DE2806757B2 - Arrangement for damping vibrations on buildings - Google Patents
Arrangement for damping vibrations on buildingsInfo
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Description
Die Erfindung bezieh», sich auf eine Anordnung zur Dämpfung von Schwingungen an Bauwerken oder Bauteilen, bestehend aus einer Dämpfermasse, die über federnde und schwingungsdämpfende Elemente mit dem Bauwerk oder Bauteil verbunden ist.The invention relates to an arrangement for damping vibrations on structures or Components, consisting of a damper mass, which with resilient and vibration-damping elements is connected to the structure or component.
Es ist bekannt, Bauwerke oder Bauteile, welche durch äußere Erregung zur Schwingung in der Grundfrequenz oder einer höheren Eigenfrequenz neigen und keine genügende Eigendämpfung besitzen, insbesondere Stahlkamine, Antennenträger. Pylone, Stützen, Seile und Rohrleitungen, durch dynamische Schwingungsdämpfer vor Schäden zu bewahren. Die Erregung kann bei den genannten Bauwerken z.B. durch den Wind hervorgerufen sein oder seismischen Ursprung haben. Normalerweise bestehen die bekannten dynamischen Schwingungsdämpfer aus einer Dämpfermasse, die pendelnd oder über eine Feder, ζ. Β, eine axial belastete Schraubenfeder, am Bauwerk oder Bauteil angebracht ist und deren pendelnde bzw. schwingende Bewegung durch besondere Dämpfungselemente, z. B. nach Art von Kraftfahrzeug-Schwingungsdämpfern, gedämpftIt is known, structures or components, which by external excitation tend to oscillate in the basic frequency or a higher natural frequency and none Have sufficient internal attenuation, especially steel chimneys, antenna supports. Pylons, supports, ropes and pipelines, to protect them from damage by using dynamic vibration dampers. The excitement can in the case of the structures mentioned, for example, be caused by the wind or have a seismic origin. The known dynamic vibration dampers normally consist of a damper mass that swinging or via a spring, ζ. Β, an axially loaded helical spring, attached to the structure or component is and their oscillating or oscillating movement by special damping elements, such. B. according to Art of motor vehicle vibration dampers, damped
ίο wird (DE-OS 27 18 962).ίο becomes (DE-OS 27 18 962).
Nachdem die Berechnung dynamischer Schwingungsdämpfer grundsätzlich bekannt ist kommt es für die weitere Entwicklung auf diesem Gebist insbesondere darauf an, Systeme und Strukturen für derartigeAfter the calculation of dynamic vibration dampers is basically known, it comes to the further development in this area, in particular, on systems and structures for such
Schwingungsdämpfer zu finden, die witterungsbeständig und verschleißfest sind und den Strömungswiderstand des Bauwerks im Wind möglichst wenig erhöhen. Die bekannten Schwingungsdämpfer befriedigen nämlich in dieser Hinsicht noch nicht Sie erfordern in den meisten Fällen ein verhältnismäßig voluminöses Gehäuse und sind zudem nicht wartungsfrei. Vielfach ist der konstruktive Aufwand verhältnismäßig kompliziert und entsprechend teuer. In anderen Fällen wiederum sind die Massen des Schwingungsdämpfers insgesamt relativ groß.Find vibration dampers that are weatherproof and are wear-resistant and increase the flow resistance of the structure in the wind as little as possible. The known vibration dampers do not yet satisfy you in this regard in most cases a relatively bulky housing and are also not maintenance-free. In many cases it is constructive effort relatively complicated and correspondingly expensive. In other cases they are the masses of the vibration damper are relatively large overall.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die vorstehend genannten Nachteile zu beseitigen. Diese
Aufgabe wird be:. einer Anordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst daß als federnde und
schwingungsdämpfende Elemente Drahtseil-Schraubenfedern vorgesehen sind, die radial zur Richtung der
zu dämpfenden Schwingungen am Bauwerk oder Bauteil angeordnet sind.
Bei der Erfindung kann auf die übliche pendelndeThe invention is therefore based on the object of eliminating the disadvantages mentioned above. This task will be :. an arrangement of the type mentioned is solved in that wire rope helical springs are provided as resilient and vibration-damping elements, which are arranged radially to the direction of the vibrations to be damped on the structure or component.
In the case of the invention, the usual commuting
J5 Aufhängung der Dämpfermasse verzichtet werden, bei welcher unterhalb der Dämpfermasse aus Sicherheitsgründen noch eine Auffangvorrichtung angebracht sein sollte. Im Vergleich zu bekannten Konstruktionen mit Teleskopdämpfern ergibt sich durch die Erfindung inJ5 suspension of the damper mass can be dispensed with which, for safety reasons, still has a catching device attached below the damper mass should. In comparison to known constructions with telescopic dampers, the invention in FIG
jedem Fall eine sehr viel kleinere Ausführung. Außerdem kann die Störungsanfälhgkeit und Wartungsbedürftigkeit der Teleskopdämpfer vermieden werden. Geeignete Drahtseil-Schraubenfedern stehen zur Verfügung. Sie haben bisher als Vibrations- und Schockminderer vor allem im Maschinenbau zur Verhinderung der Übertragung von Vibrationen und Stößen Anwendung gefunden.in each case a much smaller version. In addition, the susceptibility to failure and the need for maintenance of the telescopic dampers can be avoided. Suitable wire rope coil springs are available. They have previously been considered vibration and Shock reducers especially in mechanical engineering to prevent the transmission of vibrations and Bump found application.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung werden die Feder- und Dämpfungseigenschaften der Drahtseil-Schraubenfedern durch Einlagerung von dämpfenden Materialien, wie z. B. Gummi oder Kunststoff, und/oder Umhüllung oder Verguß mit solchen Materialien eingestelltIn a preferred embodiment of the invention, the spring and damping properties of the wire rope coil springs by storing damping materials such as B. rubber or plastic, and / or Wrapping or potting with such materials set
Es bereitete mit den bekannten dynamischenIt prepared with the known dynamic
Schwingungsdämpfern verhältnismäßig große Schwierigkeiten, nicht nur die Schwingungen in der Grundfrequenz, sondern auch die Schwingungen in höheren Eigenfrequenzen zu dämpfen, da hierzu mehrere voneinander unabhängige Schwingungsdämpfer ge-Vibration dampers have relatively great difficulties, not only the vibrations in the fundamental frequency, but also to dampen the vibrations in higher natural frequencies, as there are several mutually independent vibration dampers
braucht wurden. In bevorzugeer Ausgestaltung der Erfindung wird nunmehr vorgeschlagen, daß zur Dämpfung von Schwingungen sowohl in der Grundfrequenz als auch in höheren Eigenfrequenzen zwei oder mehr Drahtseil-Schraubenfedern derart mit gegenseiti-were needed. In a preferred embodiment of the invention it is now proposed that for Damping of vibrations both in the fundamental frequency and in higher natural frequencies two or more more wire rope coil springs with mutual
m gern Spiel in Richtung des Federwegs neben- oder ineinander angeordnet sind, daß sie bei zunehmender Schwingungsamplitude nacheinander belastbar sind. Alternativ könnten grundsätzlich integrierte Drahtseil- m like play in the direction of the spring travel next to or inside one another so that they can be loaded one after the other as the oscillation amplitude increases. Alternatively, integrated wire rope
Schraubenfedern mit nichtlinearen Federkonslanten verwendet werden. Man gewinnt in jedem Fall den Vorteil, daß mehrere Eigenfrequenzen mittels einer einzigen Dämpfermasse und eines äußerst kompakten Schwingungsdämpfer-Systems gedämpft werden können. Helical springs with non-linear spring cones are used. In any case, you win the Advantage that several natural frequencies by means of a single damper mass and an extremely compact one Vibration damper system can be damped.
Das Bauwerk oder Bauteil mit einem erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfer wird in einer ersten praktisch bevorzugten Ausführung so ausgebildet, daß das Gewicht de? Dämpfermasse ausschließlich an den Drahtseil-Schraubenfedern abgestützt ist In einer anderen praktisch realisierbaren Ausführungsform der Erfindung ruht das Gewicht der Dämpfermasse auf darunter gelenkig gelagerten Stützen, im Vergleich zur pendelnden Aufhängung der Dämpfermasse hat diese Konstruktion den Vorteil, daß sich der Tragring für die Stützen und die Dämpfermasse unterhalb derselben befindet und somit gegen Herabfallen sichert Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Dämpfermasse unmittelbar am äußersten Ende des Bauwerks angeordnet werden kann. Daneben ist aber auch nach wie vor eine pendelnde Aufhängung der Dämpfermasse möglich unter Verwendung der vorgeschlagenen Orahlseil-Schraubenfedern zwischen dem Bauwerk und der Dämpfermasse.The structure or component with a vibration damper according to the invention is in a first practically preferred embodiment designed so that the weight de? Damper mass exclusively to the In another practically feasible embodiment of the Invention, the weight of the damper mass rests on articulated supports underneath, compared to oscillating suspension of the damper mass, this construction has the advantage that the support ring for the Supports and the damper mass is located below the same and thus secures one against falling Another advantage is that the damper mass is arranged directly at the extreme end of the structure can be. In addition, an oscillating suspension of the damper mass is still possible using the proposed Ostrahlseil coil springs between the structure and the damper mass.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert Es zeigtThe invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments shown in the drawing explained it shows
F i g. 1 einen senkrechten Schnitt durch einen auf der Außenseite eines Stahlkamins angebrachten dynamisehen Schwingungsdämpfer gemäß der Erfindung,F i g. 1 shows a vertical section through a dynami attached to the outside of a steel chimney Vibration damper according to the invention,
F i g. 2 die Draufsicht auf den Schwingungsdämpfer nach F i g. 1,F i g. 2 shows the top view of the vibration damper according to FIG. 1,
Fig.3 einen senkrechten Schnitt durch einen in einem Stahlkamin installierten erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfer,3 shows a vertical section through an in vibration damper according to the invention installed in a steel chimney,
F i g. 4 die Draufsicht auf eine Drahtseil-Schraubenfeder mit nichtlinearer Federkonstante.F i g. 4 shows the top view of a wire rope helical spring with a non-linear spring constant.
Die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer dynamischer Schwingungsdämpfer körnen, wie der Vergleich von Fig. 1 und 3 zeigt, innen oder außen an einem Bauwerk, z. B. einem Stahlkamin 1, angebracht sein. Es ist dabei nicht erforderlich, daß die Mittellängsachse des zu dämpfenden Bauwerks oder Bauteils senkrecht steht, denn die Erfindung ist praktisch unabhängig von der Lage der Teile und der Art der Erregung.The exemplary embodiments of dynamic vibration dampers according to the invention shown in the drawing can, as the comparison of FIGS. 1 and 3 shows, inside or outside of a structure, for. B. a Steel chimney 1, be attached. It is not necessary that the central longitudinal axis of the to be damped Structure or component is vertical, because the invention is practically independent of the location of the Parts and type of excitement.
Am Stahlkamin 1 sind diametral gegenüberliegend zwei Konsolen 2 fest angebracht, auf denen über gelenkig gelagerte Pendelstützen 3 das Gewicht einer Dämpfermasse 4 ruht, welche z. B. die Form eines geschlossenen oder offenen runden oder polygonalen Rings haben kann. Alternctiv können auch über den Umfang verteilte Einzeimassen Anwendung finden. Die Dämpfermasse beträgt in der Praxis in der Größenordnung 1 bis 2% der Gesamtmasse des zu dämpfenden Bauwerks.On the steel chimney 1 two brackets 2 are fixed diametrically opposite, on which over articulated pendulum supports 3 the weight of a damper mass 4 rests, which z. B. the shape of a can have closed or open round or polygonal ring. Alternatively, you can also use the Scope distributed single dimensions are used. the In practice, the damper mass is in the order of 1 to 2% of the total mass to be damped Structure.
r> Zwischen der Dämpfermasse 4 und dem Kamin 1 sind Drahtseil-Schraubenfedern 5 eingesetzt, die quer zu ihrer Mittelachse beiastet werden. Die Verbindung zwischen den Drahtseil-Schraubenfedern und der Dämpfermasse 4 einerseits sowie dem Kamin 1 r > Between the damper mass 4 and the chimney 1, wire rope coil springs 5 are used, which are attached transversely to their central axis. The connection between the wire rope coil springs and the damper mass 4 on the one hand and the chimney 1
ίο andererseits kann über Klemmleisten an den Drahtseil-Schraubenfedern erfolgen, wie dies bei derartigen Federelementen bekannt ist.ίο on the other hand can be via terminal strips on the wire rope coil springs take place, as is known in such spring elements.
Drahtseil-Schraubenfedern haben eine Dämpfungswirkung infolge der Reibung der Drähte aneinander. Sie sind korrosionsbeständig und wartungsfrei, nehmen wenig Platz in Anspruch und haben eine große Tragfähigkeit Wegen der zuletzt genannten Eigenschaft können gegebenenfalls auch die Konsolen 2 und Pendelstützen 3 entfallen. Zur besseren Einstellung der Dämpfungseigenschaft können, wie oben erwähnt, geeignete Materialien ein- oder aufgebracht werden.Wire rope coil springs have a damping effect due to the friction between the wires. she are corrosion-resistant and maintenance-free, take up little space and have a large Load-bearing capacity Because of the last-mentioned property, the brackets 2 and Pendulum supports 3 are omitted. For better adjustment of the damping properties, as mentioned above, suitable materials are introduced or applied.
Im Gegensatz zu den meisten anderen bekannten dynamischen Schwingungsdämpfern beaarf es bei der Erfindung keiner Anschlagpuffer zum weichen Auffangen extremer Amplituden der schwingenden Dämpfermasse 4.In contrast to most of the other known dynamic vibration dampers, the Invention of no stop buffers to smoothly absorb extreme amplitudes of the vibrating damper mass 4th
Die Drahtseil-Schraubenfedern lassen sich gemäß der Draufsicht nach Fig.4 ineinanderschachteln, wobei dann eine Drahtseil-Schraubenfeder 6 größeren Durchmessers eine mit 7 bezeichnete kleinere; aufnimmt Zur Verbindung der größeren Drahtseil-Schraubenfeder 6 mit dem Kamin 1 und mit der Dämpfermasse 4 dienen zwei diametral gegenüberliegende Klemmleisten 8 und 9, wobei die Klemmleiste 8 auch die Drahtseil-Schraubenfeder 7 hält Die Auslegung wird man so vornehmen, daß die äußere Drahtseil-SchraubenfeJer 6 zur Dämpfung der Schwingungen des Kamins in der Grundfrequenz ausreicht. Falls der Kamin in einer höheren Eigenfrequenz zu schwingen beginnt, welche durch die äußere Drahtseil-Schraubenfeder 6 nicht genügend gedämpft wird, tritt zusätzlich die innere Drahtseil-Schraubenfeder 7 in Aktion, welche so bemessen ist daß sie zusammen mit der äußeren Drahtseil-Schraubenfeder 6 und der Dämpfermasse 4 einen dynamischenThe wire rope coil springs can be nested according to the plan view according to Figure 4, in which case a wire rope coil spring 6 of larger diameter is denoted by 7 smaller; to connect the larger wire cable coil spring 6 to the chimney 1 and to the damper mass 4, two diametrically opposite terminal strips 8 and 9 are used, whereby the terminal strip 8 also holds the wire cable coil spring 7. Screw spring 6 is sufficient for damping the vibrations of the chimney in the basic frequency. If the fire begins to oscillate at a higher natural frequency which is not attenuated sufficiently by the outer wire coil spring 6, in addition, the inner wire-Sch occurs r aubenfeder 7 in action, which is dimensioned so that they coil spring wire rope together with the outer 6 and the damper mass 4 a dynamic
Schwingungsdämpfer für die höhere Eigenfrequenz bildetForms vibration damper for the higher natural frequency
Eine Abwandlung gegenüber der beschriebenen Ausführungsform besteht darin, daß die Drahtseil-Schraubenfedern bei Konstruktionen gemäß F i g. 1A modification to the embodiment described is that the wire rope coil springs in the case of constructions according to FIG. 1
oder 3 nicht unbedingt fest sowohl mit dem Bauwerk als auch mit der Dämpfermasse verbunden sein müssen, denn es genügt zur Erzielung der gewünschten Funktion eine einseitige Befestigung.or 3 not necessarily have to be firmly connected to both the structure and the damper mass, because it is sufficient to achieve the desired function a one-sided fastening.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
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