Untersuchung und Simulation der Flatterschwingungen von Hangebrucken am Beispiel der Tacoma-Brucke

摘要

Das Ziel dieser Untersuchung ist die Computer-Simulation von Flatterschwingungen der 1940 infolge dieser Schwingungen eingesturzten Tacoma-Brucke. Sind die Eigenfrequenzen der Biege- und der Torsionsschwingung gut aufeinander abgestimmt (△f/f < 0,3%), stellt sich eine Phasensynchronisierung zwischen der Biege- und der Torsionschwingung sowie den Anregerkraften ein. Somit kann mit einer einfachen, an die DIN 1055-4 angelehnten Lastannahme fur offene, geneigte Dacher eine Flatterschwingung mit zeitlich exponentiell anwachsenden Amplitude erzeugt werden. Der bei der Lastermittlung angesetzte Staudruckgradient kann dabei als Folge einer Wirbelausbildung um den Uberbau gedeutet werden. Die simulierte Verformung der Tacoma-Brucke ist nach 2600 s Anregungszeit so gross (ca. 23 m Durchbiegung in Bruckenmitte), dass sie - in Ubereinstimmung mit dem 1940 beobachteten Ereignis - zum Einsturz fuhrt. Auch der zeitliche Verlauf der Gesamtverformung der Brucke kann durch die Simulation in guter Naherung wiedergegeben werden.