structural damper 1 of the fifth embodiment essentially corresponds to the structural damper 1 of the second embodiment. The identical components are not discussed further below. However, the structural damper 1 of the fifth embodiment differs in that here too the coupling device 5 has an end stop 5d which is designed such that the relative movement in the vertical direction V between the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a is limited. In this example, the guide element 5a is designed as a straight guide channel within the first pendulum mass 3a. The coupling element 5b, on the other hand, is T-shaped in order to be guided in the vertical direction V within the guide element 5a. The end stop 5d is arranged at the vertical lower end of the guide element 5a. Furthermore, the end stop 5d is designed as a continuous stop plate. If the entire pendulum is thus deflected, the coupling element 5b hits the end stop 5d of the guide element 5a in the vertical direction with a sufficiently large deflection of the entire pendulum. As a result, the maximum horizontal deflection of the entire pendulum can be limited. 8 shows a structural damper 1 according to a sixth embodiment of the present invention. The structural damper 1 of the sixth embodiment essentially corresponds to the structural damper 1 of the fifth embodiment. The identical components are not discussed further below. However, the structural damper 1 of the sixth form of embodiment differs in that the coupling device 5 has an active stop device 5e instead of an end stop. In principle, the active stopping device 5e is formed as the end stop 5d. However, the active stop device 5e is also designed to limit the maximum possible relative movement in the vertical direction V between the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a and at the same time to change it while the structural damper 1 is in use. For this purpose, the active stop device 5e has a motor that can change the vertical position of the stop plate within the guide element 5a. For example, after each oscillation cycle of the pendulum, the stop plate can be moved up a little further, so that the maximum possible horizontal deflection is increasingly limited and ultimately stopped.
In den Fig. 9 und 10 wird ein Bauwerksdämpfer 1 gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Fig. 9 zeigt das insgesamte Pendel in der zentralen Ruheposition. In Fig. 10 wird hingegen das insgesamte Pendel in einer ausgelenkten Position veranschaulicht. Der Bauwerksdämpfer 1 der siebten Ausführungsform entspricht im Wesentlichen dem Bauwerksdämpfer 1 der ersten Ausführungsform. Auf die identischen Komponenten wird im Folgenden nicht weiter eingegangen. Der Bauwerksdämpfer 1 der siebten Ausführungsform unterscheidet sich jedoch dadurch, dass das zweite Pendel 4 als physikalisches Pendel ausgebildet ist. Dazu weist das zweite Pendel 4 eine einzelne Pendelstange 4b auf, die starr und zentral unterhalb der zweiten Pendelmasse 4a angebracht ist. 9 and 10, a structure damper 1 according to a seventh embodiment of the present invention is shown. 9 shows the entire pendulum in the central rest position. In Fig. 10, on the other hand, the entire pendulum is illustrated in a deflected position. The structural damper 1 of the seventh embodiment essentially corresponds to the structural damper 1 of the first embodiment. The identical components are not discussed further below. However, the building damper 1 of the seventh embodiment differs in that the second pendulum 4 is designed as a physical pendulum. For this purpose, the second pendulum 4 has a single pendulum rod 4b, which is attached rigidly and centrally below the second pendulum mass 4a.
Darüber hinaus ist die erste Pendelmasse 3a gelenkig mit der zweiten Pendelmasse 4a gekoppelt. Hierfür weist die Kopplungsvorrichtung 5 ein Gelenk 5c in Form eines Kardangelenks auf. Im vorliegenden Beispiel ist das Gelenk 5c zwischen dem Kopplungselement 5b und der ersten Pendelmasse 3a angeordnet. Ferner weisen die Dämpfungsvorrichtung 6 und die Steifigkeitsvorrichtung 7 jeweils zwei Gelenke 6a und 7a auf, um die gelenkige Kopplung der ersten Pendelmasse 3a mit der zweiten Pendelmasse 4a zu ermöglichen. In dieser Ausführungsform ist die Dämpfungsvorrichtung 6 in vertikaler Richtung V seitlich an der ersten Pendelmasse 3a und der zweiten Pendelmasse 4a angeordnet. Dazu weist die erste Pendelmasse 3a einen seitlichen Fortsatz 3d und die zweite Pendelmasse 4a einen seitlichen Fortsatz 4d auf. Die Dämpfungsvorrichtung 6 ist in vertikaler Richtung V zwischen dem seitlichen Fortsatz 3d der ersten Pendelmasse 3a und dem seitlichen Fortsatz 4d der zweiten Pendelmasse 4a über jeweils ein Gelenk 6a angeordnet. Auch die Steifigkeitsvorrichtung 7 ist in vertikaler Richtung V seitlich an der ersten Pendelmasse 3a und der zweiten Pendelmasse 4a angeordnet. Dazu weist die erste Pendelmasse 3a einen weiteren seitlichen Fortsatz 3d und die zweite Pendelmasse 4a einen weiteren seitlichen Fortsatz 4d auf. Die Steifigkeitsvorrichtung 7 ist in vertikaler Richtung V zwischen dem seitlichen Fortsatz 3d der ersten Pendelmasse 3a und dem seitlichen Fortsatz 4d der zweiten Pendelmasse 4a über jeweils ein Gelenk 7a angeordnet. In addition, the first pendulum mass 3a is coupled in an articulated manner to the second pendulum mass 4a. For this purpose, the coupling device 5 has a joint 5c in the form of a cardan joint. In the present example, the joint 5c is arranged between the coupling element 5b and the first pendulum mass 3a. Furthermore, the damping device 6 and the rigidity device 7 each have two joints 6a and 7a in order to enable the articulated coupling of the first pendulum mass 3a to the second pendulum mass 4a. In this embodiment, the damping device 6 is arranged laterally in the vertical direction V on the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a. For this purpose, the first pendulum mass 3a has a lateral extension 3d and the second pendulum mass 4a has a lateral extension 4d. The damping device 6 is arranged in the vertical direction V between the lateral extension 3d of the first pendulum mass 3a and the lateral extension 4d of the second pendulum mass 4a via a respective joint 6a. The rigidity device 7 is also arranged laterally in the vertical direction V on the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a. For this purpose, the first pendulum mass 3a has a further lateral extension 3d and the second pendulum mass 4a has a further lateral extension 4d. The rigidity device 7 is arranged in the vertical direction V between the lateral extension 3d of the first pendulum mass 3a and the lateral extension 4d of the second pendulum mass 4a via a respective joint 7a.
Die Funktionsweise des Bauwerksdämpfers 1 entspricht prinzipiell derjenigen der ersten Ausführungsform. Hier ist jedoch der Fall, dass bei einer Auslenkung des Pendels in horizontaler Richtung H die erste Pendelmasse 3a gegenüber der zweiten Pendelmasse 4a zusätzlich verkippt wird, siehe Fig. 10. Die relativen Verschiebungen beziehungsweise relativen Geschwindigkeiten in vertikaler Richtung V zwischen der ersten Pendelmasse 3a und der zweiten Pendelmasse 4a im Bereich der Dämpfungsvorrichtung 6 und der Steifigkeitsvorrichtung 7 sind somit nicht identisch. Nach der horizontalen Auslenkung HA des insgesamten Pendels ist der vertikale Abstand VA zwischen den Fortsätzen 3d und 4d im Bereich der Dämpfungsvorrichtung 6 und der Steifigkeitsvorrichtung 7 verschieden groß angewachsen. The functioning of the building damper 1 corresponds in principle to that of the first embodiment. Here, however, it is the case that when the pendulum is deflected in the horizontal direction H, the first pendulum mass 3a is also tilted in relation to the second pendulum mass 4a, see Fig. 10. The relative displacements or relative speeds in the vertical direction V between the first pendulum mass 3a and the second pendulum mass 4a in the area of the damping device 6 and the rigidity device 7 are therefore not identical. After the horizontal deflection HA of the entire pendulum, the vertical distance VA between the extensions 3d and 4d in the area of the damping device 6 and the rigidity device 7 has grown to different extents.
Letztendlich wird ein verbesserter Bauwerksdämpfer zum Schutz von Bauwerken gegen Schwingungen bereitgestellt, der einen geringen Einbauraum benötigt beziehungsweise besonders kompakt und einfach aufgebaut ist und gleichzeitig zuverlässig arbeitet. Ultimately, an improved structure damper for protecting structures against vibrations is provided, which requires little installation space or is constructed in a particularly compact and simple manner and at the same time works reliably.
BEZUGSZEICHEN REFERENCE MARKS
1 Bauwerksdämpfer 1 structure damper
2 Bauwerk 2 structure
3 Erstes Pendel 3 First pendulum
3a Erste Pendelmasse 3a First pendulum mass
3b Pendelstange 3b pendulum rod
3c Gelenk 3c joint
3d Seitlicher Fortsatz 3d lateral process
4 Zweites Pendel 4 Second pendulum
4a Zweite Pendelmasse 4a Second pendulum mass
4b Pendelstange 4b pendulum rod
4c Gelenk 4c joint
4d Seitlicher Fortsatz 4d Lateral process
5 Kopplungsvorrichtung 5 coupling device
5a Führungselement 5a guide element
5b Kopplungselement 5b coupling element
5c Gelenk 5c joint
5d Endanschlag 5d end stop
5e Aktive Stoppvorrichtung 5e Active stopping device
6 Dämpfungsvorrichtung 6 damping device
6a Gelenk 6a joint
7 Ste ifig keitsvorrichtu ng 7a Gelenk 7 rigidity device 7a joint
H Horizontale Richtung H Horizontal direction
HA Horizontale Auslenkung HA Horizontal deflection
V Vertikale Richtung VA Vertikaler Abstand V Vertical direction VA Vertical distance

Claims

ANSPRÜCHE Bauwerksdämpfer (1) zum Schutz von Bauwerken gegen Schwingungen, der: ein erstes Pendel (3) mit einer ersten Pendelmasse (3a); ein zweites Pendel (4) mit einer zweiten Pendelmasse (4a); eine Kopplungsvorrichtung (5); und eine Dämpfungsvorrichtung (6) aufweist, wobei die Kopplungsvorrichtung (5) zwischen der ersten Pendelmasse (3a) und der zweiten Pendelmasse (4a) angeordnet und so ausgebildet ist, dass die erste Pendelmasse (3a) mit der zweiten Pendelmasse (4a) in einer Wirkrichtung des Bauwerksdämpfers (1) gekoppelt ist und eine relative Bewegung zwischen der ersten Pendelmasse (3a) und der zweiten Pendelmasse (4a) in einer zur Wirkrichtung angewinkelt verlaufenden Bewegungsrichtung zugelassen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsvorrichtung (6) zwischen der ersten Pendelmasse (3a) und der zweiten Pendelmasse (4a) angeordnet und so ausgebildet ist, dass die relative Bewegung in der Bewegungsrichtung zwischen der ersten Pendelmasse (3a) und der zweiten Pendelmasse (4a) gedämpft wird. Bauwerksdämpfer (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkrichtung des Bauwerksdämpfers (1) eine horizontale Komponente aufweist oder in horizontaler Richtung (H) verläuft. Bauwerksdämpfer (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsrichtung eine vertikale Komponente aufweist oder in vertikaler Richtung (V) verläuft. Bauwerksdämpfer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Pendel (3) ein hängendes Pendel ist, das vorzugsweise eine Seilaufhängung oder Pendelstangenaufhängung aufweist. Bauwerksdämpfer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Pendel (4) ein inverses Pendel, insbesondere ein stehendes Pendel, ist. Bauwerksdämpfer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Pendelmasse (3a) in der Bewegungsrichtung unterhalb oder oberhalb der zweiten Pendelmasse (4a) angeordnet ist. Bauwerksdämpfer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungsvorrichtung (5) in der Bewegungsrichtung zwischen der ersten Pendelmasse (3a) und der zweiten Pendelmasse (4a) angeordnet ist. Bauwerksdämpfer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dass die Kopplungsvorrichtung (5) in die erste Pendelmasse (3a) und/oder die zweite Pendelmasse (4a) integriert ist. Bauwerksdämpfer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungsvorrichtung (5) ein, vorzugsweise in der Bewegungsrichtung wirkendes und/oder angeordnetes, Führungselement (5a) aufweist. Bauwerksdämpfer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungsvorrichtung (5) einen Endanschlag (5d) aufweist, der so ausgebildet ist, dass die relative Bewegung in der Bewegungsrichtung zwischen der ersten Pendelmasse (3a) und der zweiten Pendelmasse (4a) begrenzt ist. Bauwerksdämpfer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungsvorrichtung (5) eine aktive Stoppvorrichtung (5e) aufweist, die ausgebildet ist, um eine maximal mögliche relative Bewegung in der Bewegungsrichtung zwischen der ersten Pendelmasse (3a) und der zweiten Pendelmasse (4a) zu begrenzen und, vorzugsweise während eines Gebrauchszustands der Bauwerksdämpfers (1), zu verändern. Bauwerksdämpfer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsvorrichtung (6) in der Bewegungsrichtung zwischen der ersten Pendelmasse (3a) und der zweiten Pendelmasse (4a) angeordnet ist. Bauwerksdämpfer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsvorrichtung (6) in der Bewegungsrichtung seitlich an der ersten Pendelmasse (3a) und/oder der zweiten Pendelmasse (4a) angeordnet ist. Bauwerksdämpfer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsvorrichtung (6) in die erste Pendelmasse (3a) und/oder die zweite Pendelmasse (4a) integriert ist. Bauwerksdämpfer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsvorrichtung (6) linear-viskose, nicht linear-viskose oder aktive Dämpfungseigenschaften aufweist. Bauwerksdämpfer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsvorrichtung (6) einen passiven Hydraulikdämpfer, einen semi-aktiven Hydraulikdämpfer, einen Wirbelstromdämpfer und/oder ein aktives Element, insbesondere einen Elektromotor oder einen Hydraulikaktuator, aufweist. Bauwerksdämpfer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bauwerksdämpfer (1) eine Steifigkeitsvorrichtung (7) aufweist, die zwischen der ersten Pendelmasse (3a) und der zweiten Pendelmasse (4a) angeordnet ist, um die relative Bewegung in der Bewegungsrichtung zwischen der ersten Pendelmasse (3a) und der zweiten Pendelmasse (4a) zu versteifen. Bauwerksdämpfer (1) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Steifigkeitsvorrichtung (7) in der Bewegungsrichtung zwischen der ersten Pendelmasse (3a) und der zweiten Pendelmasse (4a) angeordnet ist. Bauwerksdämpfer (1) nach Anspruch 17 oder 178 dadurch gekennzeichnet, dass die Steifigkeitsvorrichtung (7) in der Bewegungsrichtung seitlich an der ersten Pendelmasse (3a) und/oder der zweiten Pendelmasse (4a) angeordnet ist. Bauwerksdämpfer (1) nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass 21 die Steifigkeitsvorrichtung (7) in die erste Pendelmasse (3a) und/oder die zweite Pendelmasse (4a) integriert ist. Bauwerksdämpfer (1) nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Steifigkeitsvorrichtung (7) eine passive Feder, einen semi-aktiven Hydraulikdämpfer und/oder ein aktives Element, insbesondere einen Elektromotor oder einen Hydraulikaktuator, aufweist. Bauwerksdämpfer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Pendel (3) als Transversalpendel oder physikalisches Pendel ausgebildet ist. Bauwerksdämpfer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Pendel (4) als Transversalpendel oder physikalisches Pendel ausgebildet ist. Bauwerksdämpfer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Pendel (4) eine, vorzugsweise einzelne, Pendelstange (4b) aufweist. Bauwerksdämpfer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Pendelmasse (3a) und die zweite Pendelmasse (4a) gelenkig miteinander gekoppelt sind. Bauwerk (2) mit einem Bauwerksdämpfer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bauwerk (2) vorzugsweise eine Windkraftanlage oder ein Hochhaus ist. CLAIMS Structure damper (1) for protecting structures against vibrations, comprising: a first pendulum (3) with a first pendulum mass (3a); a second pendulum (4) with a second pendulum mass (4a); a coupling device (5); and a damping device (6), wherein the coupling device (5) is arranged between the first pendulum mass (3a) and the second pendulum mass (4a) and is designed in such a way that the first pendulum mass (3a) and the second pendulum mass (4a) are in one is coupled to the direction of action of the structural damper (1) and a relative movement between the first pendulum mass (3a) and the second pendulum mass (4a) is permitted in a direction of movement running at an angle to the direction of action, characterized in that the damping device (6) between the first pendulum mass ( 3a) and the second pendulum mass (4a) and is designed such that the relative movement in the direction of movement between the first pendulum mass (3a) and the second pendulum mass (4a) is damped. Structure damper (1) according to claim 1, characterized in that the effective direction of the structure damper (1) has a horizontal component or runs in the horizontal direction (H). Structure damper (1) according to Claim 1 or 2, characterized in that the direction of movement has a vertical component or runs in the vertical direction (V). Structure damper (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the first pendulum (3) is a hanging pendulum which preferably has a cable suspension or pendulum rod suspension. Structure damper (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the second pendulum (4) is an inverse pendulum, in particular a standing pendulum. Structure damper (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the first pendulum mass (3a) is arranged below or above the second pendulum mass (4a) in the direction of movement. Structure damper (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the coupling device (5) is arranged in the direction of movement between the first pendulum mass (3a) and the second pendulum mass (4a). Structure damper (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the coupling device (5) is integrated into the first pendulum mass (3a) and/or the second pendulum mass (4a). Structure damper (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the coupling device (5) has a guide element (5a) which preferably acts and/or is arranged in the direction of movement. Structure damper (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the coupling device (5) has an end stop (5d) which is designed in such a way that the relative movement in the direction of movement between the first pendulum mass (3a) and the second pendulum mass ( 4a) is limited. Structure damper (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the coupling device (5) has an active stop device (5e) which is designed to limit a maximum possible relative movement in the direction of movement between the first pendulum mass (3a) and the second To limit the pendulum mass (4a) and to change it, preferably during a state of use of the structural damper (1). Structure damper (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the damping device (6) is arranged in the direction of movement between the first pendulum mass (3a) and the second pendulum mass (4a). Structure damper (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the damping device (6) is arranged laterally on the first pendulum mass (3a) and/or the second pendulum mass (4a) in the direction of movement. Structure damper (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the damping device (6) is integrated into the first pendulum mass (3a) and/or the second pendulum mass (4a). Structural damper (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the damping device (6) has linear-viscous, non-linear-viscous or active damping properties. Structural damper (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the damping device (6) has a passive hydraulic damper, a semi-active hydraulic damper, an eddy current damper and/or an active element, in particular an electric motor or a hydraulic actuator. Structure damper (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the structure damper (1) has a rigidity device (7) which is arranged between the first pendulum mass (3a) and the second pendulum mass (4a) in order to limit the relative movement in the To stiffen the direction of movement between the first pendulum mass (3a) and the second pendulum mass (4a). Structure damper (1) according to Claim 17, characterized in that the rigidity device (7) is arranged in the direction of movement between the first pendulum mass (3a) and the second pendulum mass (4a). Structure damper (1) according to Claim 17 or 178, characterized in that the rigidity device (7) is arranged laterally on the first pendulum mass (3a) and/or the second pendulum mass (4a) in the direction of movement. Structure damper (1) according to one of Claims 17 to 19, characterized in that 21 the rigidity device (7) is integrated into the first pendulum mass (3a) and/or the second pendulum mass (4a). Structure damper (1) according to one of Claims 17 to 20, characterized in that the rigidity device (7) has a passive spring, a semi-active hydraulic damper and/or an active element, in particular an electric motor or a hydraulic actuator. Structure damper (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the first pendulum (3) is designed as a transverse pendulum or physical pendulum. Structure damper (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the second pendulum (4) is designed as a transverse pendulum or physical pendulum. Structure damper (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the second pendulum (4) has a, preferably individual, pendulum rod (4b). Structure damper (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the first pendulum mass (3a) and the second pendulum mass (4a) are coupled to one another in an articulated manner. Structure (2) with a structure damper (1) according to one of the preceding claims, wherein the structure (2) is preferably a wind turbine or a high-rise building.
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