Semi-aktives Flüssigkeitsdämpfungs- system für Bauwerke - S-TLCD

 

Ansprechpartner: O. Altay, B. Merkian

Bauwerke müssen während ihrer gesamten Nutzungsdauer natürlichen und anthropogenen Einflüssen standhalten. Im ungünstigsten Fall kann es zu einer Überlastung des Tragsystems kommen, was zum Versagen des gesamten Bauwerks führen kann. In Deutschland spielen insbesondere Windeinwirkungen eine maßgebende Rolle für die Standsicherheit von Hochbauten, wie Hochhäuser, Schornsteine und Windenergieanlagen. Beispielsweise werden Windenergieanlagen, aufgrund der dynamischen Beanspruchungen, derzeit nur für eine Lebensdauer von 20 Jahren ausgelegt, was aus wirtschaftlicher Sicht nicht effizient genug ist. Eine weitere gesellschaftliche und wirtschaftliche Herausforderung stellen die Straßenbrücken dar. Allein im Fernstraßennetz von Deutschland gibt es über 38.000 Brücken. Ein besonders akutes Beispiel ist die A1-Rheinbrücke bei Leverkusen, die aufgrund des Bauwerkszustands seit 2012 für LKW vollständig gesperrt ist.

Zur Verbesserung der dynamischen Standsicherheit von Bauwerken wurde an der RWTH Aachen ein semi-aktiver Flüssigkeitssäulen-Dämpfer (Semi-active Tuned Liquid Column Damper, S-TLCD) entwickelt. Analog zu Stoßdämpfern aus der Automobilbranche, kann das Dämpfungssystem die Schwingungsenergie effizient minimieren. Das Hochhaus in Taipei sowie der Berliner Fernsehturm haben beide ein, aus einer Pendelmasse bestehendes, Dämpfungssystem. Bei diesen passiven Maßnahmen treten jedoch durch Veränderungen der Bauwerksparameter sowie Belastungssituationen im Laufe der Betriebszeit Wirkungsverluste auf. Der S-TLCD kann auf diese Veränderungen reagieren, indem er seine Parameter selbständig anpasst. Dadurch erreicht der S-TLCD im Vergleich zu konventionellen Maßnahmen eine deutlich höhere Stabilität und Effizienz.

Der S-TLCD wurde durch die RWTH zum Patent angemeldet und im kleinen Maßstab unter Laborbedingungen erfolgreich getestet. Das Ziel des Projektvorhabens ist es, die Funktionalität des S-TLCD unter realen Bedingungen und im realen Maßstab an einer Referenzstruktur auf dem Versuchsgelände der RWTH zu validieren.