Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Damit Brücken nicht ins Schwingen kommen - geregelte Schwingungsdämpfer für die "Franjo Tudjmann Bridge"

26.07.2006
Unerwünschte Brückenschwingungen entstehen vor allem durch Wind, Regen oder Verkehr. Winterstürme haben im März 2005 und 2006 die Seile der "Franjo Tudjmann Bridge" in Dubrovnik zu derart heftigen Schwingungen angeregt, dass Schäden entstanden. Die Bauherrschaft beschloss deshalb, geregelte Schwingungsdämpfer einzubauen. Ende Juni untersuchte ein Team unter Beteiligung von Empa-Forschern vor Ort, wie stark die eingebauten Dämpfer die Seilschwingungen der Brücke reduzieren. Erste Messungen zeigen: Die Seile schwingen bis zu zehn Mal weniger stark - von Spitzenwerten um die 2 Meter auf nur mehr rund 20 Zentimeter Ausschlag. Die "Franjo Tudjmann Bridge" ist damit die erste Schrägseilbrücke weltweit, an welcher Feedback-geregelte "magnetorheologische Fluiddämpfer" kommerziell eingesetzt und getestet wurden

Die 2001 fertig gestellte "Franjo Tudjman Bridge" überbrückt nördlich von Dubrovnik (Kroatien) einen ca. 6 Kilometer langen Meeresarm. Die asymmetrische Schrägseilbrücke mit ihrem 143 Meter hohen Pylon wird von zwei Mal 19 Seilen gehalten - die längsten davon sind mehr als 220 Meter lang. Besonders die längeren Seile schwangen im März 2005 und 06 bei Winterstürmen mit feuchtem Schneefall und Windgeschwindigkeiten von 110 Kilometern pro Stunde mit einer Amplitude in Seilmitte von bis zu 2 Metern. Zu den grossen Schwingamplituden kam es vermutlich, weil der haftende Schnee dem Seilquerschnitt ein Tropfenprofil verlieh und damit die Auf- und Abtriebskräfte durch den Wind deutlich vergrösserte.

Magnetorhelogische Dämpfer - durch eine Zusammenarbeit zwischen Empa und ihren Industriepartnern

Der Brückenbetreiber "Croatian Roads" und der Seilhersteller "DYWIDAG-Systems" entschieden daher 2005, von der Münchner Firma "Maurer Söhne" ein Seildämpfungssystem einbauen zu lassen. Dieses sollte einerseits verhindern, dass die Brücke bei mittleren Windgeschwindigkeiten für den Verkehr gesperrt werden muss; andererseits sollen Materialschäden der Seile an ihrer Verankerung vermieden und somit die Tragsicherheit der Brücke gewährleistet werden. Zum ersten Mal überhaupt kommt ein System mit so genannten magnetorheologischen Fluiddämpfern (MR-Dämpfer) zum kommerziellen Einsatz. Diese Dämpfer passen sich den Schwingungen an: Ein Regelalgorithmus verändert die Dämpfungskraft abhängig von den momentanen Seilschwingungen. Das heisst: Je heftiger die Seile auf und ab schwingen, desto grösser ist die Dämpferkraft. Da MR-Dämpfer auch bei Stromausfall auf der Brücke mit ihrer Grunddämpfungskraft arbeiten, ist ein solches System ausfallsicher. Die MR-Dämpfer der "Franjo Tudjman Bridge" sind senkrecht zwischen Brückendeck und Seil auf ca. 3.5 Metern über dem Brückendeck an den Seilen befestigt. Der regelbare Kraftbereich der MR-Dämpfer wurde an der Empa-Abteilung "Ingenieur-Strukturen" von Felix Weber auf die tatsächlichen Gegebenheiten vor Ort abgestimmt. Der Regelalgorithmus wurde ebenfalls an der Empa entwickelt und am Seilmodell in der Bauhalle in Dübendorf getestet und optimiert.

... mehr zu:
»Brücke »Schwingung »Wind

"Real-life"-Untersuchungen vor Ort

Die Messungen auf der "Franjo Tudjman Bridge" zielten zum einen darauf ab zu bestimmen, wie stark die MR-Dämpfer die Seile tatsächlich bedämpfen; zum anderen sollte der Regelalgorithmus auf die spezifischen Brückeneigenschaften eingestellt werden. Dazu wurden die Seile zuerst ohne und dann mit MR-Dämpfer von Hand in Schwingung versetzt. Gemessen wurden Seilschwingung, die Bewegung des Dämpferkolbens und die durch LKW-Verkehr verursachte Schwingung des Brückendecks. Die Versuche zeigten, dass die Eigendämpfung der Seile - also ohne Dämpfer - eher an der unteren Grenze der üblichen Dämpfung von Schrägseilen liegt, während die Seile mit geregelten MR-Dämpfern rund zehn Mal stärker gedämpft sind. "Wir waren erstaunt, wie stark die MR-Dämpfer die Seile bedämpfen, denn eine Erhöhung der Dämpfung um den Faktor 10 entspricht in etwa einem Dämpferwirkungsgrad von 70%, was sehr hoch ist."

Gemäss Erfahrungswerten sollte dies genügen, die Seile der "Franjo Tudjman Bridge" in Zukunft selbst bei starkem Wind mit feuchtem Schneefall nur noch mit kleinen Amplituden schwingen zu lassen, die die Tragsicherheit der Brücke nicht beeinträchtigen. Überschlagsrechnungen zeigen, dass die Seilamplituden für dieses "worst-case-Szenario" maximal 15 bis 20 Zentimeter betragen sollten.

Nächste Projekte

Als nächstes wird auf der "Franjo Tudjman Bridge" ein Monitoring-System eingebaut, welches Schwingungsdaten aufzeichnet und über das die Dämpfung direkt via Internet - also praktisch per Fernbedienung - verändert werden kann. Während der Einbau des von der Empa und Maurer entwickelten adaptiven Dämpfungssystems in Dubrovnik fast abgeschlossen ist, stehen bereits weitere 48 MR- und 224 Öldämpfer an der Empa für ihren Einsatz bereit: Sie sollen die chinesische "Sutong-Brücke" über den Yangtse dereinst vor Schwingungen bewahren. Bei der "Sutong-Brücke" handelt es sich um die Schrägseilbrücke mit der grössten freien Spannweite zwischen zwei Pylonen weltweit; ihre Fertigstellung ist für 2007 geplant. In den nächsten Monaten werden diese Dämpfer mitsamt Regelung an der Empa getestet, um nach weiteren Tests in China an der Brücke eingebaut zu werden.

Redaktion

- Martina Peter, Abt. Kommunikation, Tel. +41 44 823 49 87,
E-mail martina.peter@empa.ch
Fachliche Ansprechpersonen
- Dr. Felix Weber, Abt. Ingenieur-Strukturen, Tel. +41 44 823 45 36,
E-mail felix.weber@empa.ch
- Prof. Dr. Masoud Motavalli, Abt. Ingenieur-Strukturen, Tel. +41 44 823 41 16
E-mail masoud.motavalli@empa.ch

Martina Peter | idw
Weitere Informationen:
http://www.empa.ch

Weitere Berichte zu: Brücke Schwingung Wind

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Architektur Bauwesen:

nachricht Doppelhaus mal anders - Elegantes Glas-Ensemble am Hang
02.05.2017 | Bau-Fritz GmbH & Co. KG, seit 1896

nachricht Bauübergabe der ALMA-Residencia
26.04.2017 | Max-Planck-Institut für Astronomie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Architektur Bauwesen >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Neue Methode für die Datenübertragung mit Licht

Der steigende Bedarf an schneller, leistungsfähiger Datenübertragung erfordert die Entwicklung neuer Verfahren zur verlustarmen und störungsfreien Übermittlung von optischen Informationssignalen. Wissenschaftler der Universität Johannesburg, des Instituts für Angewandte Optik der Friedrich-Schiller-Universität Jena und des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien Jena (Leibniz-IPHT) präsentieren im Fachblatt „Journal of Optics“ eine neue Möglichkeit, glasfaserbasierte und kabellose optische Datenübertragung effizient miteinander zu verbinden.

Dank des Internets können wir in Sekundenbruchteilen mit Menschen rund um den Globus in Kontakt treten. Damit die Kommunikation reibungslos funktioniert,...

Im Focus: Strathclyde-led research develops world's highest gain high-power laser amplifier

The world's highest gain high power laser amplifier - by many orders of magnitude - has been developed in research led at the University of Strathclyde.

The researchers demonstrated the feasibility of using plasma to amplify short laser pulses of picojoule-level energy up to 100 millijoules, which is a 'gain'...

Im Focus: Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

Staphylococcus aureus ist aufgrund häufiger Resistenzen gegenüber vielen Antibiotika ein gefürchteter Erreger (MRSA) insbesondere bei Krankenhaus-Infektionen. Forscher des Paul-Ehrlich-Instituts haben immunologische Prozesse identifiziert, die eine erfolgreiche körpereigene, gegen den Erreger gerichtete Abwehr verhindern. Die Forscher konnten zeigen, dass sich durch Übertragung von Protein oder Boten-RNA (mRNA, messenger RNA) des Erregers auf Immunzellen die Immunantwort in Richtung einer aktiven Erregerabwehr verschieben lässt. Dies könnte für die Entwicklung eines wirksamen Impfstoffs bedeutsam sein. Darüber berichtet PLOS Pathogens in seiner Online-Ausgabe vom 25.05.2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) ist ein Bakterium, das bei weit über der Hälfte der Erwachsenen Haut und Schleimhäute besiedelt und dabei normalerweise keine...

Im Focus: Can the immune system be boosted against Staphylococcus aureus by delivery of messenger RNA?

Staphylococcus aureus is a feared pathogen (MRSA, multi-resistant S. aureus) due to frequent resistances against many antibiotics, especially in hospital infections. Researchers at the Paul-Ehrlich-Institut have identified immunological processes that prevent a successful immune response directed against the pathogenic agent. The delivery of bacterial proteins with RNA adjuvant or messenger RNA (mRNA) into immune cells allows the re-direction of the immune response towards an active defense against S. aureus. This could be of significant importance for the development of an effective vaccine. PLOS Pathogens has published these research results online on 25 May 2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) is a bacterium that colonizes by far more than half of the skin and the mucosa of adults, usually without causing infections....

Im Focus: Orientierungslauf im Mikrokosmos

Physiker der Universität Würzburg können auf Knopfdruck einzelne Lichtteilchen erzeugen, die einander ähneln wie ein Ei dem anderen. Zwei neue Studien zeigen nun, welches Potenzial diese Methode hat.

Der Quantencomputer beflügelt seit Jahrzehnten die Phantasie der Wissenschaftler: Er beruht auf grundlegend anderen Phänomenen als ein herkömmlicher Rechner....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Lebensdauer alternder Brücken - prüfen und vorausschauen

29.05.2017 | Veranstaltungen

49. eucen-Konferenz zum Thema Lebenslanges Lernen an Universitäten

29.05.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz an der Schnittstelle von Literatur, Kultur und Wirtschaft

29.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Intelligente Sensoren mit System

29.05.2017 | Messenachrichten

Geckos kommunizieren überraschend flexibel

29.05.2017 | Biowissenschaften Chemie

1,5 Millionen Euro für vier neue „Innovative Training Networks” an der Universität Hamburg

29.05.2017 | Förderungen Preise