Schwingungsdämpfung für Hochhäuser durch adaptive Fassadenelemente
Patent #19038/TUB
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.
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.
