Einbau von Schwingungsdämpfern an einer Rad- und Fußwegbrücke

Ohne Eingriff ins Brückenbauwerk

Deutsches Ingenieurblatt 05/2022

Auch bei kleinen, aber feinen Projekten zeigt sich, worauf es bei der Brückenbautechnik ankommt. In Brixen (Südtirol) wurden an der Rad- und Fußwegbrücke Zinggen die Dämpfer in einer ungewöhnlichen Montageaktion nachträglich eingebaut. Die maßgeschneiderten Schwingungsdämpfer ersparten einen zweiten Monteurseinsatz für die Nachjustierung – und waren so vorbildlich, dass ein Folgeprojekt in der Nähe entsprechend umgesetzt wurde.

Die Zinggen-Brücke in Brixen hat die Form eines Trogbauwerks aus Stahl und schwingt sich mit einer Länge von 36,2 m als Einfeldträger über den Eisack nördlich von Brixen. Die gesamte Konstruktion ist verschweißt, was eine elegante Optik, aber auch reichlich vertikale Schwingungen mit sich bringt. „Diese Schwingung beeinträchtigt die Tragfähigkeit nicht, aber der Bauherr, die Gemeinde Brixen, forderte auch bestimmte Komfortwerte, damit jedermann die Brücke benutzen kann“, erläutert Projektleiter Dipl.-Ing. Peter Huber vom Unternehmen Maurer.

Um diesen Komfort sicherzustellen, wurde Maurer vom tragwerksplanenden Ingenieurteam Bergmeister einbezogen, um eine optimale Bedämpfung sicherzustellen. Vorgabe war, dass es keinerlei Eingriffe ins Bauwerk gibt. Zudem hatte sich Maurer um alles zu kümmern, was mit der Bedämpfung zu tun hatte, von der Modellrechnung über die Auslegungen mit Zeichnungen und die Produktion bis zur Montage.

Auf der Basis der Bauwerksdaten wurden verschiedene Fußgängerbelastungsszenarien erstellt (laut Hivoss-Richtlinie) und die gewünschten maximalen Beschleunigungen gegenüber gestellt, z.B. 0,35 m/s² für einen Läufer. Damit wurden mehrere Simulationen im Modell durchgeführt. Auf dieser Basis wurden dann Bauart und Position des Schwingungsdämpfers sowie die notwendige Dämpfermasse ermittelt.

Das Problem war, dass der so errechnete einzelne Dämpfer nicht unter der Brücke montiert werden konnte. Denn an der Unterseite verlaufen Längsrippen zur Stabilisierung der Brückenkonstruktion und die Abstände zwischen den Stahlrippen sind zu eng für einen ausreichend großen Dämpfer. Deshalb wurde die erforderliche Dämpfermasse auf zwei baugleiche, schmale Dämpfer mit jeweils halbierter Masse verteilt. Diese passten dann zwischen die Rippen, so dass sie optisch von außen nicht mehr erkennbar sind.

Modellbasierte TMD-Auslegung
„Unter Berücksichtigung aller Vorgaben haben wir dann eine optimale TMD-Lösung vorgeschlagen und mit dem Ingenieurteam Bergmeister abgestimmt“, erklärt Huber. TMD steht für Tuned Mass Damper und ist ein Feder-Masse-Dämpfer klassischer Bauart: Die Masse liegt auf vier Spiralfedern.

Die Federn wurden technischso abgestimmt, dass sie vertikal außer Phase „gegen“ die Eigenfrequenz des Bauwerks schwingen. Dies wurde nicht nur theoretisch errechnet, sondern auch praktisch ermittelt: nach Fertigstellung der Brücke mit dynamischen Messungen: Beschleunigungsaufnehmer wurden auf die Brücke gesetzt und vorher festgelegte Test-Fußgänger und -Gruppen gingen oder liefen über die Brücke. So konnte das Verhalten der Brücke exakt beurteilt und die Schwingungsdämpfer konnten passgenau produziert werden: mit einer Frequenz von 2,45 Hz und einer schwingenden Masse von 480 kg.

„Diese Messung vor Ort ist natürlich genauer als jede Modellierung“, erklärt Huber. „Wir können unseren Schwingungsdämpfer optimal darauf abstimmen und wissen schon vorab, dass er sicher funktioniert. Das spart Zeit und Geld, denn ein zweiter Monteureinsatz zur Nachjustierung ist nicht nötig.“

Montage Schritt für Schritt
Die Schwingungsdämpfer waren dann auch relativ schnell zu liefern. Die beiden Dämpfer sind je 1.350 mm lang, 400 mm hoch, 250 mm breit und haben als Besonderheit einen Rahmen um Federn und Masse herum. Dieser ist der Montage geschuldet, damit der Feder-Masse-Dämpfer relativ stabil als Paket unter der Brücke eingebaut werden konnte. Der Einbau im Nachhinein war dann nur noch eine eintägige Aktion. Die Bilderfolge zeigt die Montage Schritt für Schritt. Die Umsetzung war vor Ort so überzeugend, dass in Brixen ein Folgeprojekt beauftragt wurde: der Hochwasserschutz der Fußgängerbrücke in Priel. Federführend war dort das Büro hbpm Ingenieure. Dieses Büro war auch Prüfer beim Erstbauwerk.

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