This paper proposes a tuned liquid column sloshing damper(TLCSD) and presents experimental results to evaluate its control performance. The proposed damper acts as a tuned liquid column damper(TLCD) and a tuned liquid damper(TLD), respectively, in both principal axes of building structures. Shaking table test was performed to grasp its dynamic characteristics. Testing results showed that under inclined incident excitations, a TLCSD used in this study have dynamic characteristics coupled by both TLCD and TLD.
본 논문은 건물의 형태와 동적특성을 변화시키지 않고 건물에 부가질량을 설치하여 건물의 진동을 제어하는 방법중 수동형 제진장치인 TLD(tuned liquid damper)와 MTLD(multiple tuned liquid damper)의 진동응답을 감소시키기 위해 진동대를 이용한 성능실험을 실시하였다. 따라서 기존의 형태별(원형, 직사각형) TLD 실험의 실험 데이터를 가지고 가진 진폭(1mm, 3mm, 5mm, 10mm, 20mm) 의 변화에 따른 고유진동수(0.44Hz, 0.55Hz)에 대한 MTLD의 형태별 실험을 통하여 TLD와 MTLD의 진동감소효과에 대한 성능실험을 비교 분석 하였다.
Kim Young-Moon;You Ki-Pyo;Cho Ji-Eun;Hong Dong-Pyo
Journal of Mechanical Science and Technology
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제20권6호
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pp.795-805
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2006
Tuned Liquid damper and Tuned Liquid Column are kind of passive mechanical damper which relies on the sloshing of liquid in a rigid tank for suppressing structural vibrations. TLD and TLCD are attributable to several potential advantages - low costs ; easy to install in existing structures : effective even for small-amplitude vibrations. In this paper, the shaking table experiments were conducted to investigate the characteristics of water sloshing motion in TLD (rectangular, circular) and TLCD. The parameter obtained from the experiments were wave height, base shear force and energy dissipation. The shaking table experiments show that the liquid sloshing relies on amplitude of shaking table and frequency of tank. The TLCD was more effective control vibration than TLD.
Kim, Young-Moon;You, Ki-Pyo;Ko, Nag-Ho;Yoon, Sung-Won
Journal of Mechanical Science and Technology
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제20권9호
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pp.1346-1354
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2006
Excessive acceleration experienced at the top floors in a building during wind storms affect the serviceability of the building with respect to occupant comfort and discomfort. Tuned liquid damper (TLD) and multiple tuned liquid damper (MTLD), which are passive control devices consisting of a rigid tank filled with liquid, are used to suppress vibration of structures. These TLD and MTLD offer several potential advantages-low costs, easy installation in existing structures and effectiveness even for small-amplitude vibrations. This study carries out a theoretical estimation of the most effective damping ratios that can be achieved by TLD and MTLD. Damping by TLD an MTLD reduced the frequency response of high-rise buildings by approximately 40% in urban and suburban areas.
To control vertical and lateral compound vibration simultaneously using an integrated smart controller, passive tuned mass damper (TMD) and tuned liquid damper (TLD) are updated and combined to an adaptive-passive TMD-TLD (AP-TMD-TLD) system. As for the vertical AP-TMD part on top of the vertical spring, it can retune itself through varying the level of liquid in the tank to adjust its mass, while the lateral AP-TLD part at the bottom of the vertical spring can retune itself by changing the level of liquid. Further, for multimodal response control, the multiple AP-TMD-TLD (MAP-TMD-TLD) system is proposed as well. Each AP-TMD-TLD in the system can identify the structural vertical and lateral modal frequencies through the wavelet-transform (WT) based algorithm and retune its vertical and lateral natural frequencies both through adjusting the level of liquid in the AP-TMD and AP-TLD parts respectively. A cantilever cable-stayed landscape bridge which is sensitive to both human-induced and wind-induced vibrations is presented as a case study. For comparison, initial parameters of MAP-TMD-TLD are mistuned. Results show that the presented system can retune its vertical and lateral frequencies precisely, while the retuned system has a better bi-directional compound control effect than the mistuned system before the retuning operation and can improve the serviceability significantly.
The current study reports the results of an experimental program conducted on a structure fitted with a liquid damper (TLD) and subjected to harmonic excitation. Screens were placed inside the TLD to achieve the required inherent damping. In the first part of the study, reduced scale models of the building-TLD systems were tested under two levels of excitation. The efficiency of the damper was assessed by evaluating the effective damping provided to the structure and comparing it to the optimum effective damping value, provided by a linear tuned mass damper (TMD). An extensive parametric study was then conducted for one of the three models by varying both the excitation amplitude and the tuning ratio, defined as the ratio of the TLD sloshing frequency to the natural frequency of the structure. The effectiveness and robustness of a TLD with screens were assessed. Results indicate that the TLD can be tuned to achieve a robust performance and that its efficiency is not significantly affected by the level of excitation. Finally, the equivalent amplitude dependent TMD model, developed in the companion paper is validated using the system test results.
As the structures become larger, higher and more complicated, the demand for safety level has increased. In recent years, TLD(Tuned Liquid Damper) proved to be a successful control tool for reducing structural vibrations. For this reason, the influence of some key parameters of the U-type TLD on the dynamic response is studied. And simple and effectively developed learning control logic is used to control vibration of U type Tuned Liquid Damper system. The purpose of this paper is design optimal control system to deal with unknown errors from non linearity and variation that cost modeling difficulty in complex structure and is followed with the desired behavior. Finally this hybrid control method applied to U type Tuned Liquid Damper structure gives the benefit from better performance of precision and stability of the structure by reducing vibration effect. This research leads to safety design in various structure to robust unspecified foreign disturbances such as windy-load and earthquake.
The properties of Tuned Liquid Damper are investigated theoretically. In this study, numerical model is a nonlinear model for a rectangular TLD under horizontal motion on the basis of the shallow water wave theory, where the damping of the liquid motion is included semianalytically. For TLD subjected to harmonic external force, the liquid motion of TLD is simulated. Analysis result is showed that liquid motion in TLD is strongli nonlinear even under small excitation.
The tuned liquid damper (TLD) is increasingly being used as an economical and effective vibration absorber. It consists of a water tank having the fundamental sloshing fluid frequency tuned to the natural frequency of the structure. In order to perform efficiently, the TLD must possess a certain amount of inherent damping. This can be achieved by placing screens inside the tank. The current study experimentally investigates the behaviour of a TLD equipped with damping screens. A series of shake table tests are conducted in order to assess the effect of the screens on the free surface motion, the base shear forces and the amount of energy dissipated. The variation of these parameters with the level of excitation is also studied. Finally, an amplitude dependent equivalent tuned mass damper (TMD), representing the TLD, is determined based on the experimental results. The dynamic characteristics of this equivalent TMD, in terms of mass, stiffness and damping parameters are determined by energy equivalence. The above parameters are expressed in terms of the base excitation amplitude. The parameters are compared to those obtained using linear small amplitude wave theory. The validity of this nonlinear model is examined in the companion paper.
Serviceability of buildings is affect by excessive acceleration experienced at the top floors in wind storms that may cause discomfort to the occupants. Tuned liquid damper(TLD) and multiple tuned liquid damper(MTLD) are passive control devices that consists of rigid tank filled with liquid to suppress the vibration of structures. This TLD and MTLD are attributable to several potential advantages - low costs; easy to install in existing structures; effective even for small-amplitude vibrations. In this paper, the behavior of TLD and MTLD are investigated analytically and wind tunnel test of high-frequency force balance.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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