Was ist ein Schwingungstilger?

Ein Schwingungstilger, auch Tilger oder englisch Tuned Mass Damper (TMD) genannt, ist eine schwere Masse, die über Federn oder als Pendel an einem Bauwerk hängt, über Dämpfer mit ihm verbunden ist und so abgestimmt wird, dass sie dessen Schwingungen entgegenwirkt. Eingesetzt wird er in hohen, schlanken Gebäuden, Türmen, Schornsteinen und leichten Brücken, die durch Wind, Fußgänger oder Verkehr ins Schwingen geraten.

Wirkungsweise

Jedes Bauwerk hat eine Eigenfrequenz: den Takt, in dem es von selbst hin und her schwingt, wenn es einmal angestoßen wurde. Trifft eine Belastung wie Windwirbel oder der Gehrhythmus vieler Menschen genau diese Frequenz, entsteht Resonanz und die Ausschläge werden groß.

Ein Tilger arbeitet in drei Schritten:

Abstimmen: Masse und Federsteifigkeit werden so gewählt, dass der Tilger nahezu dieselbe Eigenfrequenz hat wie das Bauwerk.
Gegenbewegen: Bewegt sich das Gebäude nach links, bleibt die Masse durch ihre Trägheit zurück und bewegt sich relativ nach rechts. So zieht sie das Bauwerk zurück.
Energie aufnehmen: Die Dämpfer wandeln Bewegungsenergie in Wärme um, damit die Schwingung schneller abklingt.

Die Masse beträgt meist nur einen kleinen Prozentsatz der Gebäudemasse. Ein Tilger macht das Tragwerk nicht tragfähiger, er verringert die Bewegung und erhöht so den Komfort.

Beispiele

Taipei 101 (Taiwan): Im oberen Teil hängt eine Stahlkugel von etwa 660 Tonnen als Pendel. Laut Guinness World Records ist es der größte Tuned Mass Damper der Welt.
Millennium Bridge (London): Die Fußgängerbrücke schwankte nach der Eröffnung im Jahr 2000 so stark seitlich, dass sie gesperrt wurde. Nach dem Einbau zusätzlicher Dämpfer, darunter Schwingungstilger, wurde sie 2002 wieder geöffnet.

Anwendung

Hochhäuser und schlanke Wohntürme gegen windinduzierte Schwingungen.
Fußgängerbrücken und leichte Treppen.
Schornsteine, Masten und Windkraftanlagen.
Decken in Gebäuden mit Maschinen oder Sporthallen.

Tipps für die Praxis

Zuerst messen: Lass eine Erschütterungsmessung durchführen, bevor du eine Lösung wählst. Ein Tilger wirkt nur gut bei der Frequenz, auf die er abgestimmt ist.
Planung durch Fachleute: Abstimmung, Dämpfung und Aufhängung erfordern eine dynamische Berechnung durch einen Tragwerksplaner.
Nach Umbauten neu prüfen: Ändern sich Masse oder Steifigkeit des Bauwerks, kann der Tilger verstimmt sein.