Dämpfung einfeldriger Fußgängerbrücken unter menscheninduzierten Lasten

Abstract

Das Ziel der Diplomarbeit ist es, die Wirksamkeit von verschiedenen Dämpfungsmaßnahmen für Fußgängerbrücken unter menscheninduzierten Lasten zu vergleichen. Aus diesem Grund werden zu Beginn die menscheninduzierten Lasten definiert. Danach werden unterschiedliche Dämpfungsmaßnahmen für Fußgängerbrücken beschrieben, wobei in dieser Diplomarbeitausschließlich passive Dämpfungsmaßnahmen untersucht werden. Da die Wirkung der Dämpfer anhand eines Beispiels getestet wird, ist die Vordimensionierung einer Fußgängerbrücke notwendig. Dabei soll die Brücke die vorgeschriebenen statischen Lasten aufnehmen können und die erste Eigenfrequenz der Brücke in vertikaler und horizontaler Richtung soll nahe der Schrittfrequenz von gehenden Personen liegen. Dadurch kommt es zu großen Schwingungsamplituden und die Wirksamkeit der Dämpfer kann getestet werden. Außerdem kann festgestellt werden, ob die Schwingungen der Brücke mithilfe der Dämpfer so weit reduziert werden können, dass die Gebrauchstauglichkeit erfüllt ist. Die Schwingungen der Brücke werden numerisch mit MATLAB R2020b berechnet.Die Simulationen der Brückenschwingungen haben gezeigt, dass die Verschiebungen undsomit auch die Beschleunigungen der Brücke ohne Dämpfer sehr groß ausgefallen sind.Mithilfe der verschiedenen Dämpfungsmaßnahmen konnten die Werte deutlich reduziert werden. Dabei hat der viskose dynamische Schwingungsdämpfer bei den vertikalenSchwingungen bessere Ergebnisse hervorgebracht als der Flüssigkeitsdämpfer. Bei denhorizontalen Schwingungen hat der Pendeldämpfer mit geschalteter Reibung bessere Ergebnisse erzielt als der Flüssigkeitsdämpfer. Trotz der Reduktionen der Schwingungen durch die Dämpfer konnte die Gebrauchstauglichkeit der Fußgängerbrücke bei keiner deruntersuchten Varianten eingehalten werden. Die Berechnungen haben verdeutlicht, dass dieBetrachtung der Eigenfrequenzen der Fußgängerbrücke während der Planungsphase von großer Bedeutung ist, da die Wirkungen der nachträglichen Dämpfungsmaßnahmen begrenzt sind.

The aim of the diploma thesis is to compare the effectiveness of different damping measures for pedestrian bridges under human-induced loads. For this reason, the human-induced loads are defined at the beginning of the diploma thesis. Afterwards different damping measures for pedestrian bridges are described, whereby only passive damping measures are examinedin this thesis. Since the effect of the dampers is tested on the basis of an example, the pre-dimensioning of a pedestrian bridge is necessary. The bridge should be able to carry the required static loads and the eigenfrequency of the bridge in vertical and horizontal direction should be close to the step frequency of walking persons. This results in large vibration amplitudes and the effectiveness of the dampers can be tested. In addition, it can be determined whether the mechanical vibrations of the bridge can be reduced with the help of the dampers to such an extent that the serviceability is fulfilled. The bridge vibrations are calculated numerically using MATLAB R2020b.The simulations of the bridge vibrations have shown that the displacements and consequently the accelerations of the bridge without dampers turned out to be very large. With the help ofthe various damping measures, the values could be significantly reduced. The tuned massdamper produced better results for the vertical mechanical vibrations than the tuned liquid column damper. For the horizontal mechanical vibrations, the pendulum damper with seriesconnection of friction achieved better results than the tuned liquid column damper. Despitethe reductions of vibrations by the dampers, the serviceability of the pedestrian bridge could not be maintained for any of the variants investigated. The calculations have shown that the consideration of the natural frequencies of the pedestrian bridge during the planning phase isof great importance, as the effects of the subsequent damping measures are limited.