在一种带有至少一个承载元件(2)的承载结构(1)中，承载元件(2)具有至少一个空腔(5)，至少一个杆(4)被布置在空腔(5)中，其中所有相应布置在空腔(5)中的杆(4)的总横截面积小于该空腔(5)的横截面积，并且空腔(5)剩下的容积以材料(6)填充。如果承载元件(2)发生变形，则杆(4)沿着其纵向延伸部可相对于承载元件(2)相对移动，其中，杆(4)在仅仅一个部位以关于承载元件(2)不可移动的方式固定并构造成，它在发生对承载元件(2)的相对移动时耗散能量。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种根据权利要求1的前序部分的带有至少一个承载元件的承载结构。
技术介绍
承载结构例如可为高楼、烟囱、塔或者桥梁。承载结构由诸如杆、梁、片(kheibe)或者板构成。在建筑技术的应用范围中的承载结构具有至少一个支座(Auflager)。支架(Lager)或者地基结构 (Fundierungskonstruktion)可以用作支座。在承载结构中，振动可通过动态作用(地震、风、桥梁上的行人等)激励。存在不同的用以降低振动方法。 改变频率位置(Frequenzlage)为了降低振动，提供固有频率的偏移作为应对措施，使得与激励频率 (Erregerfrequenz)的距离尽可能的大。 振动隔绝通过支承部的质量、阻尼以及刚度的调整，可影响承载结构的固有频率和由此振动减小。 带有粘性阻尼特性的减振器减振器理解为借助于弹簧和阻尼元件联结到承载结构处的附加质量 (Zusatzmasse)。 缓冲器(Tilger)缓冲器理解为借助于弹簧联结到承载结构处的附加质量。 改变结构阻尼阻尼的大小对共振范围中的振动减小有决定性的影响。建筑材料中的阻尼、建筑构件与连接件中的阻尼和通过支承部与建筑地基的阻尼之间有所不同。当激励频率已知(例如对于机器的运转的预先给定的频率)时，频率位置的变化是用以减小振动的突出的方法。在土木工程中，尝试将行人桥以及看台的固有频率从可通过行人或人群聚集而激励的频率范围移开。振动隔绝要求很高的附加的费用用以隔绝建筑物并用以吸收例如在振动隔绝的建筑物中在地震时所产生的大的水平移动。减振器以及缓冲器是引起高的安装和维护费用的结构。增大结构阻尼是一种例如在地震作用时用以在共振范围内降低承载结构的振动并用以耗散能量的合适的方法。通过地震供给的能量使承载结构处于振动之中。如果通过在尽可能多的部位耗散所供给的能量进行有效的能量吸收并且同时确保移除(Abtragimg)竖直载荷(固有重量和有效负载)，则可以避免承载结构的失效。在钢承载结构中，例如斜杆(Diagonalstab)可偏心地联接在梁处。在承载结构侧向偏转(作为地震负荷的结果)时，在梁中形成活动关节 (Fliessgelenk)，在其中通过循环的塑性变形耗散能量。在Christian Petersen 的建筑工程学中的减振器(Maurer Sohne Gmbh&Co. KG 出版，慕尼黑2001，章节2，S. 43和44) 一文中描述了用于对弓弦式拱桥(Mabbogenbruck)的吊索(Haenger)提高结构阻尼的措施。在吊索(承载元件)处固定有两根钢杆并且在多个部位处通过带箍(Bandage)与吊索可移动地连接。在振动负荷下，摩擦力在带箍中引起显著提高的结构阻尼。Petersen写到，他所描述的解决方案技术上很难实现且腐蚀保护尤其成问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种带有高结构阻尼的承载结构，其具有简单的结构类型并且不需要用于腐蚀保护措施的提高的费用。该目的通过带有权利要求1的特征部分的特征的承载结构实现。根据本专利技术的承载结构包括至少一个带有至少一个空腔的承载元件和至少一个与该空腔相联系的杆。空腔以材料填充，其中，如果承载元件发生变形，则杆沿着其纵向延伸部可相对于承载元件相对移动，其中，杆在至少一个部位以关于承载元件不可移动的方式固定且构造成，它在发生对承载元件的相对移动时将能量耗散。关于“耗散”理解为能量形式到热量的转变。在本专利技术的一个实施形式中，承载元件具有至少一个空腔，在空腔中布置有至少一个杆。所有相应布置在空腔中的杆的总横截面积小于该空腔的横截面积，并且空腔的剩下的容积用材料填充。如果承载元件发生变形，杆沿着其纵向延伸部可相对于承载元件相对移动。通过这种设计，可以实现高的能量耗散。为了杆的较大的变形性，可以进一步设置成，杆在仅仅一个部位以关于承载元件不可移动的方式固定并构造成，它在发生对承载元件的相对移动时将能量耗散。在根据本专利技术的承载结构的可特别简单制造的实施形式中，杆构造为管状并且在其内腔中限定空腔，材料容纳在空腔中，其中该材料构造为流体，其中，杆在承载元件变形时改变空腔容积，由此得到材料与杆之间的移动。“杆”在结构力学中这样定义，即它仅仅可吸收拉力和压力。在杆中，当然也可能出现弯曲力矩，但是其与梁相比，数量级明显更小。作为在本专利技术意义上的杆，可考虑带有圆形的或矩形的横截面的钢杆、拉索(Sparmdrahtlitze)、具有相当刚度的钢丝、钢的空心型材(圆形的或多边形的)以及纤维复合材料的杆、绳索和丝线。通过在唯一的部位关于承载元件固定杆且杆实施成相对于承载元件可纵向移动， 在承载元件变形时在杆与承载元件之间可产生相对位移。该相对位移在杆关于承载元件被固定的部位为零。随着与该固定部位距离的增加，杆与承载元件之间的相对位移变得更大。 在动态作用到承载结构上时，在杆的每个部位产生杆与承载元件之间的循环的相对位移。在杆表面与承载元件之间，粘结应力(Verbundsparmung)例如通过摩擦或通过位于空腔之中的材料来传递。粘结应力-相对位移-关系的循环的经历提供了耗散能量的可能性。根据杆的实施形式和通过相对移动产生的粘结应力，能量沿着杆被耗散。为了很好地耗散，推荐由金属材料或纤维复合材料构成的杆。5为了提高杆与空腔内面之间的摩擦并由此促进耗散，当杆的表面和/或空腔的内面具有肋部、螺纹、型材(Profilierimg)、凸起或束口(Einzug)时是有利的。紧固在杆的表面处的条状的、棱柱形的或柱形的元件可用于相同的目的。为了获得可观的耗散，本专利技术的改进方案设置成，空腔的长度至少为其最大直径的十倍。就此而言，当空腔具有柱形的或棱柱形的形状时证明是有利的。例如，杆的横截面的直径或高度处于IOmm与200mm之间，惯性半径因此在2. 5mm 与58mm之间。用以填充杆表面与承载元件之间空腔的容积的材料有利地可由流体、粒状材料、 气体或上述材料的混合物构成。如果流体被用作用于填充空腔的材料，则在杆与承载元件之间发生相对移动时， 剪应力在流体中传递。剪应力的出现和与之相关的在流体的流线间的摩擦力引起能量耗散。不仅在层流流动中而且在湍流流动中，运动学的流动能量此处转化为热量。具有不同粘度的流体，尤其运动学粘度在l(T6至l之间，适合作为用于填充空腔的材料。例如可使用室温下具有10_6的运动学粘度的水或在室温下具有 10_2的运动学粘度的液压油。一种用于阻尼元件的优选的填充介质是硅油。对于更广泛的应用范围，硅油以 10_6至l的运动学粘度制造。尤其重要的是甲基硅油。它无色、无味、无毒且斥水。它对酸和碱具有高抵抗力。在环境温度下它实际上不挥发。熔点在_50°C，燃点在 2500C，而着火温度为大约400°C。密度为大约970kg/m3。甲基硅油具有大的粘度范围和粘度与温度的较小的依赖性。另外的特征是高压缩性。由此在压力负荷非常高时，不存在硅油固化的风险。用于填充空腔的粒状材料包括例如沙子、砾石、钢球、塑料球、铝球或带有塑料覆层的金属球。固体的填充材料的组合，例如由带有流体的粒状材料构成，也适合作为用于填充空腔的材料。此外，作为气态的填充介质可使用空气或氮气。作为填充介质，也可使用触变流体。在某些非牛顿学的流体中，在机械负荷下，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：J·科莱格，P·埃格，H·帕尔达切尔，
申请(专利权)人：维也纳科技大学，
类型：发明
国别省市：
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