Mehrkörper‐Simulation im Brücken‐ und Stahlwasserbau ‐ Beispiel: Drehbrücke über den Suez‐Kanal

Abstract

1 Einführung und Problemstellung Erhöhte Anforderungen an die Leistungsfähigkeit, Wirtschaftlichkeit und Zuverlässigkeit technischer Systeme erfordern zunehmend den Einsatz moderner, rechnergestützter Berechnungs-und Bemessungsverfahren. Insbesondere komplexe Fragestellungen zum Schwingungsverhalten von Systemen, die durch analytisch nicht mehr lösbare Gleichungen beschreibbar sind, lassen sich effizient mit numerischen Verfahren lösen. Die Berechnung des Schwingungsverhaltens technischer Systeme mit Hilfe numerischer Verfahren setzt zunächst ein geeignetes Ersatzmodell voraus, das die charakteristischen und der gestellten Aufgabe entsprechenden Eigenschaften genügend genau wiedergibt [1] bis [3]. Der komplexe Aufbau solcher Anlagen erfordert dabei einerseits eine Abstrahierung und andererseits eine Vereinfachung mit dem Ziel, eine technische Berechnung praktisch und wirtschaftlich durchführen zu können. Trotz ständig Zur Auslegung von Brücken und Bauwerken des Stahlwasserbaus ist der Einsatz von statischen und dynamischen Berechnungen auf der Basis der Finite-Elemente-Methode gängige Praxis. Im Gegensatz dazu konzentriert sich der Einsatz der Mehrkörper-Simulation (MKS) bisher nur auf spezielle Fragestellungen. Dabei könnte das Verfahren sehr gut eingesetzt werden bei der Bemessung von Klapp-und Drehbrücken, Schleusentoren, Schiffshebewerken und Fähranlegern. Neben den Untersuchungen zum Normalbetrieb bietet die Simulation den wesentlichen Vorteil, daß sich außergewöhnliche Betriebs-und mögliche Havariesituationen gefahrlos analysieren lassen. Dieser Aspekt gewinnt auch zunehmend bei der Auslegung von großen Windkraftanlagen -insbesondere im Off-Shore-Bereich -an Bedeutung. Der vorliegende Beitrag zeigt deshalb die Möglichkeiten und Vorteile der Mehrkörper-Simulation bei der Lösung schwingungstechnischer Fragestellungen im Brücken-und Stahlwasserbau anhand der größten Drehbrücke der Welt über den Suez-Kanal bei El-Ferdan. Multibody-System-Simulation in Bridge-and Hydraulic Steel Structural Engineering. For the dimensioning of Bridges andHydraulic Steel Structures it is State-of-the-Art to use the Finite-Element-Method for statical and dynamical calculations whereas the use of the Multibody-System-Simulation (MBS) in that field is concentrated only on a few special applications. Although this method could be used in a very good way for the dimensioning of bascule and swing bridges, lock gates, ship hoists and Roll-on-Roll-off Plants for Ferry Boats. Beside the investigations of the normal operation the simulation has the significant advantage that it is possible to analyse without any danger extraordinary operational situations and possible damages. This aspect becomes also more important for the dimensioning of large wind turbines especially for offshore applications. By using the largest swing bridge in the world over the Suez-Canal at El-Ferdan as an example the paper shows the possibilities and advantages of the Multibody-System-Simulation to solve dynamical problems in Bridge and Hydraulic Steel Structural E...