Zentrifuge IGT, ETH Zürich

Projektbeschrieb

Das Institut für Geotechnik IGT der ETH Zürich installiert auf dem Campus Hönggerberg eine neue Zentrifuge für geotechnische Versuche. In einem Korb werden Erdproben von bis zu 2 Tonnen auf maximal 250-fache Erdbeschleunigung beschleunigt. In der Nähe der Zentrifuge, ca. 60 m entfernt, ist der Neubau eines Labors der Quantenphysiker der ETH Zürich geplant.

Problemformulierung

Beim Betrieb der Zentrifuge werden aufgrund immer vorhandener jedoch kleiner Exzentrizitäten der Masse Erschütterungen in das Erdreich abgegeben. Die Erschütterungen sind harmonisch und von tiefer Frequenz (0 – 4 Hz). Im benachbarten Physiklabor ist grösstmögliche Erschütterungsarmut notwendig. Diese tieffrequenten Erschütterungen lassen sich im Laborgebäude nur äusserst aufwendig und nur in begrenztem Umfang reduzieren.

Die Zentrifuge steht in einem unterirdischen Betonzylinder mit über 200 Tonnen Masse. Dieser lagert auf Federpaketen und ist somit elastisch von der Fundation und damit vom Untergrund entkoppelt. Um noch weniger Erschütterungsemissionen zu erzeugen werden zudem zwei weitere mögliche Ansätze zur Reduktion der Erschütterungen verfolgt: aktive Unwuchtkorrektur und aktive Tilgung der Schwingungen mit Gegenschwingern auf dem Betonzylinder.

Leistungen Ziegler Consultants

Die Federlagerung und die Masse des zu lagernden Betonzylinders wurden definiert. Zudem wurde eine Prognose der zu erwartenden Erschütterungen am Standort des geplanten Physiklabors gemacht. Um die Prognoseunsicherheiten infolge des Baugrundes zu minimieren wurden am Standort Erschütterungsmessungen durchgeführt, wobei die bestehende Zentrifuge als Quelle diente. Die nächsten Schritte nach Inbetriebnahme der Zentrifuge sind die Kontrolle der Ausführung der elastischen Lagerung durch Erschütterungsmessungen und die Verifikation der Erschütterungsprognose bei laufender Zentrifuge mit definierten Unwuchten.

Luftaufnahmen: Stéphane Braune, Zürich