Entwicklung eines optimierten Erdbebenschutzes und neue Aufstellelemente für Gebäude und Maschinen
Die Fa. ISOTILDAM hat im Hause ein eigenes Aufstellelement entwickelt und patentieren lassen.
Die Bodenerschütterungen infolge von Schienenfahrzeugen, Straßenverkehr oder Maschinen, Anlagen, Pressen und insbesondere infolge Erdbeben sind breitbandige Erregungen, die alle Eigenfrequenzen eines schwingungsfähiges System gleichzeitig anregen.
Neu haben wir unsere runden Maschinenmüße mit Schrägenausgleich NIM und NIL, sowie unsere Keilschuhe IKS und IKM entwickelt. IKS wurde patentiert und für IKM Patent angemeldet. Diese Füße sind inzwischen serienmäßig zu liefern.
Ferner legen wir unsere Pressenlagerungssysteme so aus, das die Schwingungen der Pressen selbst und die Schwingungen der Umgebung hervorragend reduziert werden. Außerdem sind die Starrkörperbewegungen der elastisch gelagerten Pressen (bis zu 20.000 kN Gewicht) sehr gering (kleiner als 0,4 mm), die für die Plazierung der Werkstücke mit einem Roboter, für Peripherie, für Ab- und Zuführungen und den Standzeit der Presse eine entscheidende Rolle spielen.
Erdbeben sind die Bodenerschütterungen, die durch geologische Vorgänge in der Erdkruste ausgelöst werden. Die so entstehenden tektonischen Beben werden Dislikationsbeben oder im Allgemeinen Erdbeben genannt. Erdbeben gehören zu den Naturerscheinungen, die für den Menschen völlig unerwartet auftreten und im Allgemeinen zu großen Katastrophen führen. Durch Erdbebeneinwirkungen kommt zu Personenschäden und Sachschäden an Gebäuden und Einrichtungen. Gebäudeschäden treten infolge von Überschreitungen zulässiger Beanspruchungen auf. Denn die Eigenfrequenzen von Gebäuden, die meist aus Stahlbeton und Mauerwerke erstellt werden und die Eigenfrequenzen von Maschinen liegen im Bereich des Frequenzinhaltes von Erdbeben und können deshalb resonanzartig angeregt werden. Daher kommt der Reduzierung von Erdbebenbeanspruchungen eine zunehmend größere Bedeutung zu. Ein Erdbebenschutz ist eigentlich auch eine Massenkraftkompensation wie die Schwingungsisolation. Daher werden die Schwingungsamplituden eines elastisch gelagerten schwingungsfähigen Systems (eine Maschine oder ein Bauwerk) auch mit der Eigenfrequenz der Schwingungsisolierung verstärkt. Die Verstärkungen der Schwingungen mit der Lagerungsfrequenz sind unvermeidbar. Jedoch können sie mit relativ großen Dämpfungen begrenzt werden. Durch Erhöhung der Dämpfung wird aber die Schwingungsisolation schlechter. Die ausgeprägten Erregerfrequenzen beim Erdbeben liegen im Bereich 0,5 Hz bis 20 Hz. Daher ist ein Erdbebenschutz für Gebäude und für Maschinen eine Optimierungsaufgabe.
In unserer Forschungs- und Entwicklungsabteilung soll ein räumlich wirksamer Erdbebenschutz für die verschiedenen Regionen unter Berücksichtigung der regionalen Eigenschaften der Erdbeben durch Verwendung von ISOTILDAM Elementen und durch Kombination mit speziellen Lagern entwickelt werden. Denn Erdbeben zeigen regional unterschiedliche Amplituden- und Frequenzeigenschaften. Dabei werden die Schwingbewegungen und dynamischen Beanspruchungen eines zu schützenden Gebäudes oder einer zu schützenden Maschine durch Verwendung der FE-Methode berechnet.
Ein Gebäude oder eine Maschine wird in erster Linie auf vertikale Belastungen berechnet. Daher kann dieses Gebäude die dynamischen Zusatzlasten in vertikaler Richtung besser verkraften. Ein Erdbeben ist aber eine Belastung räumlicher Natur, die in horizontalen Richtungen stärker als die vertikaler Richtung ist. Deshalb sind beim Nachweis der Standsicherheit von Gebäuden die räumlichen Einwirkungen von Erdbeben zu berücksichtigen. Die Wirksamkeit des zu entwickelnden Erdbebenschutzes wird dann an einem Versuchsmodell experimentell nachgewiesen.
Neue Aufstellelemente
Ziel der Forschung
Die Entwicklung eines optimierten Erdbebenschutzes für ein Gebäude oder für eine Maschine in den verschiedenen Regionen ist Ziel unserer Forschung. Die räumliche Wirksamkeit dieses Erdbebenschutzes soll messtechnisch nachgewiesen werden. Ferner wird ein Isolationselement mit den frequenzabhängigen dynamischen Eigenschaften entwickelt werden, da solche frequenzabhängigen Elemente beim Erdbebenschutz verwendet werden. Durch Entwicklung neuartiger Isolierungselemente mit frequenzabhängigen Eigenschaften soll erreicht werden, dass die Verstärkungen bei der Isolationseigenfrequenz möglichst klein bleiben, während die Wirksamkeit der Schwingungsisolation mit zunehmendem Dämpfungsgrad nicht negativ beeinflusst wird. Damit sollen folgende Ziele erreicht werden:
Durch die Optimierung der oben genannten Schutzmaßnahmen sollen unzulässige Festigkeitswerte für das Gebäude vermieden werden.
Bei der Dimensionierung der Empfängerisolation des zu schützenden Gebäudes sollen die maximalen Relativverschiebungen zwischen dem Fundament und dem Gebäude bei einem erwarteten Erdbeben mit berücksichtigt und diese Relativverschiebungen reduziert werden, damit bei einer großen Relativverschiebung die Isolationselemente nicht blockiert werden. Sonst entsteht eine starre Verbindung des Gebäudes mit dem Untergrund.
Die Schwingungsbelastungen des sich im Gebäude mit Schutzeinrichtungen aufhaltenden Menschen sollen kleiner sein als ohne Schutzeinrichtungen.
Die durch die Erdbodenbewegungen verursachten Beschleunigungen am Gebäude rufen an den Einrichtungen im Gebäude und an einer Maschine größere Massenkräfte und -momente hervor, so dass diese beschädigt werden können. Um das zu vermeiden, sollen die Maximalwerte der Absolutbeschleunigung des Gebäudes unter Einwirkung eines Erdbebens reduziert werden.
