Numerische Simulationen und Windkanalversuche zur aktiven mechanischen Flatterkontrolle von Brücken

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Flatterschwingungen von Brücken sind ein aeroelastisches Instabilitätsphänomen. Es handelt sich um Biege- und Torsionsschwingungen, die in kurzer Zeit zum Einsturz führen. Die schwingungsanfachenden Luftkräfte werden dabei durch die Verschiebungen des Brückenträgers im Strömungsfeld des Windes hervorgerufen und in ungünstiger Weise gesteuert. Die Möglichkeit, das Schwingungsverhalten durch gezieltes Einleiten zusätzlicher Kräfte (aktive Schwingungskontrolle) günstig zu beeinflussen, ist - wenigstens im Brückenbau - bisher nicht realisiert worden. Da die Schwingungsanfälligkeit von Brücken mit der Spannweite anwächst, kann aber davon ausgegangen werden, dass für künftige Großbrücken extremer Spannweite aktive Schwingungskontrolle sinnvoll zum Einsatz gebracht werden kann - sei es in der fertiggestellten Brücke, sei es für kritische Bauzustände. Gegenstand des hier beschriebenen Forschungsvorhabens ist die rechnerische und experimentelle Untersuchung aktiver mechanischer Schwingungskontrolle zur Unterdrückung von Flatterschwingungen von Brücken. Verschiedene Reglerentwürfe und Aktuatoren sollen untersucht und in ihrer Funktionsweise optimiert werden. Mit dem geplanten Vorhaben in der jungen Forschungsdisziplin der aktiven Flatterkontrolle von Brücken sollen Grundlagen für den baupraktischen Einsatz geschaffen werden.