Tuned mass damper

Een tuned mass damper (TMD) is een demper die trillingen van een gebouw of gereedschap reduceert door een afgestemde tegenbeweging.

Betekenis

Een tuned mass damper (TMD) is een demper die is afgestemd op de te verwachten beweging van een constructie en daardoor een tegengestelde beweging uitvoert om trillingen te verminderen. De technologie wordt ook aangeduid als anti-vibration technology (AVT). De eenvoudigste uitvoering bestaat uit een grote massa, een veer en een demper en vormt een Single Degree of Freedom Linear Oscillator (SDOF).

Toepassing

Tuned mass dampers verminderen bewegingsamplitudes door frequentiegeselecteerde tegenbeweging.

  • Verminderen van bewegingen in zeer hoge gebouwen (wolkenkrabbers) bij aardbevingen en harde wind.
  • Compensatie van trillingen in gereedschap, bijvoorbeeld grote elektrische boorhamers, om overdracht naar de gebruiker te beperken.
  • In varianten toegepast als pendulum- of translationele systemen in hoogbouw.

Aandachtspunten

  • Afstemmen van de TMD op de specifieke trillingsfrequentie die opgevangen moet worden.
  • Voorzien van voldoende massa zodat een deel van de bewegingsenergie van het gebouw kan worden opgenomen.
  • Passieve dempers werken autonoom; meerdere passieve dempers kunnen nodig zijn in de staalconstructie voor effectieve demping.
  • Actieve systemen vereisen sensoren en actuatoren om de tegenbeweging aan te sturen en uit fase te houden met de constructiebeweging.
  • Staal‑rubber‑buffers onder een gebouw vormen een andere, echt passieve demper die de grondbeweging deels onafhankelijk van het gebouw laat verlopen.

Werking / principe

Een TMD is afgestemd op een bepaalde frequentie; treedt die frequentie op, dan gaat de dempermassa resoneren uit fase met de beweging van de constructie. Door die gefaseerde tegenbeweging vermindert de resulterende trillingsamplitude van het gebouw. De dempende werking hangt direct samen met de afstemming (frequentie) en de massa die de tegenbeweging uitvoert.

Uitvoering

  • SDOF-constructie: grote massa gekoppeld aan een veer en een demper vormt de meest eenvoudige uitvoering.
  • Pendulum TMD: massa ophangen als slinger; toegepast in voorbeelden zoals in wolkenkrabbers.
  • Translational TMD: massa beweegt lineair ten opzichte van de constructie.
  • Actieve TMD (active mass damper): bevat een extra massa en een actuator; sensoren sturen de massa aan zodat deze uit fase beweegt met de eerste massa en de bouwbeweging tegengaat.

Praktijkvoorbeeld

  • De grootste bekende TMD bevindt zich in het Taipei‑101-gebouw: een stalen bol van 5,5 m diameter opgebouwd uit 41 aaneengelaste concentrische plakken, opgehangen op de 90e verdieping en ondersteund door ongeveer acht schokdempers bevestigd aan de 86e verdieping; de massa bedraagt circa 660.000 kg en levert demping tot ongeveer 40%.

Verschil met passieve en actieve dempers

  • Passieve dempers: werken zonder actieve aansturing, vaak hydraulisch of als lagen staal en rubber; reageren automatisch op beweging.
  • Tuned (semi-actieve) dampers: afgestemd op een specifieke frequentie en resoneren uit fase om energie te absorberen; vereisen afstemming van massa en frequentie.
  • Actieve dempers: gebruiken sensoren en actuatoren om de massa actief aan te sturen en zo de dempwerking te optimaliseren.

Ook interessant

Steigergat Een steigergat is een uitsparing in een muur waarin de dwarsbalk van een steiger wordt bevestigd. Stempel Een stempel is een draag- of schoorhout in de bouw of een gereedschap dat een afdruk maakt of gaatjes ponst. Straatmakershamer Een straatmakershamer is een hamer die stratenmakers gebruiken om stenen te leggen en licht aan te kloppen. Telmerken Telmerken zijn volgordetekens op onderdelen van een constructie die aangeven in welke volgorde elementen moeten worden opgebouwd.