Vom Autofahren bis zum Bauen, von Stromleitungen bis zu Windgeneratoren. Die Massendämpfer, Auch bekannt als Dynamischer Absorber, ist ein Gerät, das an verschiedenen Arten von Strukturen montiert wird, um die negativen Auswirkungen zu mildern, die sich daraus ergeben Schwingungen.
Auf welchem Konzept basiert der Massendämpfer?
Der Massendämpfer hat die Aufgabe, die durch ein Kraftfeld eingebrachte Energie in ein schwingendes System zu übertragen, indem er gezielt einen Teil in Resonanz versetzt, um sicherzustellen, dass der restliche Teil des Systems in Ruhe gehalten wird. Gebäude, einschließlich Hochhäuser mit einer hohen Höhe, sind leicht davon betroffen Schwingungen B. durch Windböen oder Erdbebenerschütterungen.
Il Massendämpfer kann von zwei Arten sein: passiv, wie im Fall von Abgestimmter Massendämpfer (TMD) oder aktiv, Aktiver Massendämpfer (AMD).
Der TMD (ist eine schwingende Masse, die in der Lage ist, über eine Feder-Dämpfungs-Verbindung Kräfte auf die Strukturelemente, an denen sie verankert ist, abzuleiten. Sie ermöglicht es, die Bewegungsenergie der Struktur um ihre Resonanzfrequenz herum „einzufangen“.
Die Aktiver Massendämpfer (AMD), die aktive und fortschrittlichste Version des passiven Geräts Abgestimmter Massendämpfer, bestehen aus einer Hilfsschwingmasse, die von einem Aktuator betätigt wird, der eine Kraft auf die Masse ausübt und diese zum Schwingen bringt. Die auf die Struktur ausgeübte Steuerkraft ergibt sich aus der Trägheitskraft der Masse dank des Aktions- und Reaktionsprinzips.
Wer hat Massendämpfer erfunden?
Die Massendämpfungstechnik wurde zuerst von erfunden Hermann Frahm im Jahr 1901. Später, im Jahr 1909, wurde das Konzept des Tuned Mass Damper (TMD) entwickelt, als Frahm ein Vibrationskontrollgerät erfand, das als dynamischer Vibrationsabsorber bezeichnet wurde.
Il Massendämpfer später beantragt wurde seismisch da Bill Robinson, in den frühen 70er Jahren, der den seismischen Stoßdämpfer entwickelte, der aus Blei und hochdichtem Gummi gebaut wurde, um die Kraft von Erdbeben zu absorbieren.
Bill Robinson, Erdbebeningenieur aus Neuseeland
Von Asien nach Europa – Die Evolution des Massendämpfers
Massendämpfer sind Systeme, die vor allem in Asien eingesetzt werden, wo sie seit Jahrzehnten gängige erdbebensichere Lösungen sind, die in der Lage sind, jeder Art von Schwingungen, auch denen des Windes, entgegenzuwirken, und aus diesem Grund bei sehr hohen Gebäuden wie Wolkenkratzern eingesetzt werden.
Das wohl bekannteste Beispiel bestehender TMD betrifft den Wolkenkratzer Taipei101 in Taiwan, wo ein 660 Tonnen schweres Pendel installiert war, das mit insgesamt acht riesigen hydraulischen Dämpfern ausgestattet war.
Diagramm des Gebäudes Taipei 101, Taiwan
Die erste Implementierung von a aktives Steuergerät Auf einem Gebäude war bei der Annahme, in der 1989, eines AMD-Systems in Tokio innerhalb der Kyobashi Seiwa.
Diese 11-stöckige Struktur ist in zwei aktive Massen von insgesamt 5 Tonnen eingebaut (das Gewicht des Gebäudes beträgt ungefähr 400 Tonnen), um sowohl der Querbewegung des Gebäudes als auch der durch Windeinwirkungen verursachten Torsionsbewegung entgegenzuwirken.
Diagramm des Kyobashi Seiwa-Gebäudes, Tokio
Aktiver Massendämpfer in Europa und Italien: die ISAAC-Fälle
ISAAC hat das erste aktive Steuerungssystem vom AMD-Typ in Europa patentiert, das in der Lage ist, das globale Verhalten einer Struktur, die einem seismischen Ereignis ausgesetzt ist, erheblich zu verbessern.
Das System umfasst die Installation von Aktuatoren auf dem Dach des zu schützenden Gebäudes und von Beschleunigungssensoren, die an strategischen Punkten der Struktur positioniert sind. Ein zentraler Computer koordiniert und steuert das gesamte System. Der Zweck des letzteren besteht darin, der Bewegung des Gebäudes während des Aufpralls entgegenzuwirken Erdbeben, wodurch die Schwingungsamplituden der Konstruktion reduziert werden und folglich die auf die widerstandsfähigen Strukturelemente einwirkenden Kräfte weniger intensiv werden. Dieser Prozess findet durch die Erzeugung von Kräften durch die Maschinen statt, die durch den im Zentralcomputer implementierten Steueralgorithmus bestimmt werden. Letzterer misst die Beschleunigungen des Gebäudes an den Stellen, an denen die Sensoren positioniert sind, und errechnet daraus die Kräfte, die die Maschinen aufbringen müssen.
Die Einführung aktiver Steuersysteme in zivilen Strukturen ermöglicht es, Verbesserungen im dynamischen Verhalten des Gebäudes im Falle eines Erdbebens zu erzielen, die mit denen vergleichbar sind, die mit der Einführung passiver Systeme erzielt werden können, wobei jedoch der Vorteil ausgenutzt wird weniger Invasivität Während der Installation. Ein derartiges System ermöglicht es nämlich, an den Gebäuden einzugreifen, ohne die Bewohner zu stören, und ermöglicht es, die zusätzlichen Vorbereitungsarbeiten für die Installation des Systems auf ein Minimum zu reduzieren.
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