Promotie: Trillingsdempers op hoge gebouwen en lange kabels

Op 14 oktober 2008 promoveert Ir. J.W. Hijmissen aan de TU Delft op een onderzoek in de groep Mathematische Fysica onder begeleiding van dr.ir. W.T. van Horssen. Het titel van het proefschrift is: On aspects of boundary damping for cables and vertical beams

Hoge gebouwen, torens, tv-masten en andere hoge, slanke constructies kunnen enorm heen en weer bewegen en grote uitwijkingen vertonen door bijvoorbeeld windbelanstingen of aardbevingen. Dit trillingsgedrag kan de constructie beschadigen. In het geval van een flatgebouw kan het tevens leiden tot ongemak bij zijn bewoners. Bij zeer harde wind verlaten sommige mensen die werken op de bovenste etages van hoge kantoorgebouwen hun werkplek omdat ze zich niet prettig voelen bij de bewegingen van het gebouw. De noodzaak voor hoge gebouwen komt voort uit de wens van bedrijven en mensen om zo dicht mogelijk bij elkaar en bij het stadscentrum te zitten. Tevens zijn zulke gebouwen ook technologische hoogstandjes die gezien mogen worden. Om zo hoog te kunnen bouwen moet licht materiaal gebuikt worden omdat anders de constructie onder haar eigen gewicht bezwijkt. Dit lichtere materiaal zorgt ervoor dat de constructie gevoeliger wordt voor trillingen.

Ook kabels, zoals bijvoorbeeld de kabels van hangbruggen en hoogspanningskabels, kunnen grote uitwijkingen vertonen. Denk bijvoorbeeld aan de Erasmusbrug die enkele dagen naar haar opening weer werd gesloten vanwege te grote uitwijkingen van haar kabels in een combinatie van regen en wind. Aangezien hoge onstructies en kabels ongewild grote trillingen kunnen vertonen is het van belang te begrijpen hoe deze trillingen verminderd kunnen worden.

Een methode om deze trillingen te verminderen is door gebruik te maken van zogenoemde tuned mass dampers (afgekort als: TMDs en in het Nederlands: massa-veer-dempers). Zo’n TMD bestaat uit een gewicht die gekoppeld wordt aan de constructie door middel van een veer en een demper. De massa van deze demper is vaak nog geen procent van de massa van de constructie waaraan de demper bevestigd is. Dit wil niet zeggen dat deze demper voor bijvoorbeeld een hoog gebouw licht is. Deze demper werkt als volgt: als de constructie in beweging komt gaat het gewicht ook bewegen. Door nu de beweging van dit gewicht op efficiente wijze te dempen, wordt ook de beweging van de constructie gedempt.

In het proefschrift zijn modellen bestudeerd die de trillingen van constructies waaraan een TMD is bevestigd beschrijft. Als resultaat is gevonden dat zo’n TMD efficiënt gebruikt kan worden om de trillingen van een hoog, slank gebouw te verminderen. Tevens is gevonden hoe een TMD gebruikt kan worden om de trillingen van een kabel optimaal te dempen.

Bron: TU Delft

home...