Efficiënt gebruik van betrouwbare bescherming tegen aardbevingen: kogelomloopspindel als demper voor gebouwen en bruggen

 

Wie gebouwen en bruggen wil bouwen in aardbevingsgevoelige gebieden, is meestal genoodzaakt om dempingstechnieken te voorzien. Massa-veer demping of hydraulische systemen zorgen vormen hierbij de traditionele manier voor het absorberen van dynamische druk- en trekkrachten, maar als alternatief kunnen ook trillingsdempers met kogelomloopspindels voor grote belastingen ingezet worden. Het gebruik van kogelomloopspindels vereist minder ruimte en maakt het mogelijk om eenvoudige aanpassingen aan individuele eisen te implementeren.

De HTF-serie hoog belastbare kogelomloopspindels van NSK werden oorspronkelijk ontwikkeld voor industriële machines, maar helpen ook gebouwen en bruggen te beschermen tegen aardbevingen

De hoge belastingsgraad van kogelomloopspindels maakt ze populair voor gebruik in industriële machines, bijvoorbeeld in toepassingen zoals servopersen en kunststof spuitgietmachines waar een sterke, uniforme perskracht nodig is. Voor dergelijke toepassingen ontwikkelde NSK het brede HTF-gamma ontwikkeld. HTF kogelomloopspindels converteren roterende beweging in een lineaire beweging en vice versa met een grote precisie biedt, zelfs als deze onderhevig is aan zeer sterke krachten en hoge belastingen.

Deze aandrijfcomponenten zijn ook geschikt voor gebruik als trillingsdempers en-absorbeerders in gebouwen en bruggen, een ontwikkeling die zijn oorsprong vindt in Japan. In dat land eis er altijd een hoog risico op aardbevingen, alle structuren moeten daartegen beschermd worden.

Vandaag bieden verschillende leveranciers van beschermingssystemen oplossingen op basis van kogelomloopspindels van NSK die het aardbevingsrisico aanpakken. De techniek maakt gebruik van een sterk belastbare aandrijving met kogelomloopspindel die voorzien is van een roterend tegengewicht op de moer. Deze kogelomloopspindel (geïntegreerd in de bouwkundige constructie) bevindt zich tussen twee draagelementen van het gebouw, vaak in de kelder.

De lineaire beweging van de kogelomloopspindel ontstaat wanneer een van de twee draagelementen het systeem in gang gezet. Meestal gebeurt dat als een hoge dynamische belasting gedurende een korte periode optreedt, zoals tijdens een aardbeving of wanneer een zware trein een spoorbrug oversteekt. Deze lineaire beweging wordt omgezet in een draaiende beweging van het dempingsgewicht. Als de draairichting verandert overlappen de trillingen elkaar met tegengestelde amplitudes. Het resultaat is een effectieve demping van de schokbelasting, waarbij zowel de dynamische compressie- als de trekkrachten geabsorbeerd worden.

Bijzonder opmerkelijk is dat het belastingsvermogen van de kogelomloopspindelaandrijving op een gebruikersvriendelijke manier kan aangepast worden aan individuele wensen. De gebruikte eenheden moeten een kleine axiale slag vertalen in een hoog aantal omwentelingen van de moer en zo een dempend effect creëren.

Vergeleken met de tot nu toe gebruikte massaveersystemen en de hydraulische dempers, beschikken systemen op basis van kogelomloopspindels in deze toepassingen over het voordeel dat ze zeer weinig installatieruimte vereisen. De eenvoudige integratie in de omringende structuur is een bijkomend voordeel.

Het concept werkt zeer efficiënt, zoals een vergelijking van de cijfers aantoont: een dempingsysteem gebaseerd op een kogelomloopspindelaandrijving en een roterend tegengewicht met een totaal gewicht van ongeveer twee ton, bereikt een dempingseffect waarvoor een extra 2.000 tot 3.000 ton gewicht nodig zou zijn mocht er een massa-veersysteem gebruikt worden. Een ander voordeel is dat het systeem haar taak betrouwbaar uitvoert, zelfs onder zware omgevingsomstandigheden. De onderhoudsnood blijft ondertussen minimaal omdat alleen mechanische en robuuste onderdelen nodig zijn, een elektrische aandrijving is niet nodig.

Onder de toepassingen voor deze eenvoudige maar zeer effectieve trillingsdempende oplossingen vinden we de meeste typische bouwkundige en kritische leidingsystemen, zoals die in de faciliteiten, chemische fabrieken en raffinaderijen van de energiesector worden aangetroffen. De compacte units zijn ideaal voor zowel nieuwbouw als retrofitting en de versterking van bestaande structuren. Tijdens de ontwerpfase kunnen de ingenieurs van NSK ondersteuning geven aan fabrikanten van dempingssystemen voor een efficiënte bescherming tegen aardbevingen.

NSK Deutschland GmbH
Harkortstraße 15
40880 Ratingen
Deutschland
Hübner Claudia
Phone : +49 2102 4812150
Fax : +49 2102 4812290
huebner-c@nsk.com