Hochhaustragwerke mit gezielter Dämpfung
Marios C Phocas, Bernhard Tokarz
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der passiven Verformungskontrolle von Hochhaustragwerken unter starker Erdbebeneinwirkung durch gezielte Anordnung von Dämpfungsanlagen. Am Anfang wird der Stand der heutigen Technik auf diesem Gebiet aufgezeigt und die Grundprinzipien dargelegt.
Ein neuartiges Tragwerkskonzept, das auf einer dualen Wirkung seiner Tragglieder beruht, wird vorgestellt. Dieses System besteht aus einem geschlossenen Zugdiagonalenverband mit mit angeschlossenem Hysteresedämpfer. Mit dieser Tragwerkseinheit können dann Fachwerksysteme und ausgestellte Rahmensysteme aufgebaut werden, sodass deren Tragverhalten auf die Einwirkung starker Erdbeben abgestimmt wird. Vorschläge zur konstruktiven Gestaltung und und Anordnung des Mechanismus in drei Grundsystemen (Fachwerk, 2-Gelenkrahmen mit biegesteifen Rahmenknoten, eingespannter Rahmen) werden gemacht. Die Kontrolle der Verformungen im dualen Tragsystem wird vorgestellt und weiter analysiert. Das dynamische Verhalten der auf diese Weise erzielten Tragwerke wird unter reellen Erdbebenzeitverläufen (El-Centro, Kalifornien, Ägion, Kalamata Griechenland) untersucht.Im Rahmen dieser Analyse werden die Systeme, als Ein- und Zweimassenschwinger, mit einer über die Höhe gleichmäßig und dann ungleichmäßig verteilten Dämpfung, rechnerisch modelliert. Geeignete Steifigkeitsverhältnisse der Tragwerke, der Aussteifung und des Hysteresedämpfers werden in Bezug auf die gezielte Dämpfung ausgewählt, sodass das dynamische Verhalten der komplexen Systeme über die gewählten Steifigkeitsparameter optimiert werden kann. Schließlich werden konstruktive Aspekte der Integration der Systeme in Hinblick auf unerwünschte Interaktionseffekte mit nicht tragenden Bauteilen (Vorhangwand, Innenwände) analysiert.
