Schlanke Kunst braucht effiziente Technik

Melbourne, Australien. Die Red  Sticks sind 25 m hohe, schlanke Stelen, die infolge von Witterungseinflüssen nach 27 Jahren eine bauliche Sanierung brauchten. Herausforderung bei ihrer Ertüchtigung war, einen effizienten und frequenzeinstellbaren Dämpfer für die engen Platzverhältnisse im Red  Stick zu entwickeln.  MAURER löste dies mit Schwingungstilgern mit adaptiver Reibplattendämpfung und Federn zur Frequenzabstimmung.

Die Red  Sticks sind, zusammen mit einem gelben Balken ( Cheese  Stick), ein Kunstwerk und Wahrzeichen von Melbourne, an der Autobahn vom Zentrum zum Flughafen. Die 39 roten Stelen reihen sich über eine Strecke von gut 420 m aneinander, 21 Stelen nördlich und 18 südlich der Autobahn. Sie sind 25 m hoch und wurden 1999 fertiggestellt.

Aufgrund ihres quadratischen Querschnitts und der harten Witterungsbedingungen sind die Red  Sticks schwingungsanfällig und nach 25 Jahren traten erste Probleme auf. Das Hauptproblem war, dass die bisherigen Schwingungsdämpfer nur bei starken Winden zusätzliche Dämpfung erzeugten. Bei kleineren, aber häufigen Windkräften reagierten sie nicht.

Die Ertüchtigung bestand aus zwei Maßnahmen:

• Der Übergang zwischen Beton und Stahl wurde mit einer konfinierenden Bewehrung verstärkt (sog.  Confinement), um die Biegebeanspruchung im unteren Teil zu reduzieren.
• Neue Schwingungsdämpfer wurden installiert, die alle möglichen Windlasten dämpfen, von kleineren bis maximalen Windkräften.

Die spezielle Anforderung in diesem Projekt war, dass die natürliche Frequenz der Schwingungsdämpfer nach der Basisverstärkung auf die Eigenfrequenz der kritischen ersten Biegeschwingung der Red  Sticks vor Ort abstimmbar sein mussten.  MAURER löste diese Herausforderung mit TMD ( Tuned  Mass  Damper).

Pendelmasse mit Dämpfung

MAURER  Tuned  Mass  Damper sind robuste Schwingungstilger mit adaptiver Reibplattendämpfung und Tuning-Federn für die Frequenz-Optimierung. Prinzipiell basiert ein TMD auf einem Masse-Feder-Dämpfer-System. Die Masse und die natürliche Frequenz des Masse-Feder-Oszillators werden auf die Masse und Eigenfrequenz des Bauwerks abgestimmt.

Die  MAURER TMDs mit adaptiver Reibplattendämpfung und Tuning-Federn, wie sie in  Melbourne eingebaut wurden, dämpfen große wie kleine Schwingungen gleichermaßen. Vier Reibplatten mit unterschiedlicher Geometrie sind so an die Pendelstange gekoppelt, dass die Reibdämpfung mit zunehmender Pendelbewegung zunimmt. Zudem kann die natürliche Pendelfrequenz des TMD auf die Eigenfrequenz des Red  Sticks abgestimmt werden. Die TMDs haben eine spezielle Form mit abgekanteten Blechen, die entfernt an eine Glocke erinnert, damit sie in den um ca. 20 ° schräg gestellten Red Sticks überhaupt Platz haben.

Eine Herausforderung war der zeitliche Ablauf, da sich die Basisverstärkung und der Einbau der neuen Dämpfer zeitlich überschnitten. Die Dämpfer wurden zunächst mittels nichtlinearer Simulation auf die dynamischen Eigenschaften der Red  Sticks optimiert und bezüglich Ermüdungslasten und maximaler Beanspruchung ausgelegt. Die Voreinstellung im Werk  München erfolgte auf die berechneten Eigenfrequenzen der Red  Sticks ohne bzw. mit Basisverstärkung.

Feinjustierung vor Ort

Nachdem in jedem Red  Stick ein Dämpfer in 25 m Höhe eingebaut worden war, wurde im April 2026 die Dämpfung aller 39 Red  Sticks mit  MAURER  Tuned  Mass  Damper experimentell bestimmt. Dazu versetzten zwei Personen jeden Red  Stick von Hand in Schwingung, um aus der frei abklingenden Schwingung die Dämpfung über den ganzen Schwingungsbereich der Red  Sticks zu identifizieren. Wo nötig wurde die natürliche Frequenz des jeweiligen TMDs mittels Tuning-Federn auf die gemessene Eigenfrequenz des Red  Sticks optimiert.

Sieben dieser Dämpfungsmessungen mussten in der Nacht durchgeführt werden, da einige Red  Sticks über den Highway ragen, weshalb dieser für die Tests von 22 Uhr bis 5 Uhr gesperrt werden musste. Die Dämpfungsmessungen im April 2026 bestätigten, dass die TMDs mit adaptiver Reibplattendämpfung die Anforderungen an die Strukturdämpfung von 2 % bis 3,5 % erfüllen und dass sie bereits ab ±5 mm Schwingamplitude des Red  Sticks die Strukturschwingungen reduzieren.