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.
Proceedings of the Earthquake Engineering Society of Korea Conference
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2003.09a
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pp.427-434
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2003
In this study, the control performances of Tuned Mass Damper (TMD) and Tuned Liquid Column Damper (TLCD) are evaluated and compared for seismically excited structures. Results show that TLCD is more effective than TMD for interstory drift control while TLCD is as effective as TMD for acceleration control. In special, it is shown that interstory drifts are maximally controlled in lower floors and accelerations are reduced most in upper floors. This indicates that TLCD is an effective controller for earthquake-induced structures in terms of structural safety as well as serviceability.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.7
no.5
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pp.85-91
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2003
TLCD is a good alternative to TMD for control of structures because of its cost efficiency, ease of installation, little maintenance requirement, potential for multiple usage, and ease of re-tuning. In this study, the control performances of TMD and TLCD are evaluated and compared for seismically excited structures. Results show that TLCD is more effective than TMD for interstory drift control while TLCD is as effective as TMD for acceleration control. In special. it is shown that interstory drifts are maximally controlled in lower floors and accelerations are reduced most in upper floors. This indicates that TLCD is an effective controller for earthquake-induced structures in terms of structural safety as well as serviceability.
The study of the optimal damping ratio of a tuned liquid-column damper (or TLCD) attached to a single-degree-of-freedom system is presented. The tuned liquid-column damper is composed of two vertical columns connected by a horizontal section in the bottom and partially filled with water. The ratio of the length of the horizontal section to the effective wetted length of a TLCD considered as another important parameter is also presented for investigation. A simple pendulum-like model test is conducted to simulate a long-period motion in order to prove the effectiveness of TLCD for vibrational control. Comparisons of the experimental and analytic results of the TLCD, TLD (tuned-liquid damper), and TMD (tuned-mass damper) are included for discussion.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2009.10a
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pp.842-849
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2009
The objective of this study is to investigate design parameters of a tuned liquid column damper(TLCD), which is affected by various excitation amplitudes, through shaking table test. Design parameters of a TLCD are examined based on the equivalent tuned mass damper(TMD) model of a TLCD, in which the nonlinear damping of a TLCD is transposed to equivalent viscous damping. Shaking table test is carried out for a TLCD specimen subjected to harmonic waves with various amplitudes. Transfer functions are ratios of liquid displacement of TLCD and control force produced by a TLCD, respectively, with respect to the acceleration excited by a shaking table. They are derived based on the equivalent TMD model of a TLCD. Then, the variation of design parameters according to the excitation amplitude is examined by comparing analytical transfer functions with experimental ones. Finally, the dissipation energy due to the damping of a TLCD, which is experimentally observed from the shaking table test, is examined according to the excitation amplitude. Comparisons between test results and analytical transfer functions showed that natural frequencies of TLCD and the ratio of the liquid mass in a horizontal column to the total liquid mass does not depend on the excitation amplitude, while the damping ratio of a TLCD increases with larger excitation amplitudes.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.19
no.11
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pp.1167-1176
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2009
The objective of this study is to investigate design parameters of a tuned liquid column damper(TLCD), which is affected by various excitation amplitude, through shaking table test. Design parameters of a TLCD are examined based on the equivalent tuned mass damper(TMD) model of a TLCD, in which the nonlinear damping of a TLCD is transposed to equivalent viscous damping. Shaking table test is carried out for a TLCD specimen subjected to harmonic waves with various amplitude. Transfer functions are ratios of liquid displacement of TLCD and control force produced by a TLCD, respectively, with respect to the acceleration excited by a shaking table. They are derived based on the equivalent TMD model of a TLCD. Then, the variation of design parameters according to the excitation amplitude is examined by comparing analytical transfer functions with experimental ones. Finally, the dissipation energy due to the damping of a TLCD, which is experimentally observed from the shaking table test, is examined according to the excitation amplitude. Comparisons between test results and analytical transfer functions showed that natural frequencies of TLCD and the ratio of the liquid mass in a horizontal column to the total liquid mass do not depend on the excitation amplitude, while the damping ratio of a TLCD increases with larger excitation amplitude.
Lee, Chien-Shen;Love, J. Shayne;Haskett, Trevor C.;Robinson, Jamieson K.
International Journal of High-Rise Buildings
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v.10
no.2
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pp.93-97
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2021
Supplementary damping systems, such as tuned mass dampers (TMDs) and tuned sloshing dampers (TSDs) - also known as tuned liquid dampers (TLDs) - have been successfully employed to reduce building motion during wind events. A design of a damping system consisting of a TMD and two TSDs performing in unison has been developed for a tall building in Taiwan to reduce wind-induced motion. The architecturally exposed TMD will also be featured as a tourist attraction. The dual-purpose TSD tanks will perform as fire suppression water storage tanks. Linearized equivalent mechanical TSD and TMD models are coupled to the structure to simulate the multi-degree of freedom system response. Frequency response curves for the structure with and without the damping system are created to evaluate the performance of the damping system. The performance of the combined TMD-TSD system is evaluated against a conventional TMD system by computing the effective damping produced by each system. The proposed system is found to have superior performance in acceleration reduction. The combined TMD-TSD system is an effective and affordable means to reduce the wind-induced resonant response of tall buildings.
The need for a more affordable, reliable, clean and secure energy has led to explorations in non-traditional sources, particularly renewable energies. Wind is one of the cleanest energy sources that plays a significant role in augmenting sustainability. Wind turbines, as energy convertors, are usually tall and slender structures, and depending on their location (inland or offshore), they can be subject to high wind and/or strong wave loadings. These loads can cause severe vibrations with detrimental effects on energy production, structural lifecycle and initial cost. A dissipativity analysis study was carried out to know whether wind turbine towers require damping enhancement or rigidity modifications for vibration suppression. The results suggest that wind turbines are lightly damped structures and damping enhancement is a potential solution for vibration lessening. Accordingly, the paper investigates different damping enhancement techniques for vibration mitigation. The efficacy of tuned mass damper (TMD), tuned liquid column damper (TLCD), tuned sloshing damper (TSD), and viscous damper (VD) to reduce vibrations is investigated. A comparison among these devices, in terms of robustness and effectiveness, is conducted. The VD can reduce both displacement and acceleration responses of the tower, better than other types of dampers, for the same control effort, followed by TMD, TSD, and finally TLCD. Nevertheless, the use of VDs raises concerns about where they should be located in the structure, and their application may require additional design considerations.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2008.04a
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pp.432-441
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2008
In this study, the control performance of a Tuned Liquid Mass Damper(TLMD) manufactured to reduce the orthogonal bi-directional responses of building structures was experimentally evaluated. the TLMD using only one control device reduce bi-directional responses of building structures by making the TLMD behave as TMD and TLCD to the strong and weak axial direction of building structures. first, the control performance was evaluated by forcing sinusoidal waves to a test model that the TLMD is installed on the scale-downed building structure. Second, the real-time hybrid shaking table test was performed to evaluate the performance of the vibration control system made up of numerical part as a scale-downed building structural model and a physical experimental part as a TLMD. the superiority of bi-directional vibration control performance of the manufactured TLMD was verified by comparing the uncontrolled and controlled results of these tests.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2005.11a
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pp.113-116
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2005
In this study, in order to. investigate the effectiveness af tuned liquid damper (TLD) for the seismic performance enhancement af the existing reinforced concrete (RC) apartment structure which is nat seismically designed, shaking table test was conducted for the small scale five stary RC structure with TLD. TLD model was constructed to. have the frequency tuned to. the first modal frequency af the structure, $2\%$ mass ratio. af the first modal mass, and 0.08 liquid depth ratio. White noise with $0.2\~5Hz$ frequency bandwidth tests were performed using the shaking table at Korea Institute af Machinery and Materials, and the displacement and absolute acceleration af each floor were measured. Test results indicate that mare than $30\%$ seismic responses reduction can be achieved using TLD for RC structure under white noise.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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