Die Erfindung betrifft eine Anordnung sowie ein Verfahren zum Dämpfen von Schwingungen eines Bauwerks.

Hintergrund

Aufgrund der innerstädtischen Konzentration werden Hochhäuser, insbesondere sogenannte Wolkenkratzer, immer höher und schlanker, womit sie aber auch anfälliger für Schwingungen werden, welche beispielsweise durch Wind oder Erbeben induziert sein können. Üblicher weise werden Systeme installiert, die auf dominante Eigenfrequenzen des Hochhauses ab gestimmt sind und den Eigenschwingungen entgegenwirken. Platziert werden derartige Sys teme primär in der Spitze des Hochhauses, wo die Amplitude der ersten Eigenfrequenz effi zient reduziert werden kann. Wenn nötig, können derartige Systeme auch in tieferen Etagen installiert werden.

Zur Dämpfung können Tilger zum Einsatz kommen, welche auch als Schwingungstilger be zeichnet werden können. Derartige Tilger bestehen aus einer Feder-Masse-Anordnung. Ein Tilger wirkt der Systemschwingung entgegen und beruhigt das System durch eine stetige Gegenschwingung mit minimaler Eigendämpfung. Alternativ können Schwingungsdämpfer zum Einsatz kommen, welche aus einer Feder-Masse-Dämpfer-Anordnung bestehen. Ein Schwingungsdämpfer verhält sich selbst schwingend, sodass er der Schwingung des Sys tems entgegenwirkt und die zugeführte Schwingungsenergie aufnimmt. Hierzu ist der Schwingungsdämpfer auf das Schwingungsverhalten des zu dämpfenden Systems abge stimmt.

Zur Dämpfung einer Gebäudeschwingung können Pendelmassen, rollengelagerte Massen oder eine hydrodynamische Dämpfung über kommunizierende Röhren vorgesehen sein. Hierbei ist es üblich, für die Schwingungsdämpfung eine zusätzliche Masse zu installieren, die mehrere Hundert Tonnen betragen kann und über die Tragstruktur abgetragen werden muss. Damit verbunden ist ein großer Bauraum, der sich oft über mehrere Stockwerke er streckt. Bekannt sind beispielsweise an einer Gebäudespitze aufgehängte Kugelpendel im Inneren des Gebäudes oder flächig und parallel zu Boden beziehungsweise Decke zwischen den Geschossen angeordnete Massen, welche parallel zum Boden und senkrecht zu den Wänden schwingen. Um schon vorhandene Masse und deren Bauraum zu nutzen, kann eine beweglichen Dop pelfassade eingesetzt werden, bei der Gebäudeschwingungen dadurch gedämpft werden, dass sich die Fassade von der Gebäudekonstruktion weg- und auf diese zubewegt. Somit ergibt sich ein variabler Flächen-Abstand von Gebäudestruktur zu schwingungsdämpfendem Bewegungselement. Im Falle einer Anregung durch Wind werden die anregenden Kräfte von der orthogonal zum Gebäude beweglichen Außenhaut der Doppelfassade absorbiert und ihre Übertragung auf das Gebäude somit reduziert.

Für solche Systeme ist eine aufwändige lastabtragende Lösung notwendig. Die Kinematik muss hohe statische Vertikallasten aufnehmen und gleichzeitig horizontal sehr dynamisch beweglich sein, um das Ziel einer Schwingungsdämpfung zu erreichen. Damit ist auch die dynamisch wirksame Masse der beweglichen Elemente, die das Massenverhältnis von be weglichen Elementen und Masse der Gebäudestruktur vorgibt mit einer unvorteilhaft hohen Vertikallast verbunden und deshalb konstruktiv limitiert. Durch die hohe statische Belastung der dynamisch wirksamen Element-Anordnung ergeben sich hohe Kosten für die technische Realisierung, beispielsweise durch eine Mehrpunktlagerung einer abstandsveränderlichen Führung unter hoher Vertikallast. Hierdurch ist auch die Massensteigerung der Schwin- gungsdämpfungs-Elemente begrenzt, welche für ein günstiges dynamisches Verhalten wün schenswert ist. Für den Fall einer windinduzierten Schwingung liegen zudem die bewegli chen Elemente, die zur Schwingungsdämpfung erforderlich sind, mit ihrer großen Fläche genau in Richtung der Windanregung, sodass eine Schwingungsdämpfung nur unter Be rücksichtigung dieser direkten Anregung möglich ist. So ist die Schwingungsdämpferwirkung für passive Dämpfung reduziert und zusätzlich semiaktive oder aktive Schwingungsdämpfer und eine besondere Regelung der aktiven Elemente sind nötig.

Das Dokument US 2019 / 345729 A1 offenbart ein System zum Reduzieren wind-induzierter Vibration mittels einer Verkleidung, bei der bewegliche Paneele an einer Außenfassade ei nes Gebäudes, eines Wolkenkratzers oder einer anderen Struktur befestigt sind, mittels de rer die Außenform der Fassade modifiziert wird, um die wind-induzierte Vibration zu mindern.

Das Dokument KR 10-2018-0024329 A vorliegende betrifft eine Wandisolationssystem- Anordnung mit geprägten Platten. Bei der Anordnung sind geprägte Paneele in alle Richtun gen an der Vorderseite von Dämmrahmen und horizontalen Materialien installiert, um die Wand fertigzustellen. Wenn eine Vibration in einem Gebäude durch ein Erdbeben auftritt, kippen die Paneele innerhalb eines bestimmten Bereichs, um die im Gebäude auftretende Vibration zu lindern oder um die Vibration zu absorbieren. Die Paneele haben eine unebene Außenfläche.

In dem Dokument EP 3 088 635 B1 ist eine Nachverstärkungsstruktur für ein bestehendes Gebäude beschrieben. Die Struktur umfasst einen Verstärkungsrahmen einschließlich verti kaler Rahmenelemente und horizontaler Rahmenelemente und Schwingungskontrollelemen- te. Der Verstärkungsrahmen wird an einer Außenwandfläche eines bestehenden Gebäudes mit einem Überhang auf der Außenwandfläche bereitgestellt, um den Überhang zu umge ben. Die horizontalen Rahmenelemente sind Stahlelemente. Vertikale Trägerelemente und horizontale Trägerelemente sind konfiguriert, um den Verstärkungsrahmen und die Außen wandfläche zu koppeln, wobei eine horizontale Scherkraft, die auf den Verstärkungsrahmen wirkt, auf das bestehende Gebäude über die horizontalen Trägerelemente übertragen wird und eine vertikale Kraft, die aus einem außermittigen Biegemoment resultiert und auf den Verstärkungsrahmen wirkt, auf das bestehende Gebäude über die vertikalen Trägerelemente übertragen wird. Die vertikalen Rahmenelemente sind Stahlelemente und die Schwingungs- kontrollelemente sind zwischen den vertikalen Rahmenelementen eingefügt.

Zusammenfassung

Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Anordnung sowie ein Verfahren zum Dämp fen einer Schwingung eines Bauwerks bereitzustellen, bei der die Nachteile des Standes der Technik überwunden werden und insbesondere eine effiziente Dämpfung von Schwingungen des Bauwerks unter Nutzung vorhandener Massen und mit einer verbesserten Tragkonstruk tion und Lasteinleitung realisiert ist.

Zur Lösung der Aufgabe sind eine Anordnung zum Dämpfen einer Schwingung eines Bau werks nach dem Anspruch 1 sowie ein Verfahren zum Dämpfen einer Schwingung eines Bauwerks nach den Anspruch 15 geschaffen.

Nach einem Aspekt ist eine Anordnung zum Dämpfen von Schwingungen eines Bauwerks, mit einem aufrecht zu montierenden Wandelement, einem Verkleidungselement und einer Dämpfungseinrichtung bereitgestellt. Die Dämpfungseinrichtung ist sowohl mit dem Verklei dungselement als auch mit dem Wandelement verbunden, derart, dass eine Relativbewe- gung zwischen dem Wandelement und dem Verkleidungselement auf die Dämpfungseinrich tung übertragen wird. Die Dämpfungseinrichtung ist eingerichtet, eine Schwingungsbewe gung des Wandelements zu dämpfen, und derart angeordnet, dass die Dämpfungsrichtung im Wesentlichen parallel zu einer Oberfläche des Wandelements ausgerichtet ist.

Nach einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zum Dämpfen von Schwingungen eines Bau werks geschaffen. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen eines Bauwerks, das Anordnen eines Wandelements aufrecht an oder in dem Bauwerk, das Anordnen eines Verkleidungs elements an dem Wandelement, das Anordnen einer Dämpfungseinrichtung an dem Wan delement und dem Verkleidungselement derart, dass eine Dämpfungsrichtung der Dämp fungseinrichtung parallel zu einer Oberfläche des Wandelements ausgerichtet ist, das Ver binden der Dämpfungseinrichtung mit dem Verkleidungselement und mit dem Wandelement derart, dass eine Relativbewegung zwischen dem Wandelement und dem Verkleidungsele ment auf die Dämpfungseinrichtung übertragen wird, und das Dämpfen einer auf die Dämp fungseinrichtung übertragenen Schwingungsbewegung des Wandelements entlang der Dämpfungsrichtung.

Mit der Anordnung kann insbesondere eine durch Windanregung oder Erdbeben induzierte Schwingung eines Bauwerks, beispielsweise eines Gebäudes, insbesondere eines Hoch hauses, gedämpft werden. Hierzu kann die Anordnung in, beziehungsweise an oberen Stockwerken eines Hochhauses zum Einsatz kommen. Insbesondere ist eine Relativ- Schwingungsbewegung des Verkleidungselements zu dem Wandelement entlang der Dämp fungsrichtung ermöglicht, wodurch eine Schwingung des Wandelements durch die Dämp fungseinrichtung gedämpft wird. Hierdurch kann eine Schwingung eines Bauwerks, insbe sondere eines Gebäudes gedämpft werden, an oder in dem die Anordnung zum Einsatz kommt. Insbesondere kann hierzu das Wandelement ein Teil des Bauwerks oder fest mit diesem verbunden sein. Beispielsweise kann für die Relativbewegung zwischen dem Ver kleidungselement und dem Wandelement entlang der Dämpfungsrichtung ein Maximalhub zwischen 0,1 m und 2 m, vorzugsweise zwischen 0,2 m und 1 m, weiter vorzugsweise zwi schen 0,3 m und 0,7 m, beispielsweise von 0,5 m vorgesehen sein.

Die Oberfläche des Wandelements ist die Oberfläche, welche sich über die Hauptausdeh nung des Wandelements erstreckt. Somit wird bei der Betrachtung des Wandelements die Oberfläche des Wandelements als Wand wahrgenommen. Hierbei ist das Wandelement auf- recht zu montieren, so dass die Oberfläche des Wandelements nicht horizontal verläuft. Die Oberfläche des Wandelements kann im Wesentlichen orthogonal zu einer Grundfläche eines Bauwerks, insbesondere eines Gebäudes verlaufen, an oder in dem das Wandelement an geordnet ist oder angeordnet wird. Alternativ kann das Wandelement in einer zumindest teil weise schrägen Ausrichtung montiert bleiben, wobei eine generelle aufrechte Ausrichtung des Wandelements erhalten bleibt. Insbesondere ist das aufrecht zu montierende Wandele ment kein Bodenelement oder Deckenelement.

Das Wandelement kann eine Wand eines Bauwerks, beispielsweise eines Gebäudes sein. Hierbei kann ein Montieren des Wandelements beim Bau des Bauwerks erfolgen, indem die Wand des Bauwerks errichtet wird. Hierbei kann die Wand durch eine Struktur gebildet sein, welche einen Freiraum umgibt, der durch das Wandelement begrenzt wird. Die Wand kann Elemente, beispielsweise Glasscheiben, umfassen, welche den Freiraum verschließen. Bei spielsweise kann die Wand durch ein Tragwerk oder eine Trag Struktur, beispielsweise mit vertikal, horizontal und / oder diagonal verlaufenden Elementen, gebildet sein, zum Beispiel durch die Stirnseiten einer Boden- und einer Deckenstruktur eines Stockwerks eines Bau werks und vertikal verlaufende Trägerelemente, welche einen durch eine Fassade zu schlie ßenden Freiraum umschließen. In diesem Fall wird das Wandelement aufrecht montiert, in dem die Wand aufrecht errichtet wird. Alternativ kann das Wandelement ein Element sein, welches auf einer Wand eines Bauwerks angeordnet, bzw. montiert, werden kann, um eine Schwingung des Bauwerks zu dämpfen. Beispielsweise kann das Wandelement eine innere Verkleidung einer Doppelverkleidung sein, während das Verkleidungselement eine äußere Verkleidung der Doppelverkleidung ist. Die Dämpfungseinrichtung kann direkt oder indirekt mit dem Wandelement verbunden sein, beispielsweise über eine Tragstruktur. Das Verklei dungselement kann gegenüber dem Wandelement federnd und / oder pendelnd gelagert sein.

Die Dämpfungseinrichtung kann derart angeordnet sein, dass die Dämpfungsrichtung wei terhin im Wesentlichen horizontal ausgerichtet ist. Die Dämpfungsrichtung ist in diesem Fall sowohl parallel zu der Oberfläche des Wandelements als auch horizontal ausgerichtet. Ins besondere kann eine horizontal Ausrichtung der Dämpfungsrichtung eine Ausrichtung paral lel zu einer Grundfläche eines Bauwerks bedeuten, an oder in dem das Wandelement ange ordnet ist oder angeordnet wird, sodass die Dämpfungsrichtung eine seitliche Bewegungs richtung der Relativbewegung zwischen dem Wandelement und dem Verkleidungselement angibt. Gegebenenfalls kann die Grundfläche des Bauwerks hierbei gegenüber einer Umge bung des Bauwerks eingeebnet sein.

Eine Relativbewegung zwischen dem Wandelement und dem Verkleidungselement kann entlang einer senkrecht auf die Oberfläche des Wandelements stehenden Richtung unter bunden sein. Hierbei kann ein Unterbinden einer Relativbewegung ein Verhindern einer sol chen Bewegung bedeuten, welche über ein für eine entsprechende Konstruktion notwendi ges Spiel zwischen Komponenten hinausgeht. Beispielsweise kann das Verkleidungsele ment an dem Wandelement oder an einem Bauwerk geführt sein, etwa mittels eines Schie nensystems, welches eine Relativbewegung zwischen dem Wandelement und dem Verklei dungselement entlang einer senkrecht auf die Oberfläche des Wandelements stehenden Richtung bis auf ein notwendiges Spiel nicht zulässt. Alternativ kann die Dämpfungseinrich tung an dem Wandelement oder an dem Bauwerk geführt sein, derart, dass eine Relativbe wegung zwischen dem Wandelement und dem Verkleidungselement entlang einer senkrecht auf die Oberfläche des Wandelements stehenden Richtung bis auf ein notwendiges Spiel nicht ermöglicht ist.

Die Dämpfungseinrichtung kann mit dem Verkleidungselement oder mit dem Wandelement fest verbunden sein. Hierbei ist unter einer festen Verbindung eine Verbindung zu verstehen, welche eine Relativbewegung zwischen den fest verbundenen Elementen nicht zulässt. Die feste Verbindung kann lösbar, beispielsweise durch Schrauben, Einhaken, oder Einhängen, oder nicht (ohne Weiteres) lösbar, beispielsweise durch Schweißen, Löten oder Kleben, be reitgestellt sein. Die feste Verbindung kann unmittelbar zwischen den Elementen oder mittel bar über Verbindungselemente bereitgestellt sein.

Die Dämpfungseinrichtung kann (gleichzeitig) sowohl mit dem Verkleidungselement als auch mit dem Wandelement fest verbunden sein. Hierbei können die beiden festen Verbindungen jeweils lösbar oder nicht (ohne Weiteres) lösbar bereitgestellt sein, oder eine der Verbindun gen kann lösbar und die andere der Verbindungen nicht (ohne Weiteres) lösbar bereitgestellt sein. In diesem Fall kann das Verkleidungselement über die Dämpfungseinrichtung an dem Wandelement oder an einem Bauwerk geführt sein, derart, dass das Verkleidungselement ausschließlich über die Dämpfungseinrichtung mit dem Wandelement oder dem Bauwerk verbunden ist. Beispielsweise kann die Dämpfungseinrichtung mittels eines Schienensys tems mit dem Wandelement oder dem Bauwerk verbunden sein. Alternativ zu einer festen Verbindung kann eine nicht-feste Verbindung vorgesehen sein, bei welcher eine Relativbewegung zwischen den verbundenen Elementen nicht (vollständig) unterbunden ist, wobei eine Relativbewegung zwischen dem Wandelement und dem Ver kleidungselement auf die Dämpfungseinrichtung übertragen wird. Die Dämpfungseinrichtung kann mit dem Verkleidungselement und/oder mit dem Wandelement derart verbunden sein, dass eine Relativbewegung zwischen den verbundenen Elementen in wenigstens einer Rich tung unterbunden ist und in wenigstens einer weiteren Richtung ermöglicht ist. Beispielswei se kann eine Verbindung durch Einführen eines Stifts in eine Öffnung hergestellt sein, derart, dass eine Relativbewegung in einer axialen Richtung des Stifts ermöglicht ist und in hierzu senkrechten Richtungen nicht ermöglicht ist. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass eine Verbindung durch Aufliegen hergestellt ist, sodass eine Bewegung entlang der Dämpfungsrichtung im positiven Bewegungssinn durch Druck übertragen wird und im dem positiven Bewegungssinn entgegengesetzten negativen Bewegungssinn nicht übertra gen wird, da sich die verbundenen Elemente voneinander entfernen.

Die Dämpfungseinrichtung kann einen Dämpfer umfassen. Insbesondere kann in der Anord nung mittels der Dämpfungseinrichtung ein Feder-Masse-Dämpfer-System gebildet sein. Hierzu kann die Dämpfungseinrichtung ein Federelement umfassen. Die Anordnung kann somit einen Schwingungsdämpfer umfassen. Dämpfer sind als solche bekannt. Beispiels weise kann der Dämpfer ein viskoser Dämpfer oder ein magnetorheologischer Dämpfer sein.

In alternativen Ausgestaltungen kann die Dämpfungseinrichtung ein Federelement umfassen und frei von einem Dämpfer ausgebildet sein. Insbesondere kann somit in der Anordnung mittels der Dämpfungseinrichtung ein Feder-Masse-System gebildet sein. Die Anordnung kann somit einen Tilger umfassen.

Die Masse des Feder-Masse-Dämpfer-Systems beziehungsweise des Feder-Masse- Systems kann als separate Masse in der Anordnung ausgebildet sein. Alternativ oder zusätz lich kann die Masse eine Masse des Verkleidungselements und/oder der Dämpfungseinrich tung sein. Insbesondere kann die Masse des Feder-Masse-Systems durch die Gesamtmas se der Massen des Verkleidungselements und einer separaten Masse sowie gegebenenfalls weiterer Elemente sein. Hierbei ist die Dämpfungseinrichtung durch Ihre Wirkung in dem Feder-Masse-System oder in dem Feder-Masse-Dämpfer-System eingerichtet, die Schwin- gungsbewegung des Wandelements zu dämpfen. Insbesondere kann das Wandelement fest mit einem Bauwerk verbunden sein und die Dämpfungseinrichtung kann zusammen mit dem Verkleidungselement einen Tilger oder Schwingungsdämpfer bilden, welcher eine auf das Wandelement übertragene Schwingungsbewegung des Bauwerks dämpft.

Die Dämpfungseinrichtung kann eine Antriebseinrichtung umfassen, welche eingerichtet ist, eine Kraft zu erzeugen, welche für eine Dämpfung einer Schwingungsbewegung des Wan delements einer auf die Dämpfungseinrichtung übertragenen Relativbewegung zwischen dem Wandelement und dem Verkleidungselement entgegenwirkt oder eine auf die Dämp fungseinrichtung übertragene Relativbewegung zwischen dem Wandelement und dem Ver kleidungselement verstärkt. Insbesondere kann eine Relativbewegung zwischen dem Wan delement und dem Verkleidungselement gedämpft (also dieser entgegengewirkt) oder ver stärkt werden, um die Relativbewegung so zu beeinflussen, dass ein durch die Relativbewe gung verursachter Energieaustausch zwischen dem Wandelement und dem Verkleidungs element zu einer Dämpfung der Schwingung des Wandelements führt. Hierdurch kann eine aktive Dämpfung bereitgestellt sein. Beispielsweise kann die Antriebseinrichtung eine elektri sche Maschine, insbesondere einen Elektromotor, beispielsweise einen Schrittmotor oder einen Gleichstrommotor, oder einen hydraulischen oder pneumatischen Antrieb umfassen.

Die Dämpfungseinrichtung kann eine Generatoreinrichtung umfassen, welche eingerichtet ist, eine Bewegungsenergie einer auf die Dämpfungseinrichtung übertragenen Relativbewe gung zwischen dem Wandelement und dem Verkleidungselement in eine andere Energie form zu wandeln. Die Generatoreinrichtung kann hierbei als Dämpfer der Dämpfungseinrich tung wirken. Insbesondere kann die Generatoreinrichtung eine kinetische Energie der Rela tivbewegung in eine leicht nutzbare Energieform, beispielsweise elektrische Energie oder chemische Energie zur Speicherung in einem Akkumulator, umwandeln, anstatt diese in Wärme umzusetzen. Die Generatoreinrichtung kann einen elektrischen Generator umfassen, welcher beispielsweise als rotierende elektrische Maschine ausgeführt sein kann. Hierbei kann die Dämpfungseinrichtung einen Bewegungswandler umfassen, welche die lineare Be wegung entlang der Dämpfungsrichtung in eine für die Generatoreinrichtung geeignete Be wegung wandelt, beispielsweise in eine Rotation oder in eine Linearbewegung entlang einer anderen Richtung. Die Dämpfungseinrichtung kann sowohl eine Generatoreinrichtung als auch eine Antriebs einrichtung umfassen. Zum Beispiel kann die Dämpfungseinrichtung eine kombinierte Gene- rator-Antriebs-Einrichtung umfassen, welche eingerichtet ist, in einem ersten Betriebszu stand eine Bewegungsenergie einer auf die Dämpfungseinrichtung übertragenen Relativbe wegung zwischen dem Wandelement und dem Verkleidungselement in eine andere Energie form zu wandeln und in einem zweiten Betriebszustand eine Kraft zu erzeugen, welche für eine Dämpfung von Schwingungen des Wandelements einer auf die Dämpfungseinrichtung übertragenen Relativbewegung zwischen dem Wandelement und dem Verkleidungselement entgegenwirken oder diese verstärken kann. Beispielsweise kann die kombinierte Generator- Antriebs-Einrichtung eine elektrische Maschine umfassen, welche sowohl für den Motorbe trieb als auch für den Generatorbetrieb ausgelegt ist. Hierbei kann die Dämpfungseinrichtung einen Bewegungswandler umfassen, welcher für eine Wandlung zwischen der linearen Be wegung entlang der Dämpfungsrichtung und einer für die Generator-Antriebs-Einrichtung geeigneten Bewegung, insbesondere einer Rotation, eingerichtet ist.

Im Gegensatz zu einer kombinierten Generator-Antriebs-Einrichtung kann eine Genera toreinrichtung als elektrischer Generator ausgebildet sein, welcher nur für einen effizienten Generatorbetrieb ausgelegt ist, und eine Antriebseinrichtung kann einen Elektromotor um fassen, der nur für einen effizienten Motorbetrieb ausgelegt ist. Die Dämpfungseinrichtung kann eine Generatoreinrichtung und eine Antriebseinrichtung umfassen, welche getrennt voneinander ausgebildet sind.

Die Anordnung kann eingerichtet sein, eine von der Generatoreinrichtung bereitgestellte Energie für einen Betrieb der Anordnung zu nutzen. Eine mit dem Generator gewandelte Energie kann für einen autarken Betrieb der Anordnung genutzt werden. Beispielsweise kann die mit dem Generator gewandelte Energie genutzt werden, um eine Dämpfungswir kung der Dämpfungseinrichtung einzustellen. Hierbei kann ein Dämpfer der Dämpfungsein richtung eingestellt werden, insbesondere ein Widerstand des Dämpfers, zum Beispiel in Abhängigkeit von einem Schwingungszustand von Wand- und Verkleidungselement. Hier durch kann eine effiziente Schwingungsdämpfung des Wandelements bereitgestellt sein. In Ausführungen, in denen die Dämpfungseinrichtung sowohl eine Generatoreinrichtung als auch eine Antriebseinrichtung umfasst, kann eine mit dem Generator gewandelte Energie alternativ oder zusätzlich zum Antrieb der Motoreinrichtung genutzt werden. Hierbei kann die vom Generator gewandelte Energie zwischengespeichert und später für den Antrieb der Mo- io toreinrichtung genutzt werden, insbesondere in Ausführungen mit einer kombinierten Gene- rator-Antriebs-Einrichtung. Hierdurch kann ein autarker Betrieb der Anordnung ohne Zufüh rung zusätzlicher, über die Schwingungsenergie hinausgehender, Energie ermöglicht sein. Auf diese Weise kann eine effizientere Schwingungsdämpfung bereitgestellt sein.

Die Anordnung kann eine Sensoreinrichtung umfassen, welche eingerichtet ist, eine Bewe gung des Wandelements, eine Bewegung des Verkleidungselements oder eine Relativbe wegung zwischen dem Wandelement und dem Verkleidungselement zu erfassen. Die Sen soreinrichtung kann Sensordaten erzeugen, welche die Bewegung des Wandelements, die Bewegung des Verkleidungselements oder die Relativbewegung zwischen dem Wandele ment und dem Verkleidungselement angeben. Die Sensoreinrichtung kann eingerichtet sein, eine Bewegung des Wandelements und eine Bewegung des Verkleidungselements zu erfas sen und jeweilige Sensordaten zu erzeugen. Alternativ können mehrere Sensoreinrichtungen vorgesehen sein, wobei eine Sensoreinrichtung eine Bewegung des Wandelements erfasst und entsprechende Sensordaten erzeugt und eine weitere Sensoreinrichtung eine Bewe gung des Verkleidungselements erfasst und entsprechende weitere Sensordaten erzeugt. Anhand der Sensordaten kann eine Anpassung einer Dämpfungswirkung der Anordnung erfolgen, beispielsweise mittels einer semi-aktiven Regelung. Alternativ oder zusätzlich kann eine aktive Regelung anhand der Sensordaten vorgesehen sein, beispielsweise durch eine entsprechende Ansteuerung einer Generatoreinrichtung und / oder einer Antriebseinrichtung.

Das Wandelement kann eine Außenwand eines Gebäudes sein und das Verkleidungsele ment kann ein Fassadenelement sein. Hierbei kann die Außenwand des Gebäudes durch eine Innenfassade einer Doppelfassade gebildet sein und das Verkleidungselement kann durch eine Außenfassade der Doppelfassade gebildet sein. Alternativ kann die Außenwand eine integrale Wand des Gebäudes sein und das Fassadenelement kann ein Einzelelement einer mehrteiligen Fassade des Gebäudes sein.

In alternativen Ausgestaltungen kann das Wandelement eine Innenwand eines Gebäudes sein und das Verkleidungselement kann ein zur Verkleidung der Innenwand dienendes Ele ment sein. Hierbei kann die Innenwand des Gebäudes durch eine Innenverkleidung einer Doppelverkleidung gebildet sein und das Verkleidungselement kann durch eine Außenver kleidung der Doppelverkleidung gebildet sein. Das Verkleidungselement kann ein Fassadenelement, ein Hüllelement, ein Wandvorbau o- der integraler Bestandteil einer Doppelfassade sein. Hierbei kann das Verkleidungselement ein in einem Bauwerk statisch und / oder dynamisch wirksames Element sein.

Die Anordnung kann ein weiteres Verkleidungselement und eine weitere Dämpfungseinrich tung umfassen.

Die weitere Dämpfungseinrichtung kann sowohl mit dem weiteren Verkleidungselement als auch mit dem Wandelement verbunden sein, derart, dass eine Relativbewegung zwischen dem Wandelement und dem weiteren Verkleidungselement entlang der Dämpfungsrichtung auf die weitere Dämpfungseinrichtung übertragen und die Schwingungsbewegung des Wan delements mittels der weiteren Dämpfungseinrichtung gedämpft wird. Es können zusätzliche Verkleidungselemente und jeweils zugeordnete Dämpfungseinrichtungen vorgesehen sein. Hierdurch kann eine Wand eines Bauwerks flächig mit mehreren Verkleidungselementen verkleidet werden, welche alle zur Dämpfung einer Schwingung des Bauwerks beitragen.

Das Verkleidungselement und das weitere Verkleidungselement können fest miteinander verbunden sein. Hierbei ist unter einer festen Verbindung eine Verbindung zu verstehen, welche eine Relativbewegung zwischen den fest verbundenen Elementen nicht zulässt. Die feste Verbindung kann lösbar, beispielsweise durch Schrauben, Einhaken, oder Einhängen, oder nicht (ohne Weiteres) lösbar, beispielsweise durch Schweißen, Löten oder Kleben, be reitgestellt sein. Die feste Verbindung kann unmittelbar zwischen den Elementen oder mittel bar über Verbindungselemente bereitgestellt sein. Entsprechend kann auch eine feste Ver bindung mit zusätzlichen Verkleidungselementen vorgesehen sein. Hierdurch kann eine Dämpfung einer Schwingung des Bauwerks durch eine Verkleidung einer Wand des Bau werks mit mehreren Verkleidungselementen bereitgestellt sein, welche als Gesamtverklei dung schwingen.

Die weitere Dämpfungseinrichtung kann sowohl mit dem weiteren Verkleidungselement als auch mit einem weiteren aufrecht zu montierenden Wandelement verbunden sein, derart, dass eine Relativbewegung zwischen dem weiteren Wandelement und dem weiteren Ver kleidungselement entlang einer weiteren Dämpfungsrichtung auf die weitere Dämpfungsein richtung übertragen und eine Schwingungsbewegung des weiteren Wandelements mittels der weiteren Dämpfungseinrichtung gedämpft wird, wobei die weitere Dämpfungseinrichtung derart angeordnet ist, dass die weitere Dämpfungsrichtung im Wesentlichen parallel zu einer Oberfläche des weiteren Wandelements ausgerichtet ist. Hierbei kann das weitere Wan delement in einem Winkel, beispielsweise einem rechten Winkel, zu dem Wandelement aus gerichtet sein. Hierdurch kann eine Dämpfung von Schwingungen in verschiedenen Richtun gen ermöglicht sein. Insbesondere kann eine Dämpfung von Torsionsschwingungen eines Bauwerks bereitgestellt sein, in oder an welchem die Anordnung eingesetzt wird. Alternativ oder zusätzlich kann das Wandelement eine Außenwand sein und das weitere Wandelement kann eine Innenwand sein.

Es kann vorgesehen sein, jeweils mehrere Verkleidungselemente und Dämpfungseinrichtun gen zur Schwingungsdämpfung auf unterschiedlichen Wandelementen anzuordnen. Es kann vorgesehen sein, mehrere Wände eines Bauwerks jeweils flächig mit mehreren Verklei dungselementen zu verkleiden, welche alle zur Dämpfung von Schwingungen des Bauwerks in verschiedenen Richtungen beitragen. Hierbei können die in Zusammenhang mit mehreren auf einem Wandelement angeordneten Verkleidungselementen und Dämpfungseinrichtun gen sowie die in Zusammenhang mit auf mehreren Wandelementen angeordneten Verklei dungselementen und Dämpfungseinrichtungen vorgesehenen Ausgestaltungen einzeln oder in Kombination vorgesehen sein. Insbesondere können die Außenwände in oberen Stock werken eines Bauwerks jeweils vollflächig mit mehreren Fassadenelementen und Dämp fungseinrichtungen versehen sein, um Schwingungen des Bauwerks effektiv zu dämpfen.

Vorzugsweise ist eine Relativbewegung zwischen dem Wandelement und dem Verklei dungselement nur in der Dämpfungsrichtung ermöglicht. In alternativen Ausgestaltungen kann vorgesehen sein, dass eine Relativbewegung zwischen dem Wandelement und dem Verkleidungselement in einer oder mehreren weiteren Richtungen ermöglicht ist. In diesem Fall kann vorgesehen sein, dass die Dämpfungseinrichtung eingerichtet ist, eine Schwin gungsbewegung des Wandelements in einer oder mehreren weiteren Dämpfungsrichtungen zu dämpfen. Alternativ oder zusätzlich können eine oder mehrere weitere dem Verklei dungselement zugeordnete Dämpfungseinrichtungen vorgesehen sein, welche jeweils einge richtet sind, eine Schwingungsbewegung des Wandelements in einer oder mehreren weite ren Dämpfungsrichtungen zu dämpfen, welche jeweils im Wesentlichen parallel zu der Ober fläche des Wandelements ausgerichtet sein können. Die Komponenten der Anordnung können für eine spezifische geplante Anwendung ausge legt sein. Insbesondere können die Dämpfungseinrichtung und das Verkleidungselement, beispielsweise die Masse des Verkleidungselements, sowie gegebenenfalls weitere Kompo nenten auf ein bei einer geplanten Anwendung erwartetes Schwingungsverhalten ausgelegt sein. Hierbei kann das Wandelement fest mit einem Bauwerk verbunden oder Teil eines Bauwerks sein, dessen Schwingungen zu dämpfen sind. Beispielsweise können für die Aus legung einer oder mehrere der Faktoren Masse eines Bauwerks, dessen Schwingungen zu dämpfen sind, Steifigkeit des Bauwerks, Strukturdämpfung des Bauwerks, Eigenfrequenzen des Bauwerks, Schwingungsamplituden des Bauwerks, Höhe des Bauwerks, Querschnitt des Bauwerks, Quelle der zu erwartenden Schwingungsanregung, zu erwartende Intensität der Schwingungsanregung, Frequenz, insbesondere Frequenzspektrum, zu erwartender Schwingungen und Amplitude der zu erwartenden Schwingungen berücksichtigt sein. Bei den Faktoren, welche durch das Bauwerk bestimmt sind, können entsprechende Einflüsse der Anordnung oder von Teilen der Anordnung, insbesondere des Wandelements, Berück sichtigung finden.

Bei dem Verfahren zum Dämpfen einer Schwingung eines Bauwerks kann die Reihenfolge der Schritte in unterschiedlichen Ausführungen variieren. Beispielsweise kann das Wan delement eine Wand des Bauwerks sein und etwa beim Rohbau des Bauwerks an oder in diesem angeordnet werden. Als weitere Alternative kann das Anordnen des Wandelements an oder in dem Bauwerk erfolgen, nachdem das Verkleidungselement und/oder die Dämp fungseinrichtung an dem Wandelement angeordnet wurde, beispielweise können das Wan delement, das Verkleidungselement und die Dämpfungseinrichtung als montierte Doppelver kleidung mit dem Wandelement an einer Wand des Bauwerks angeordnet werden. In beiden Fällen kann die Dämpfungseinrichtung zuerst an dem Verkleidungselement angeordnet wer den, um anschließend die Dämpfungseinrichtung und das Verkleidungselement an dem Wandelement anzuordnen. Alternativ kann die Dämpfungseinrichtung zuerst an dem Wan delement angeordnet werden, um anschließend das Verkleidungselement an dem Wan delement und der Dämpfungseinrichtung anzuordnen. Das jeweilige Verbinden der Dämp fungseinrichtung mit dem Wandelement und dem Verkleidungselement kann direkt nach dem entsprechenden Schritt des Anordnens oder später erfolgen, beispielsweise, nachdem das Verkleidungselement und die Dämpfungseinrichtung angeordnet wurden. Im Zusammenhang mit dem Verfahren können die vorangehend in Verbindung mit der An ordnung zum Dämpfen einer Schwingung eines Bauwerks beschriebenen Ausgestaltungen entsprechend vorgesehen sein. Insbesondere kann das Verfahren das Anordnen und Ver binden von mehreren Wandelementen, mehreren Verkleidungselementen und / oder mehre ren Dämpfungseinrichtungen umfassen.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

Im Folgenden werden weitere Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf Figuren einer Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Gebäudes mit einem bekannten System zur Schwingungsdämpfung;

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines weiteren bekannten Systems zur Schwin gungsdämpfung;

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Anordnung zum Dämpfen von Schwingungen eines Bauwerks;

Fig. 4 eine schematische Darstellung der Dämpfung von windangeregten Schwingungen; Fig. 5 eine schematische Darstellung der Dämpfung von Torsionsschwingungen;

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer weiteren Anordnung zum Dämpfen von Schwingungen eines Bauwerks;

Fig. 7 eine schematische Darstellung noch einer weiteren Anordnung zum Dämpfen von Schwingungen eines Bauwerks;

Fig. 8 eine schematische Darstellung einer Dämpfungseinrichtung; und Fig. 9 eine schematische Darstellung einerweiteren Dämpfungseinrichtung.

Die Fig. 1 zeigt ein Gebäude 1, nämlich ein schlankes Hochhaus, mit einem bekannten Sys tem zur Dämpfung von Schwingungen, welches eine beweglich federnd gelagerte Masse 2 in der Spitze des Gebäudes 1 umfasst. In dem in der Fig. 1 dargestellten Anwendungsfall wird das Gebäude 1 durch Wind zur Schwingung angeregt. Die Windrichtung 3 des anre genden Windes zeigt hierbei in die Zeichnungsebene hinein. Die Windanregung erfolgt dabei primär durch Wirbelablösung des an dem Gebäude 1 vorbeistreifenden Windes, welche or thogonal zur Windrichtung 3 wirkende Kräfte verursacht. Diese Kräfte führen zu Schwingun gen des Gebäudes 1 quer zur Windrichtung 3, was in der Fig. 1 durch Pfeile angedeutet ist. Die Gebäudeschwingung führt zu einer Relativbewegung der Masse 2 zu dem Gebäude 1 entlang der Richtung 4. Diese Bewegung der Masse 2 wirkt den Schwingungen des Gebäu des 1 entgegen und dämpft diese, wobei mit der federnd aufgehängten Masse ein Tilger gebildet ist.

Die Fig. 2 zeigt ein anderes System zur Dämpfung von Schwingungen. An Außenwänden 5a, 5b, 5c, 5d des in Draufsicht dargestellten Gebäudes 1 sind Fassadenelemente 6a, 6b, 6c, 6d abstandsveränderlich zu einer jeweiligen Außenwand 5a, 5b, 5c, 5d federnd gelagert. Hierbei bilden die Außenwände 5a, 5b, 5c, 5d Innenfassanden einer Doppelfassade, wäh rend die Fassadenelemente 6a, 6b, 6c, 6d zugeordnete Außenwände der Doppelfassade bilden. Bei Schwingungen führen die Fassadenelemente 6a, 6b, 6c, 6d Relativbewegungen zum Gebäude 1 senkrecht zur Oberfläche der jeweiligen Außenwand 5a, 5b, 5c, 5d aus, sodass sich ein Abstand 7 zwischen den Fassadenelementen 6a, 6b, 6c, 6d und der jeweili gen Außenwand Fassadenelemente 6a, 6b, 6c, 6d verändert. Dies ist in der Fig. 2 durch Pfeile angedeutet. Im Falle einer Schwingungsanregung durch Wind werden die anregenden Kräfte von den orthogonal zum Gebäude beweglichen Fassadenelemente 6a, 6b, 6c, 6d der Doppelfassade absorbiert und ihre Übertragung auf das Gebäude 1 somit reduziert.

Das System gemäß der Fig. 2 benötigt eine aufwändige lastabtragende Lösung. Die Kinema tik muss sowohl hohe statische Vertikallasten aufnehmen und gleichzeitig horizontal sehr dynamisch beweglich sein, um das Ziel einer Schwingungsdämpfung zu erreichen. Damit ist auch die dynamisch wirksame Masse der beweglichen Fassadenelemente 6a, 6b, 6c, 6d, die das Massenverhältnis von beweglichen Elementen und Masse der Gebäudestruktur vorgibt, mit einer unvorteilhaft hohen Vertikallast verbunden und deshalb konstruktiv limitiert. Gleich zeitig liegen im Falle einer Schwingungsanregung durch Wind die beweglichen Fassaden elemente 6a, 6b, 6c, 6d, die zur Schwingungsdämpfung erforderlich sind, mit ihrer großen Fläche genau in Richtung der Wndanregung, sodass eine Schwingungsdämpfung nur unter Berücksichtigung dieser direkten Anregung möglich ist. Insbesondere erfordert eine solche Anregung im Falle einer geregelten Schwingungsdämpfung eine aufwändige aktive Rege lung.

Die Fig. 3 zeigt eine offenbarungsgemäße Anordnung zum Dämpfen von Schwingungen eines Bauwerks, nämlich eines Gebäudes 1 in einer Draufsicht des Gebäudes 1. An Wan delementen des Gebäudes 1 sind Verkleidungselemente 8a, 8b, 8c, 8d angeordnet. In der Ausführung der Fig. 3 sind die Wandelemente Außenwände 5a, 5b, 5c, 5d des Gebäudes 1. Die Verkleidungselemente 8a, 8b, 8c, 8d können somit als Fassadenelemente verstanden werden. Die Verkleidungselemente 8a, 8b, 8c, 8d sind derart gelagert, dass eine Schwin gungsbewegung gegenüber und parallel zu der jeweiligen Wand 5a, 5b, 5c, 5d ermöglicht ist, was in der Fig. 3 durch Pfeile angedeutet ist. In der Ausführung der Fig. 3 sind die Wan delemente senkrecht ausgerichtet. In alternativen Ausgestaltungen können die Wandele mente eine zumindest teilweise schräge Ausrichtung aufweisen, wobei eine generelle auf rechte Ausrichtung der Wandelemente an dem Gebäude 1 erhalten bleibt. Bei einer Schwin gung des Gebäudes 1 bewegen sich die Verkleidungselemente 8a, 8b, 8c, 8d parallel zu der jeweiligen Außenwand 5a, 5b, 5c, 5d, wobei der jeweilige Abstand 9 zwischen den Verklei dungselemente 8a, 8b, 8c, 8d und der entsprechenden Außenwand 5a, 5b, 5c, 5d konstant bleibt. In dem Beispiel der Fig. 2 ist die Relativbewegung jeweils eine horizontale Bewegung. In alternativen Ausgestaltungen kann eine Relativbewegung in einer anderen zu der ent sprechenden Außenwand 5a, 5b, 5c, 5d parallele Bewegungsrichtung vorgesehen sein, bei spielsweise senkrecht oder schräg.

Durch die Relativbewegung zwischen Gebäude 1 und den Außenwänden 5a, 5b, 5c, 5d ei nerseits und den Verkleidungselementen 8a, 8b, 8c, 8d andererseits wird eine schwingungs dämpfende Wirkung auf das Gebäude erzielt. Hierzu können die Verkleidungselemente 8a, 8b, 8c, 8d federnd gelagert sein, um mit jedem der Verkleidungselemente 8a, 8b, 8c, 8d ei nen Schwingungstilger zu bilden. Zusätzlich kann ein jeweiliger Dämpfer vorgesehen sein, um mit jedem der Verkleidungselemente 8a, 8b, 8c, 8d einen Schwingungsdämpfer zu bil den.

Durch die zu der jeweiligen Außenwand 5a, 5b, 5c, 5d parallele Bewegung der Verklei dungselemente 8a, 8b, 8c, 8d kann ein gleichbleibender geringer Abstand der beweglichen Schwingungsdämpfungselemente zur Tragstruktur während der Bewegung ermöglicht sein, sodass während der Bewegung eine sicherere Abtragung von vertikalen Lasten möglich ist. Hierdurch ist das Bereitstellen einer leichtgängigen dynamischen Verschiebungsbewegung parallel zur Gebäudestruktur durch eine Kinematik ermöglicht, wodurch eine konstruktive Erleichterung und Kostenersparnis erreicht sein kann. Zudem kann es ermöglicht sein, so wohl ein hohes Massenverhältnis von beweglichen Elementen zu der Masse der Gebäu destruktur als auch einen großen Bewegungsweg bereitzustellen, wodurch die Schwin gungsdämpfung positiv beeinflusst sein kann. Im Falle einer Schwingungsanregung durch Wind liegen die beweglichen Elemente, die zur Schwingungsdämpfung erforderlich sind, mit ihrer großen Fläche nicht mehr in Richtung der Windanregung, wodurch eine Entlastung der beweglichen Strukturen erreicht sein kann.

Gemäß der Ausführung der Fig. 3 sind die Verkleidungselemente 8a, 8b, 8c, 8d jeweils in auf die Oberfläche der betreffenden Außenwand 5a, 5b, 5c, 5d senkrechter Richtung arretiert. Beispielsweise können die Verkleidungselemente 8a, 8b, 8c, 8d auf einem jeweiligen Schie nensystem an der betreffenden Außenwand 5a, 5b, 5c, 5d geführt sein, welches eine Rela tivbewegung zu dem Gebäude 1 in der in der Fig. 3 durch Pfeile veranschaulichten jeweili gen Richtung zulässt und in anderen Richtungen unterbindet.

Die Fig. 4 zeigt die Anordnung gemäß der Fig. 3 im Falle einer Schwingungsanregung durch Wind. Der an dem Gebäude 1 vorbeistreichende Wnd 3 führt durch Wrbelablösung zu einer Anregung quer zur Wndrichtung 3, wobei auf den Verkleidungselementen 8b, 8d eine Last verteilung 10 entsteht. Diese Last wird - durch die Fixierung der Verkleidungselemente 8b, 8d in auf die jeweilige Außenwand 5b, 5d senkrechter Richtung - auf das Gebäude 1 über tragen, welches zu Schwingungen angeregt wird, deren Richtung durch einen Pfeil angedeu tet ist. Die Schwingungen des Gebäudes 1 führen zu einer Relativbewegung zu den Verklei dungselementen 8a, 8c in Schwingungsrichtung, wie durch Pfeile angedeutet. Der durch diese Bewegung verursachte Energieaustausch zwischen dem Wandelement und somit dem Gebäude einerseits und dem Verkleidungselement sowie gegebenenfalls mit dem Verklei dungselement beweglichen Elementen andererseits führt zu einer Dämpfung der Gebäude schwingung.

In der Fig. 5 ist eine Dämpfung von Torsionsschwingungen mit der Anordnung gemäß Fig. 3 gezeigt. Durch die Anordnung der Verkleidungselemente 8a, 8b, 8c, 8d führt eine gegenläu fige Bewegung der gegenüberliegenden Elemente zu einem Torsionsmoment auf die Ge bäudestruktur, welches als Gegenmaßnahme eingekoppelt werden kann, beispielsweise selbstständig schwingungserregt und / oder durch eine aktive Bewegung der entsprechen den Verkleidungselemente 8a, 8b, 8c, 8d. Gemäß der Fig. 5 wird eine Dämpfung von Late ralschwingungen des Gebäudes 1 durch eine gleichläufige Relativbewegung der Verklei dungselemente 8a und 8c erreicht. Gleichzeitig bewegen sich die Verkleidungselemente 8b und 8d gegenläufig, so dass eine in der Fig. 5 durch einen runden Pfeil angedeutete Torsi onsschwingung des Gebäudes 1 gedämpft wird. Fig. 6 zeigt schematisch eine weitere Anordnung zum Dämpfen von Schwingungen eines Bauwerks, nämlich eines Gebäudes 1. Hierbei bildet das Verkleidungselement 8a eine ab geschlossene Funktionseinheit, deren Außenseite 11 als Fassadenaußenseite des Gebäu des 1 wahrgenommen wird. Zur Montage des Verkleidungselements 8a an dem Gebäude 1 dient ein Führungssystem 12, welches an der Element-Unterseite und an der Element- Oberseite des Verkleidungselements 8a eingehängt wird. An dem Verkleidungselement 8a ist in einem Hohlraum des Verkleidungselements 8a eine Dämpfungseinrichtung angeordnet und mit dem Verkleidungselement 8a fest verbunden. Die Dämpfungseinrichtung ist mittels eines Bewegungsübertragers 13 in Form eines am Gebäude 1 zu befestigenden Zapfens mit der Außenwand 5a verbunden. Der Zapfen überträgt eine Relativbewegung zwischen dem Wandelement 5a des Gebäudes 1 und dem Verkleidungselement 8a auf die Dämpfungsein richtung. In Ausgestaltungen der Anordnung kann eine Verbindung der Dämpfungseinrich tung mit dem Wandelement und / oder mit dem Verkleidungselement 8a über das Einhängen eines Hakens der Dämpfungseinrichtung an einem entsprechenden Element, beispielsweise einem weiteren Haken, des Wandelements beziehungsweise des Verkleidungselements 8a erfolgen.

Über den Bewegungsübertrager 13 wird die Relativbewegung an ein innenliegendes Fe derelement 14 der Dämpfungseinrichtung gekoppelt, wodurch ein Feder-Energiefluss für das somit schwingungsfähige System von Federelement 14 und Masse des Verkleidungsele ments 8a erreicht ist. Weiterhin erfolgt über den Bewegungsübertrager 13 eine Weiterleitung eines Dämpfungs-Energieflusses zu einem Bewegungswandler 15 der Dämpfungseinrich tung. Beispielsweise kann der Bewegungswandler 15 ein Linear-Rotations-Wandler-Getriebe sein. Mit dem Bewegungswandler 15 wird die Linearbewegung so gewandelt, dass eine Be wegung entsteht, welche optimal zu einer elektrischen Maschine 16 passt. Beispielsweise wird durch den Bewegungswandler 15 eine Rotationsbewegung bereitgestellt, deren Dreh zahl an die elektrische Maschine 16 angepasst ist, welche als rotierende elektrische Maschi ne ausgeführt ist. Die elektrische Maschine 16 kann als Motor oder Generator betrieben werden. Hierbei wirkt die elektrische Maschine 16 als Dämpfer. Im Generatorbetrieb wandelt die elektrische Maschine 16 die kinetische Energie der Relativbewegung in eine elektrische Energie. Im Motorbetrieb erzeugt die elektrische Maschine durch Wandlung bereitgestellter elektrischer Energie eine Kraft oder ein Moment, welches zur Dämpfung der Schwingungen des Wandelements und somit des Gebäudes der Relativbewegung entgegenwirkt oder diese verstärkt. Eine Leistungselektronik 17 liefert die notwendige Energie für den Motorbetrieb oder verändert die elektrische Last im Generatorbetrieb, welche das Dämpfungsverhalten maßgeblich bestimmt. Die dafür erforderlichen Steuersignale werden zu diesem Zweck in einer Steuerungseinheit 18 in Echtzeit, beispielsweise mittels Schätz- und Regelalgorithmen berechnet und an die Leistungselektronik 17 übertragen. Eine durch die elektrische Maschi ne 16 erzeugte elektrische Energie wird geregelt in einen elektrischen Energiespeicher 19 geleitet und steht beispielsweise anschließend für den autarken Betrieb der Steuereinheit 18 und der Leistungselektronik 17 sowie für den Motorbetrieb zur Verfügung. Eine jeweilige Inertialsensorik 20, 21 in dem Verkleidungselement 8a und dem Gebäude 1 dient der Ermitt lung des zeitlich variablen Systemzustandes. Die Inertialsensorik 21, welche die Gebäude beschleunigung erfasst, ist über eine Datenverbindung, beispielsweise eine Funkverbindung, mit der Steuereinheit 18 verbunden.

In verschiedenen Ausführungen der Anordnung zum Dämpfen von Schwingungen eines Bauwerks kann das Bauwerk, insbesondere ein Gebäude 1 mit einer Doppelfassade ausge führt sein. Beispielsweise kann eine sogenannte Zweite-Haut-Fassade (ZHF) vorgesehen sein, welche als Außenfassade das Verkleidungselement 8a, 8b, 8c, 8d als eine äußere Prallscheibe und deren Anbindungskonstruktion umfasst, um das als Innenfassade ausgebil dete Wandelement 5a und einen dazwischenliegenden Sonnenschutz vor Wind und Wetter zu schützen. Eine solche Doppelfassade kann auch als Open-Cavity-Fassade (OCF) be zeichnet werden. In der Innenfassade können raumhohe Fensterflügel integriert sein, die für Lüftungszwecke begrenzt und für Revisions- und Reinigungsarbeiten vollständig geöffnet werden können.

Alternativ kann die Doppelfassade mit einer sogenannten Closed-Cavity-Fassade (CCF) ausgeführt sein, welche auf einer geschlossenen zweischaligen Fassade basiert, welche das Verkleidungselement 8a, 8b, 8c, 8d bereitstellt. Zur Innenseite hin kann die CCF zweifach oder dreifach verglast sein. Es kann ein größerer Zwischenraum folgen, der den Sonnen schutz aufnimmt und nach außen durch eine Einfachverglasung begrenzt wird. Der Zwi schenraum kann außerdem aktiv von gefilterter Trockenluft durchströmt werden, wodurch ein Beschlagen der Scheiben verhindert sein kann. Aufgrund eines solchen mehrfachverglasten, luft- dichten Aufbaus kann sowohl eine hohe Wärmeisolierung als auch eine hohe Schalliso lierung erreicht sein. Darüber hinaus kann durch den geschlossenen Aufbau eine Ver schmutzung des Sonnenschutzes und dessen Steuerungskomponenten vermieden und eine wartungsfreie Auslegung erreicht werden. Vor der Montage an dem Wandelement 5a, 5b, 5c, 5d können die Fassaden-Elemente im Werk komplett vorgefertigt werden, wodurch eine gleichbleibend hohe Qualität sichergestellt sein kann.

In beispielhaften Ausführungen kann ein Gebäude 1 mit Seitenlängen von 20 m bis 30 m und einer Höhe von 200 m bis 300 m bereitgestellt sein. Beispielsweise kann ein Gebäude mit einem quadratischen Querschnitt mit einer Seitenlänge von 12 m bereitgestellt sein. Jedes Geschoss des Gebäudes kann eine Höhe von 3,8 m aufweisen. Bei diesen Abmessungen können 3 bis 4 Fassadenelemente mit einer jeweiligen Breite von 3 m bis 4 m pro Geschoss und pro Seite platziert werden. Es kann vorgesehen sein, dass alle Verkleidungselemente 8a, 8b, 8c, 8d je Geschoss und Seite fest verbunden sind und sich gemeinsam bewegen. Alternativ oder zusätzlich kann eine vertikale Verbindung von Verkleidungselementen 8a, 8b, 8c, 8d über zwei oder mehr Geschosse vorgesehen sein. Hierbei kann vorgesehen sein, dass für derart verbundene Verkleidungselemente 8a, 8b, 8c, 8d nur eine Dämpfungseinrich tung bereitgestellt ist. Somit kann ein Verkleidungselement 8a, 8b, 8c, 8d mit mehreren Un terelementen gebildet sein. Hierdurch kann eine Einsparung mechatronischer Komponenten erreicht sein. Alternativ ist für jedes der verbundenen Verkleidungselementen 8a, 8b, 8c, 8d eine Dämpfungseinheit vorgesehen. Hierbei können die Verkleidungselemente 8a, 8b, 8c, 8d bei der Herstellung im Werk vollständig vorgefertigt werden können, wodurch eine anschlie ßende einfache und sichere Montage gewährleistet sein kann.

In der Fig. 7 ist noch eine weitere Anordnung zum Dämpfen von Schwingungen eines Bau werks dargestellt. Die Verkleidungselemente 8a, 8b, 8c, 8d der jeweils fest mit einer Dämp fungseinrichtung 22a, 22b, 22c, 22d verbunden, wobei jede der Dämpfungseinrichtungen 22a, 22b, 22c, 22d mehrere Schwingungsdämpfer 23 umfasst, welche jeweils fest mit dem zugehörigen Verkleidungselement 8a, 8b, 8c, 8d verbunden sind. Jeder der Schwingungs dämpfer 23 umfasst ein Federelement 14 und einen Dämpfer 24. Die Dämpfungseinrichtun gen 22a, 22b, 22c, 22d sind jeweils fest mit einer Außenwand 5a, 5b, 5c, 5d eines Gebäudes 1 verbunden, indem jeder der Schwingungsdämpfer 23 fest mit der betreffenden Außenwand 5a, 5b, 5c, 5d verbunden ist. Durch die feste Verbindung der Schwingungsdämpfer 23 so wohl mit den Verkleidungselementen 8a, 8b, 8c, 8d als auch mit den Außenwänden 5a, 5b, 5c, 5d wird eine jeweilige Relativbewegung zwischen den Verkleidungselementen 8a, 8b, 8c, 8d und den Außenwänden 5a, 5b, 5c, 5d auf die Dämpfungseinrichtungen 22a, 22b, 22c, 22d, nämlich auf die Schwingungsdämpfer 23, übertragen. Die Schwingungsdämpfer dämp- fen hierbei jeweils eine Relativbewegung der Verkleidungselemente 8a, 8b, 8c, 8d parallel zu der entsprechenden Außenwand 5a, 5b, 5c, 5d und somit eine Schwingung des Gebäudes.

Die Fig. 8 zeigt eine schematische Darstellung einer Dämpfungseinrichtung. Die Dämp fungseinrichtung ist über einen Bewegungsübertrager 13 mit einem Wandelement eines Ge bäudes (nicht dargestellt) verbunden. Weiterhin ist die Dämpfungseinrichtung mittels eines Verbindungselements 25 eines Verkleidungselements mit dem Verkleidungselement verbun den. Das Verkleidungselement ist über ein Führungssystem 12 an der Außenwand des Ge bäudes befestigt und geführt, so dass das Verkleidungselement nur eine zu der Außenwand parallele, horizontale Bewegung ausführen kann. In der dargestellten Ausführung umfasst das Führungssystem 12 mehrere Rollen und eine Führungsschiene, um das Verkleidungs element über das Verbindungselement 25 leichtgängig und sicher gegenüber allen Lasten parallel-verschieblich an dem Wandelement zu führen.

Die Dämpfungseinrichtung umfasst zwei Federelemente 14 und einen Dämpfer 24. Somit ist mittels der Dämpfungseinrichtung und der Masse der beweglichen Komponenten ein Schwingungsdämpfer für die Dämpfung von Schwingungen an dem Gebäude bereitgestellt. In der gezeigten Ausführung ist der Dämpfer als ein Zylinderdämpfer 26 bereitgestellt, wel cher eine viskose Dämpfung bewirkt. Der Dämpfer wirkt hierbei rein passiv, wobei die Dämp fungskraft geschwindigkeitsabhängig ist.

Die Fig. 9 zeigt eine weitere Dämpfungseinrichtung. Im Gegensatz zu der Dämpfungseinrich tung gemäß der Fig. 8 weist die Dämpfungseinrichtung gemäß der Fig. 9 als Dämpfer 24 eine elektrische Maschine 16 auf. Die elektrische Maschine 16 umfasst eine Motor- Generator-Anordnung, welche Schwingungen eines Bauwerks sowohl im Generatorbetrieb als auch, unter Aufwendung zusätzlicher Energie, motorisch aktiv dämpfen kann. In der ge zeigten Ausführung ist die elektrische Maschine 16 eine rotierende elektrische Maschine.

Die Dämpfungseinrichtung umfasst weiterhin einen Bewegungswandler 15 (nicht dargestellt), welcher als Getriebe ausgebildet ist, welches eine lineare Schwingungsbewegung in eine Rotationsbewegung wandelt. Beispielsweise kann das Getriebe hierfür ein formschlüssig arbeitendes Getriebe, zum Beispiel ein Zahnstangengetriebe, ein Kugelgewindetrieb oder ein Zahnriemengetriebe sein. Das Getriebe kann für eine sehr leichtgängige Funktion ausgelegt sein. Hierdurch kann insbesondere eine Verlustenergie minimiert sein, welche für die Bewe- gungswandlung erforderlich ist. Eine solche Verlustenergie kann als Dämpfungsenergie be trachtet werden, welche nicht für eine Energieernte mittels des Generators zur Verfügung steht.

Anstatt eines konventionellen viskosen Dämpfers ist somit ein elektrischer Generator vorge sehen, der an eine Leistungselektronik (nicht dargestellt) angebunden ist. Durch diese Kom bination kann eine Dämpfung elektrisch eingestellt werden, während gleichzeitig Energie aus der Bewegung gewonnen und in einem Energiespeicher zwischengespeichert werden kann. Hiermit kann ein autarker Betrieb der Dämpfungseinrichtung ermöglicht sein. Der Generator kann für sehr kleine Nenndrehzahlen ausgelegt sein. Beispielsweise kann der Generator auch für die Verwendung bei sehr niedrigen ersten Eigenschwingungen eines Gebäudes eingerichtet sein. Der Generator kann eingerichtet sein, bei sehr geringen Drehzahlen bereits Spannungen im unteren einstelligen bis zweistelligen Volt-Bereich zu liefern. Beispielsweise kann als Generator ein Schrittmotor im Generator- Betrieb oder eine Gleichstrommaschine vorgesehen sein.

Allgemein kann für die Auslegung einer Anordnung zum Dämpfen von Schwingungen eines Bauwerks vorgesehen sein, eine Modellgleichung einer elektrischen Maschine herzuleiten, mit der sich im elektrischen Kreis verschiedene Dämpfungsgrade realisieren lassen. Es kön nen unterschiedliche, leistungselektronische Schaltungskonzepte vorgesehen sein, welche den passiven und semi-aktiven Betrieb eines mechatronischen Schwingungsdämpfers er möglichen. Es können verschiedene Technologien zur Energiespeicherung zum Einsatz kommen. Es kann eine mit einem Energiespeicher verbundene, regelbare Leistungselektro nik vorgesehen sein. Beispielsweise kann eine Regelung durch Pulsweitenmodulation (PWM) bereitgestellt sein.

Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen sowie der Zeichnung offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der verschiedenen Ausführungen von Bedeutung sein.