Geh- und Radwegbrücken - zeitschrift-brueckenbau Construction ...

Ausstattung mit Massendämpfern von Maurer Söhne
Europas längste Straßenbrücke in Wolgograd
Wolgograd (früher: Stalingrad) bekam
im Oktober 2009 die dringend benötigte
Brücke über die Wolga – und damit die
die längste Straßenbrücke Europas. Nach
zwölf Jahren war sie fertiggestellt, doch
bereits sechs Monate später musste das
7,10 km lange Bauwerk wegen massiver
Schwingungen gesperrt werden, und
zwar zunächst komplett, dann wurde
es schrittweise wieder für den Verkehr
freigegeben. Der Grund war gleichmäßiger
Seitenwind, der bei einer bestimmten
Stärke dafür sorgt, dass die Wirbel im
Windschatten der Brücke abreißen und
zu Vibrationen führen, die genau zu
ihrer Eigenfrequenz passen: Die Brücke
beginnt zu schwingen, mit ± 400 mm.
Die sehr schlank dimensionierte Stahl-
brücke musste also bedämpft werden,
was ein weiteres Problem aufwarf: Wie
viel Dämpfermasse er-»trägt« eine
Brücke, deren bis zu 155 m lange Felder
sich schon bei der Überfahrt eines Lkws
in der Mitte absenken? Errechnet wurde
schließlich eine Tilgermasse von 5.200 kg,
und insgesamt zwölf abgestimmte
Massendämpfer wurden eingebaut –
allerdings nicht gleichmäßig über die
Brücke verteilt, sondern konzentriert
in jenen Bereichen, in denen sich die
gravierendsten Schwingungen zeigten.
Diese erhielten nun je vier Tilger, die drei
Aufgaben zu erfüllen haben:
– Brückendeck insgesamt bei Normal-
verkehr beruhigen,
– Abklingzeiten reduzieren,
– Maximalausschläge in Feldmitte von
± 400 mm auf ± 40–95 mm reduzieren.
Eine Reduzierung auf null war tech-
nisch nicht machbar, da die Tilger-
im Vergleich zur Brückenmasse zu
klein ist.
Obwohl die Massendämpfer nur in drei
Feldern angeordnet wurden, hat das
Auswirkungen auf die gesamte Brücke,
da sie aus einem schwingenden »Stück«
besteht.
Die Tilger sind abgestimmt auf die Fre-
quenz der Brücke. Weil deren Frequenz
aber zwischen 0,41 Hz und 0,68 Hz
variiert und zudem von weiteren Fak-
toren abhängig ist, wie Temperatur und
Materialermüdung, wurden Dämpfer
gewählt, die sich anpassen. Diese adap-
tiven Massendämpfer sind eine von
Maurer Söhne patentierte Entwicklung,
die bereits an mehreren Brücken zur
Dämpfung von Schrägseilen zum Einsatz
kam, zum Beispiel im niederländischen
Kampen, in Dubrovnik und in Sutong,
Wolgaquerung vor Realisierung des zweiten Überbaus
© Mostootryad № 57/Maurer Söhne GmbH & Co. KG
China. Weltweit erstmals erfolgte nun
die Anwendung im Deck einer Straßenbrücke.
In einem solchen Massendämpfer wird
der Dämpfungsparameter in einem
hydraulischen Dämpfelement selbstständig
reguliert: Eine Sensorik misst
die Eigenfrequenz, sendet die Daten
an einen Industrierechner, der die
gewünschte Dämpferantwort ermittelt
und über Stromimpulse an die Dämpfer
meldet. In den hydraulischen Dämpfelementen
wiederum befindet sich eine
magneto-rheologische Flüssigkeit, deren
Scherfestigkeit ein Magnetfeld steuert:
Die Stromimpulse aus dem Rechner
gehen in eine Spule und regeln so den
Widerstand, mit dem der Dämpfer rea-
giert. So lässt sich die Schwingung der
Tilgermasse einbremsen, was in Echtzeit
mit 50–100 ms erfolgt.
Eine Herausforderung war auch der Ein-
bau der Tilger im August und September
2011, denn es handelt sich bei dem
Brückendeck um einen durchlaufenden
Stahlhohlkasten, der zu Wartungszwecken
nur über Luken an den Widerlagern
zugänglich ist. Das Deck wurde deshalb
direkt an den Einbaustellen außen
aufgeschweißt, die Dämpfer wurden
darüber hinaus in maximal 100 kg
schwere Einzelteile zerlegt, mit Hubwagen
an die Öffnungen gehievt, über
Rutschen ins Innere befördert und dort
zusammengefügt – aus ca. 100 Einzelelementen.
P R O D U K T E U N D P R O J E K T E
Seit der Tilgeranordnung ist der Sonderlastfall
»gleichmäßiger Seitenwind« noch
nicht wieder aufgetreten. Erst dann wird
sich freilich zeigen, wie sich die Brücke
mit maximal 80–95 mm Amplitude
verhält und ob sie gegebenenfalls zeit-
weise für den Verkehr gesperrt werden
muss. Bauwerksgefährdend sind die
künftig zu erwartenden Schwingungen
sicher nicht mehr.
www.maurer-soehne.de
System zur Schwingungsregulierung
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3 . 2012 | BRÜCKENBAU
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