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Projektbeschrieb
Die V-Zug AG plant die heutige Produktionsfläche mitten in der Stadt in Zukunft massiv zu reduzieren (vertikale Produktion) und die Produktion, mit neuster Technologie, stark zu erhöhen. Dazu werden in Zukunft effiziente Servo-Transfer-Pressen zum Einsatz kommen. Servo-Transfer-Pressen sind dynamische Pressen, welche Massen von weit über 100 Tonnen vertikal mit Amplituden von bis zu 600 mm mit Frequenzen bis 0.7 Hz (und ihren oberen Harmonischen) bewegen. Unmittelbar neben der Produktion sind neue Büro- und Wohnhochhäuser geplant.
Problemformulierung
Die geplanten, unmittelbar angrenzenden Hochhäuser können in ihren Eigenfrequenzen durch den Betrieb der Pressen so angeregt werden, dass die Nutzung in den oberen Geschossen durch die horizontalen Schwingungen beeinträchtigt wird. In den bestehenden umliegenden niedrigen Wohnbauten ist auch mit spürbaren Erschütterungen auf den Geschossdecken zu rechnen. Durch die Pressen kann zudem der Betrieb des geplanten Hochregallagers beeinträchtigt werden. Insgesamt ist zu beantworten, ob der Betrieb solcher Servo-Transfer-Pressen in urbanem Gebiet aus dynamischer Sicht überhaupt zulässig ist.
Leistungen Ziegler Consultants
Analyse und Ermittlung der dynamischen Kräfte auf die Fundation und Deformationen der Fundation infolge der Bewegungen der schweren Pressenmasse unter Berücksichtigung der elastischen Lagerung der Presse. Unterstützung bei der Optimierung der Bewegungen. Prognose der Ausbreitung der Schwingungen am Fundament und der weiteren Fortpflanzung in den bestehenden und geplanten Gebäuden. Dazu wurde ein Grossversuch durchgeführt, wobei harmonische Kräfte mit Amplituden von bis zu 200 kN in eine eigens für den Versuch erstellte Pfahlfundation eingeleitet wurden. Die Ausbreitung der Schwingungen und die Übertragung auf die umliegenden Bauten wurden gemessen. Basierend auf dem Grossversuch wurde das Bodenmodell kalibriert. Dadurch konnten die Unsicherheiten der Prognose stark eingegrenzt werden und der geplanten Arealentwicklung – unter gewissen Bedingungen für den Pressenbetrieb – grünes Licht gegeben werden.
In der Zwischenzeit ist eine Presse in Betrieb. Durch Erschütterungsmessungen während dem Pressenbetrieb in den umliegenden, bestehenden Gebäuden konnten die Resultate der Prognose verifiziert werden.