Schwingungsdämpfung für Hochhäuser durch adaptive Fassadenelemente
Patent 19038/TUB

Die Erfindung beschreibt eine Anordnung und ein Verfahren zur Dämpfung von Bauwerksschwingungen, bei der eine Dämpfungseinrichtung zwischen einem Wandelement und einem beweglichen Verkleidungselement angeordnet ist. Die Relativbewegung zwischen beiden Elementen wird gezielt genutzt, um Schwingungsenergie zu dissipieren.

Vorteile
  1. Effiziente Reduktion von Bauwerksschwingungen
  2. Autarker Betrieb durch Energiegewinnung
  3. Reduktion von Bauraum und Material
  4. Robustes Dämpfungssystem
  5. Vorhandene Fassaden- elemente nutzbar
  6. Entlastung der Tragstruktur
Anwendungsmöglichkeiten

Die Erfindung ist insbesondere für schlanke Hochhäuser geeignet, die aufgrund geringer Eigensteifigkeit anfällig für windinduzierte Schwingungen sind. Darüber hinaus ist der Einsatz bei bestehenden Gebäuden (Retrofit) möglich, da vorhandene Fassadenelemente als Dämpfungsmasse genutzt werden können. Weitere Anwendungen ergeben sich bei Bauwerken mit dynamischen Lasten infolge von Erdbeben, sowie bei nachhaltigen Gebäudekonzepten mit Fokus auf Ressourceneffizienz.

Hintergrund

Mit zunehmender Urbanisierung entstehen immer schlankere und höhere Gebäude, die verstärkt anfällig für dynamische Belastungen wie Wind oder Erdbeben sind. Durch die Klimaveränderungen werden zukünftig auch immer höhere Windlasten erwartet. Bestehende Lösungen (z.B. Tilger, Pendelmassen) erfordern häufig großen Bauraum oder komplexe Konstruktionen und weisen Einschränkungen hinsichtlich Effizienz und Integration auf. Erhöhter Materialeinsatz, zusätzliches Gewicht und verlorene Nutzfläche führen zu wirtschaftlichen Nachteilen. Gleichzeitig können aktive Systeme zusätzlichen Energiebedarf verursachen.

Technische Beschreibung

Die Erfindung basiert auf der Anordnung eines beweglichen Verkleidungselements, vorzugsweise eines Fassadenelements, relativ zu einem Wandelement, wobei eine Dämpfungseinrichtung zwischen beiden Elementen integriert ist. Die Bewegung erfolgt parallel zur Wandoberfläche. Ein Feder-System koppelt beide Elemente und wird auf die Eigenfrequenz des Bauwerks abgestimmt.

Die Dämpfungseinrichtung (passiv, semi-aktiv oder aktiv) dissipiert die Relativbewegung und kann auch als elektrischer Dämpfer ausgeführt sein. Mit einem integrierten Generator kann die Bewegungsenergie in elektrische Energie umgewandelt werden.

Die verteilte Anordnung mehrerer beweglicher Fassadenelemente über die Gebäudehöhe führt zu einem System, das funktional einem verteilten Mehrmassendämpfer entspricht, jedoch ohne zusätzliche Massen auskommt.

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Ina Krüger

Technologietransfermanagerin

+49 (0)30 314-75916
ina.krueger@tu-berlin.de

Technischer Reifegrad
TRL 4

Versuchsaufbau im Labor

Schutzrechte

in Anmeldung: DE, EP, US

Patentinhaber

Technische Universität Berlin, BTU Cottbus-Senftenberg

Möglichkeiten der Zusammenarbeit
  • F&E Kooperation
  • Lizenzierung
  • Patentkauf