Schwingungsdämpfung von ultra-leichten Förderbandbrücken

Seit dem 1. April 2013 arbeiten die Firmen MartiTechnik AG und K.Bitterli+Partner Ingenieure AG zusammen mit der EMPA an einem Forschungsprojekt zur Schwingungsbedämpfung von ultra-leichten Förderbandbrücken. Finanziell getragen wird dieses Projekt durch die beiden genannten Firmen sowie die Kommission für Technologie und Innovation (KTI-Projekt 14871.1 PFIW-IW) des Bundes.

Ziel ist es, eine möglichst leichte Brücke mit einer Spannweite von 50 m als Tragkonstruktion für Förderbänder zu entwickeln. Die leichte und einfache Konstruktion der Brücke bringt enorme Vorteile bei der Herstellung sowie beim Transport und bei der Montage. Die Standardkomponenten der Brücke sollen zentral unter möglichst hohem Automatisierungsgrad gefertigt und dann weltweit per Container zum Einsatzort transportiert werden.

Das Ziel: Schwingung dämpfen

Leichte Brücken mit großer Spannweite sind in der Regel schwingungsanfällig. Das heißt, sie werden durch externe Kräfte wie Wind, Maschinen oder Menschen angeregt und beginnen zu schwingen. Das Ziel des KTI-Projekts ist es eine Dämpfungsmöglichkeit für Leichtbau-Stahlbrücken zu entwickeln. Da das Gewicht der Brücke durch den Materialfluss auf dem Band stark schwanken kann, muss die Dämpfung auf diese variable Einwirkung angepasst werden. Dies ist nur durch aktive Dämpfung möglich. Das heißt, das Dämpfungssystem passt sich automatisch den veränderten Bedingungen an.

Vom Modell bis zur Umsetzung

Im Mai 2013 wurde ein Modell des neuen Brückentyps im Maßstab 1:20 erstellt und mit Kraftmessringen vom Typ KMR ausgerüstet. Auf diesem Modell wurden verschiedene Tests zur Montage und für den Betrieb realisiert. Da die Messungen in diesem Fall nur zur Überprüfung der FEM-Resultate dienten, konnte auf die kostengünstigen Miniatur-Kraftmessringe zurückgegriffen werden.

Die Brücke im Originalmaßstab wurde Ende Juli 2013 in einem Kieswerk installiert. Sie besteht aus Stahl und wird über vier vorgespannte Drahtseile stabilisiert. Für die Kontrolle der Vorspannkräfte während der Montage und im Betrieb wurden in allen vier Seilen Kraftaufnehmer C6A der Firma HBM mit je 1000 kN Messbereich installiert. Die Auswertung erfolgte über Industriemessverstärker des Typs AE301. „HBM bietet uns ein sehr interessantes Preis-Leistungs-Verhältnis und Produkte, welche auch in rauer Umgebung einsetzbar sind.“, so Jakob Baader, Projektleiter bei Bitterli+Partner Ingenieure AG. Die Messungen verliefen sehr zuverlässig und stabil. Basierend auf diesen Messdaten wird nun ein Schwingungsdämpfer entwickelt, welcher optimal auf die Brücke abgestimmt ist.

„HBM bietet uns ein sehr interessantes Preis-Leistungs-Verhältnis und Produkte, welche auch in rauer Umgebung einsetzbar sind.“

Jakob Baader
Projektleiter
Bitterli+Partner Ingenieure AG

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