Glockenturm San Luzi Zuoz

Auftraggeber: Vschinauncha da Zuoz
Berichte: 040719, 19. Juli 2004
090917, 17. September 2009
111228, 28. Dezember 2011
131209, 9. Dezember 2013
Publikationen: 2014 Eurodyn Porto

Im Anschluss an Unterhaltsarbeiten an der Steuerung von Glocken und Kirchturmuhr im Jahr 2004 war der Gemeinde mitgeteilt worden, der Turm schwinge während des Läutens der Glocken vergleichsweise stark (Im Engadin gehört die Kirche der Kirchgemeinde und der Glockenturm der politischen Gemeinde). rci dynamics führte daraufhin im Mai 2004 eine experimentelle Modalanalyse des Turms unter ambienter Anregung und eine Messung der Turmschwingungen während des Läutens der Glocken durch (Abb. 1 bis 6).

Es zeigte sich, dass die beiden grössten Glocken den Glockenturm praktisch exakt mit seiner Eigenfrequenz in Läuterichtung anregten. Die daraus resultierende Schwinggeschwindigkeit von maximal 16 mm/s war gut fünfmal höher als die Normen für historische Bauten zulassen würden.

San_Luzi_church
Abb. 1: Kirche und Glockenturm San Luzi.
Detail der Sensoren für die ambienten Versuche
Abb. 2: Details der Sensoren für die ambienten
Versuche.
Messung der Turmschwingungen während des Läutens der Glocken
Abb. 3: Messung der Turmschwingungen
während des Läutens der Glocken.
Messzentrale_in_der_Kirche
Abb. 4 Messzentrale im Chor der Kirche.

Im Herbst 2008 wurden der Glockenstuhl für die beiden grossen Glocken erneuert und ihre Glockenaufhängung umgebaut. An den Glocken selbst reduzierte die Firma Rüetschi, Aarau, durch Anordnung von gekröpften Jochen die Intensität der dynamischen Glockenkräfte. Zudem wurde durch direkte Einwirkung auf die Pendelfrequenz der beiden grossen Glocken diese aus dem kritischen Bereich hinaus verschoben. Als weiterer Effekt dieser Massnahmen nahmen die Grundfrequenz des Turmes von f = 1.42 Hz auf f =1.49 Hz und die zweite Eigenfrequenz des Turmes von f = 1.78 Hz auf f = 1.85 Hz zu.

Im Mai 2009 führte rci dynamics eine analoge Versuchsserie durch wie 2004. Dabei ergab sich, dass dank der getroffenen Massnahmen die von den beiden grossen Glocken erzeugten Schwingungen des Turmes um einen Faktor von fast 20 reduziert worden und nun kleiner als 1 mm/s waren (Abb. 7 bis 9). Die maximalen Turmschwingungen, die nun primär auf die vom Umbau 2008 nicht betroffene, kleinere Glocke 3 zurückzuführen sind, betragen 7.8 mm/s.

san luzi 2004 mode 1 1.42 Hz san luzi 2004 mode 2 1.78 Hz
Fig. 5: 2004: Grundschwingung des Turmes, f = 1.42 Hz, zeta = 1.15%. 2009 war die Grundfrequenz mit f = 1.49 Hz leicht höher. Obschon der Turm an sich einen quadratischen Querschnitt hat, weist er durch seine teilweise Verbindung mit dem Kirchenschiff eine steife und (leider in Läuterichtung) eine weiche Achse auf. Fig. 6: 2004: Zweite Eigenschwingung des Turmes, f = 1.78 Hz, zeta = 1.1%. Die Anordnung der Messpunkte konnte leider nicht an die quadratische Turmform angepasst werden. Es ist schon so, dass der Turm in der Grundschwingung um seine weiche Achse und in der zweiten Eigenschwingung um seine steife Achse schwingt.

 

004 time Glocke 1 MP1 X Kopie

Abb. 7: 2004: Schwinggeschwindigkeit des Turmes beim Läuten der Glocke 1 (30-s-Zeitfenster; Amplitude etwa v = 11 mm/s).

304 time Glocke 1 MP1X-A Kopie

Abb. 8: 2009: Schwinggeschwindigkeit des Turmes beim Läuten der Glocke 1 (30-s-Zeitfenster; Amplitude etwa v = 0.5 mm/s) .

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Abb. 9: Frequenzspektren der Schwinggeschwindigkeit des Turmes beim Läuten der Glocke 1 in den Jahren 2004 (rot) und 2009 (blau). Der Effekt, der durch die Verschiebung der Pendelfrequenz der beiden grossen Glocken erzielt wurde, ist anhand der nun grösseren Distanz zur Grundfrequenz des Turmes deutlich zu erkennen