Dynamische Auslegung von Maschinenrahmen für Turbosätze

Gerade die Struktur zwischen der Turbine und dem Fundament bestimmt das dynamische Verhalten des Gesamtsystems entscheidend mit. Durch die Berücksichtigung dieser Zwischenstruktur können potentielle Resonanzphänomene erkannt und durch ein adäquates Design des Maschinenrahmens wirkungsvoll vermieden werden.

Tragwerksplanung Maschinenfundament

Die Tragwerksplanung eines Maschinenfundamentes beinhaltet nicht nur Aspekte der Standsicherheit. Im Vordergrund steht hier auch vor allem die dynamische Gebrauchstauglichkeit der Gesamtkonstruktion, die bestimmte Vorgaben des Maschinenherstellers erfüllen muss.

Dieses Projekt ist ein Beispiel für die vollständige Erstellung der Planung von der Festlegung der Bauteildicken, über das Auslegen der hier verwendeten Schwingungsisolierung durch Feder- und Dämpferelemente bis hin zur Erstellung der Ausführungsunterlagen in Form von Schalungsplänen und Bewehrungsplänen. Auch die Stützen, die Bodenplatte und die Anordnung der Pfähle waren Bestandteil der Ausführungsplanung.

Analyse von Schwingungsproblemen
Entwicklung von Lösungskonzepten

„Das Problem zu erkennen, ist wichtiger, als die Lösung zu erkennen, denn die genaue Darstellung des Problems führt zur Lösung.“
Albert Einstein

Im obigen Zitat ist die beste Vorgehensweise bei Schwingungsproblemen skizziert – die Entwicklung eines genauen Verständnisses des zugrundeliegenden Mechanismus ist die Basis für die Untersuchung der wirksamkeit verschiedener Lösungsansätze. Sehr vorteilhaft für die Lösungsfindung ist, wenn durchgeführte Schwingungsmessungen am Objekt mit einem Berechnungsmodell detailliert nachvollzogen werden.
In diesem Projektbeispiel war letztlich die Anordnung eines Bleches an der richtigen Stelle die unkomplizierte, schnelle und günstige Lösung.

Ermittlung von Spezifikationen für Tilger (TMD)

Tilger müssen sehr sorgfältig entworfen werden, da ihre Funktionsweise darauf basiert, dass sie genau auf eine bestimmte Frequenz eingestellt sind. Daher ist es am besten, wenn die vorhandenen Strukturfrequenzen durch Schwingungsmessungen am bestehenden Objekt ermittelt werden können.

Wenn jedoch ein Tilger schon in der Entwurfsphase ausgelegt werden muss, ist es von entscheidener Bedeutung, die mögliche Bandbreite der Streuungen der Strukturfrequenzen zutreffend zu ermitteln, denn die erforderliche Einstell-Bandbreite des Tilgers koppelt direkt zurück auf dessen technische Komplexität und somit letztlich auch auf dessen Kosten.

Einstellung eines Tilgers

Für die Matagarup Bridge in Perth (Australien) wurde von LISEGA ein mehrere Tonnen schwerer Brücken-Tilger der Bauart „Tuned Mass Damper“ (TMD) entwickelt, der störende seitliche Brückenschwingungen von vornherein verhindert, die sonst durch Fußgänger hätten angeregt werden können. Dieses technische Phänomen wurde im Jahre 2000 durch die spektakulären Schwingungen der Millenium Bridge in London (UK) auch einem breiteren Publikum bekannt.

Das Einstellen dieses Tilgers im Bauwerk erforderte höchste Präzision und musste begleitend mit Schwingungsmessungen verifiziert werden.

Beratung – Zustand der Erdanker

Für die Westfalenhalle IV in Dortmund wurde eine Beurteilung der strukturellen Integrität der Erdanker gefordert. Diese Erdanker sind wegen der Verwendung eines in den 1950er Jahren gebräuchlichen Spannstahls durch Spannungsrisskorrosion gefährdet. Die hier durchgeführte Herangehensweise einer nicht-invasiven Untersuchung durch das messtechnische Erfassen und durch dynamische Finite-Elemente-Berechnungen abgeglichene Schwingungsverhalten des Tragwerkes konnte dieser Zustand der Erdanker eingeschätzt werden. Die Konzeption dieses Vorgehens und die dynamischen Berechnungen wurden von mir entwickelt und durchgeführt – die Schwingungsmessungen vor Ort wurden durch Müller-BBM begleitet.