Title: Effective damping of vibrations of plan-asymmetric buildings
Language: English
Authors: Fu, Chuan 
Qualification level: Doctoral
Keywords: Gas-Flüssigkeitskombitilger/Gas-Flüssigkeitskombi-Torsionstilger/Geschwindigkeitspol/mäßige Asymmetrie/starke Asymmetrie/Den Hartog Abstimmung
tuned liquid column gas damper/ torsional tuned liquid column gas damper/center of velocity/ moderate asymmetry/ strong asymmetry/Den Hartog tuning
Advisor: Ziegler, Franz
Assisting Advisor: Irschik, Hans 
Issue Date: 2008
Number of Pages: 252
Qualification level: Doctoral
Abstract: 
Die vorliegende Dissertation "Effektive Schwingungsdämpfung von planmäßig asymmetrischen Gebäuden" untersucht den Einfluß passiver Tilger in asymmetrischen Gebäuden bei Erdbebenbelastung, wobei insbesondere gekoppelte Torsions- und Biegeschwingungen untersucht werden. Da der Massenmittelpunkt CM nicht mit dem Steifigkeitsmittelpunkt CS der Geschoßdecken übereinstimmt, verursacht die seismische Erregung in einer Richtung eine dreidimensionale Schwingung (schiefe Biegeschwingung und Torsion). Die dynamische Schwingungstilgung dissipiert Energie, um strukturelle Beschädigung oder Unannehmlichkeit der Bewohner zu minimieren, mit Gas-Flüssigkeitskombitilgern (tuned liquid column gas dampers-TLCGDs) und/ oder mit Gas-Flüssigkeitskombi-Torsionstilgern (torsional tuned liquid column gas dampers-TTLCGDs), mit Gasfeder Wirkung. Es wurden theoretische Studien durchgeführt. Die Zielsetzung dieser Arbeit war, die optimale Installation und die optimalen Parameter von Gas-Flüssigkeitskombitilgern und Gas-Flüssigkeitskombi-Torsionstilgern für seismische Anwendungen festzustellen. Sie können in verschiedenen Positionen in den vorgewählten Geschoßdecken installiert werden, dennoch ist eine optimale Position von der Lage des modalen Geschwindigkeitspols abhängig. Wenn die Geschwindigkeitspole außerhalb der Geschoßdecke (mäßige Asymmetrie) liegen, dann ist die ideale Position des U-förmigen Gas-Flüssigkeitskombitilgers durch den größtmöglichen normalen Abstand zu diesem Geschwindigkeitspol gegeben. Wenn der modale Geschwindigkeitspol innerhalb der Geschoßdecke (starke Asymmetrie) liegt, dann wird eine neue Konstruktion vorgeschlagen: der horizontale Abschnitt des Rohr-Systems wird gebogen, so dass der Gas-Flüssigkeitskombi-Torsionstilger den Geschwindigkeitspol umschließt.
Die optimale Eigenfrequenz und der lineare Dämpfungskoeffizient des Gas-Flüssigkeitskombitilgers werden mittels geometrischer Transformation in Analogie zum klassischen Feder-Masse-Tilger (tuned mass dampers -TMDs) abgeleitet. Anschließend führt eine Feinabstimmung mit einem im Zustandsraum definierten Gütekriterium zu einer weiteren Verbesserung der Tilgerwirkung. Eine besondere robuste Dämpfung in einem vergrößerter Frequenzfenster wird durch die Aufteilung in kleine, parallele wirkende Gas-Flüssigkeitskombitilger erreicht. Numerische Beispiele haben bereits gezeigt, dass eine wirkungsvolle Methode zur effektiven Dämpfung von Translations- und Torsionsschwingungen vorgelegt wird.

The purpose of this dissertation is to reduce lateral flexural and torsional vibrations of asymmetric buildings under the influence of earthquakes by means of passive absorbers. Since the centre of mass CM and the centre of stiffness CS of the floors do not coincide, even the uni-directional seismic excitation causes a three dimensional vibration (oblique bending and torsion). Dynamic vibration absorbers dissipate energy to avoid structural damage or discomfort of the occupants. As to tuned liquid column gas damper (TLCGD) and torsional tuned liquid column gas damper (TTLCGD), theoretical studies have been carried out to reduce translational and torsional vibrations of asymmetric structures. The objective of this study was to determine optimum installation and the optimum parameters for TLCGDs and TTLCGDs for seismic applications. They could be installed on any position of the selected floor. Nevertheless, an optimal position is highly dependent on the position of the center of velocity CV in order to minimize vibration. If such a center falls outside of the floor (moderate asymmetry), the ideal position of the trace of the mid-plane of the U-shaped TLCGD requires its normal distance from this center maximum. If the modal center lies within the floor plan (strong asymmetry), the TTLCGD has its horizontal curved piping section enclosing the center. The optimal natural frequency and equivalent linear damping coefficient of TLCGD or TTLCGD are derived by means of geometrical transformation in analogy to the classical tuned mass damper (TMD) or torsional tuned mass damper (TTMD), respectively.
Improvements of the performance in MDOF structures are achieved by considering the neighbouring modes in the state space rendering the optimal parameters modified. A special robust damping to increase frequency window is reached by the smaller, parallel action of TLCGD-units. Numerical examples have already shown that an effective method is presented for controlling the translational and torsional response of asymmetric structures.
URI: https://resolver.obvsg.at/urn:nbn:at:at-ubtuw:1-26186
http://hdl.handle.net/20.500.12708/11860
Library ID: AC05037516
Organisation: E206 - Institut für Hochbau und Technologie 
Publication Type: Thesis
Hochschulschrift
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