7 1

Proje Grubu: MAG Sayfa Sayısı: 158 Proje No: 113M401 Proje Bitiş Tarihi: 15.10.2015 Metin Dili: Türkçe İndeks Tarihi: 17-10-2018

Çalkalanan Titreşim Sönümleyiciler Kullanarak Yapıların Depreme Dayanıklılığının Arttırılması

Öz:
Bu çalışmada çalkalanan sıvılı titreşim sönümleyicilerin yapıların sismik titreşimi üzerine olan etkileri incelenmiştir. Araştırmaya ilk önce yalın bir dikdörtgen kabın sinüs girdisi altındaki çalkalanmasının sayısal benzetimi ile başlandı. Daha sonra dikdörtgen kabın içindeki sıvının sinüs girdisi altında çalkalanması deneysel olarak incelendi ve sayısal benzetim sonuçları ile deneysel sonuçlar karşılaştırıldı. Yalın çalkalanma çalışmaları tamamlandıktan sonra dikdörtgen kaplı çalkalanan sıvı sönümleyici doğal frekansları değiştirilebilen basit bir yapı modeline konuldu ve yapı-sıvı etkileşimli sistem için sinüs girdisi altında sayısal benzetimler gerçekleştirildi. Bu sayısal benzetimler bir sonraki basamaktaki deneysel çalışmalar ile karşılaştırılarak genelde benzer eğilimler görüldü. Daha sonra sayısal benzetim metotları kullanılarak çalkalanan sıvılı titreşim sönümleyicilerin performansını arttıran kap tasarımları denendi. Sayısal benzetimler gerçekleştirilen çok gözlü kap tasarımının düşük katlı yapılara denk gelen yüksek frekanslı yapıların titreşimini azaltmada etkili olduğunu gösterdi. Sonraki çalışmalarda dikdörtgen kaplı değişik doğal frekanslara sahip yapıların deprem girdisi altında sönümleyicili ve sönümleyicisiz yanıtları deneysel olarak incelenerek çalkalanan dikdörtgen kaplı sönümleyicilerin bina titreşimine etkisi incelendi. Çok gözlü kap için benzeri deneysel çalışmalar yapıldı ve sayısal benzetimlere paralel olarak düşük katlı binalara denk gelen frekanslarda bu kap tasarımının bina modeli titreşimini azaltmada etkin olduğu deneysel olarak da gösterildi. Projenin son kısmında literatürde olmayan kapların rezonans frekansı etrafında çalkalanırken sıvı yüksekliğini ve kap duvarlarına etkiyen kuvveti bulmaya yarayan görüntü işleme bazlı yeni bir ölçüm metodu geliştirildi
Anahtar Kelime: Deprem Sismik Yanıt Mekanik Titresimler Çalkalanan Sıvı Sönümleyici

Konular: Mühendislik, Makine İnşaat ve Yapı Teknolojisi

Çalkalanan Titreşim Sönümleyiciler Kullanarak Yapıların Depreme Dayanıklılığının Arttırılması

Öz:
In this study performance tuned sloshing vibration absorbers on seismic response of structures are investigated. The study starts with numerical simulation of sloshing of fluid in a rectangular container. Later, the numerical results are compared with experimental test results for sinusoidal input. After completion of pure sloshing studies, the sloshing vibration absorber is placed on a building model whose natural frequencies can be adjusted. Numerical simulations and experimental investigations of the fluid-structure coupled system is performed and trends for numerical simulations and test results are found to be similar. In the next step, new fluid container design which are aimed to increase the performance of the sloshing absorber is investigated. Numerical simulations have shown that a multiple cavity container design was effective on buildings with high natural frequencies which corresponds to low storey buildings. The next section of this report compares the experimental test results of building with no sloshing vibration absorber and with absorber under earthquake input. Initially, the results were obtained for a sloshing absorber with rectangular container. Next, earthquake input test results for the structure model with multiple cavity container are presented. The numerical simulation results are confirmed with experimental measurements which has shown that the multiple cavity container can efficiently decrease a system with high natural frequency (which is the behavior of lower storey buildings). In the last part of the project, a new method which can measure the height of the fluid-air interface and measure the force applied by the sloshing fluid on the container walls using an image processing approach is introduced.
Anahtar Kelime:

Konular: Mühendislik, Makine İnşaat ve Yapı Teknolojisi
Erişim Türü: Erişime Açık
  • Sıdıka Tekeli-Yeşil Necati Dedeoğlu, Charlotte Braun-Fahrlaender, Marcel Tanner.2010. “Factors Motivating Individuals to Take Precautionary Action for an Expected Earthquake in Istanbul.”, Risk Analysis, 30(8), 1181–1195.
  • SIMULATION OF FLUID SLOSHING FOR DECREASING THE RESPONSE OF STRUCTURAL SYSTEMS (Bildiri - Uluslararası Bildiri - Sözlü Sunum)
  • Parsons T, Toda S, Stein R, Barka A, Dieterich J. 2000. "Heightened odds of large earthquakes near Istanbul: An interaction-based probability calculation". Science, 288:661–665.
  • Ormondroyd J., Den Hartog. 1928. “Theory of Dynamic Vibration Absorber”, Transactions of ASME, 50, 9-22.
  • M.B. Ozer and T. J. Royston, “Extending Den Hartog’s vibration absorber technique to multi degree of freedom systems,” J. of Vibration and Acoustics, 127 (4), 341-350, 2005.
  • Reed D., J. Yu, H. Yeh, and S. Gardarsson. 1998. “Investigation of tuned liquid dampers under large amplitude excitation.” Journal of engineering mechanics 124(4):405-413.
  • Kareem, A., T. Kijewski, and Y. Tamura. 1999. “Mitigation of motions of tall buildings with specific examples of recent applications.” Wind and Structures 2(3):201-251.
  • M. Di Sciuva, R. Ruotolo, C. Surace. 2003. ‘Optimization of tuned liquid dampers for controlling earthquake response of buildings’, Proceedings of the 21st International Modal Analysis Conference.
  • Lee, S. K. et al. 2007. “Real-time hybrid shaking table testing method for the performance evaluation of a tuned liquid damper controlling seismic response of building structures.” Journal of sound and vibration 302(3):596-612.
  • Jin Qiao, Li Xin, Sun Ning, Zhou Jing , Guan Jiong. 2007. “Experimental and numerical study on tuned liquid dampers for controlling eqrthquake response of jacket offshore platfroms”, Marine Structures, 20 (2007): 238-254.
  • Hemalatha, G., and KP Jaya. 2008. “Water tank as passive TMD for seismically excited structures.” Asian journal of civil engineering (building and housing) 9(4):349-366.
  • Tait, MJ. 2008. “Modelling and preliminary design of a structure-TLD system.” Engineering Structures 30(10):2644-2655.
  • Marsh, AP, M. Prakash, SE Semercigil, and ÖF Turan. 2009. “Predicting the dynamic response controlled by asloshing vibration absorber using SPH”, Seventh International Conference on CFD in the Minerals and Process Industries, Melbourne, Australia.
  • Xin, Y., G. Chen, and M. Lou. 2009. “Seismic response control with density-variable tuned liquid dampers.” Earthquake Engineering and Engineering Vibration 8(4):537-546.
  • Marsh, A., M. Prakash, E. Semercigil, and Ö. F. Turan. 2010. “A numerical investigation of energy dissipation with a shallow depth sloshing absorber.” Applied Mathematical Modelling 34(10):2941-2957.
  • Marsh, AP, M. Prakash, SE Semercigil, and ÖF Turan. 2010. “A shallow-depth sloshing absorber for structural control.” Journal of Fluids and Structures 26(5):780-792.
  • Ikeda, T. 2010. “Non-linear dynamic responses of elastic two-story structures with partially filled liquid tanks.” International Journal of Non-Linear Mechanics 45(3):263-278.
  • Bulian, G., A. Souto-Iglesias, And E. Botia-Vera. 2010. “Smoothed particle hydrodynamics (SPH) simulation of a tuned liquid damper (TLD) with angular motion Simulation d’un amortisseur liquide (TLD) en rotation à l’aide de la méthode SPH.”
  • Love, JS, and MJ Tait. 2011. “Nonlinear Multimodal Model for Tuned Liquid Dampers of Arbitrary Tank Geometry.” International Journal of Non-Linear Mechanics.
  • Love, JS, and MJ Tait. 2011. “Equivalent Linearized Mechanical Model for Tuned Liquid Dampers of Arbitrary Tank Shape.” Journal of Fluids Engineering 133:061105.
  • Marsh, A., M. Prakash, E. Semercigil, and Ö. F. Turan. 2011. “A study of sloshing absorber geometry for structural control with SPH.” Journal of Fluids and Structures.
  • Banerji, P., and A. Samanta. 2011. “Earthquake vibration control of structures using hybrid mass liquid damper.” Engineering Structures.
  • Pinot, P., and G. Genevès. 2011. “Numerical simulation for designing tuned liquid dampers to damp out double-pendulum oscillations.” Measurement Science and Technology 22:065103.
  • Cassolato, MR, JS Love, and MJ Tait. 2011. “Modelling of a tuned liquid damper with inclined damping screens.” Structural Control and Health Monitoring 18(6):674-681.
  • Hong-Nan, L., Y. Ting-Hua, J. Qin-Yang, H. Lin-Sheng, and W. Guo-Xin. 2011. “Wind-Induced Vibration Control of Dalian International Trade Mansion by Tuned Liquid Dampers.” Mathematical Problems in Engineering 2012.
  • Love JS, Tait MJ, Toopchi-Nezhad H. 2011. “A hybrid structural control system using a tuned liquid damper to reduce the wind induced motion of a base isolated structure.” Engineering Structures, 2011, 738-746.
  • Sarkar, A. & Gudmestad, O.T., 2013. “Pendulum type liquid column damper (PLCD) for controlling vibrations of a structure-Theoretical and experimental study.” Engineering Structures, 49, pp.221–233.
  • Cruchaga, M.A. et al., 2013. “Finite element computation and experimental validation of sloshing in rectangular tanks.” Computational Mechanics, 52(6), pp.1301–1312.
  • Marivani, M. & Hamed, M., 2014. “Numerical Study of Slat Screen Pattern Effect on Design Parameters of Tuned Liquid Dampers.” Journal of Fluids Engineering, 136(6), p.061201.
  • Min, K.-W., Kim, J. & Lee, H.-R., 2014. “A design procedure of two-way liquid dampers for attenuation of wind-induced responses of tall buildings.” Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 129, pp.22–30.
  • Love, J. & Tait, M., 2014. “Equivalent mechanical model for tuned liquid damper of complex tank geometry coupled to a 2D structure.” Structural Control and Health Monitoring, 21(1), pp.43–60.
  • Oda, T., Hamed, M. & Ghani, S., 2014. “Numerical study of the effect of liquid sloshing inside TLD on suppression of gust wind-induced vibration in high rise buildings.”, International Conference on Heat Transfer, Fluid Mechanics and Thermodynamics
  • Lee, C.-Y. & Chen, C.-Y., 2015. “Experimental application of a vibration absorber in structural vibration reduction using tunable fluid mass driven by micropump.” Journal of Sound and Vibration, 348, pp.31–40.
  • Grant, J. et al., 2015. “Sloshing and energy dissipation in an egg: SPH simulations and experiments.” Journal of Fluids and Structures, 54, pp.74–87.
  • Chen, J.-L. & Georgakis, C.T., 2015. “Spherical tuned liquid damper for vibration control in wind turbines.” Journal of Vibration and Control, p.1077546313495911.
  • Faltinsen O.M.,et.al.,2000. “Multidimensional modal analysis of nonlinear sloshing in a rectangular tank with finite water depth.” Journal of Fluid Mechanics, 201-234.
APA ÖZER M, SERT C, TOSUN U, AGHAZADEH R (2015). Çalkalanan Titreşim Sönümleyiciler Kullanarak Yapıların Depreme Dayanıklılığının Arttırılması. , 1 - 158.
Chicago ÖZER Mehmet Bülent,SERT Cüneyt,TOSUN Ufuk,AGHAZADEH Reza Çalkalanan Titreşim Sönümleyiciler Kullanarak Yapıların Depreme Dayanıklılığının Arttırılması. (2015): 1 - 158.
MLA ÖZER Mehmet Bülent,SERT Cüneyt,TOSUN Ufuk,AGHAZADEH Reza Çalkalanan Titreşim Sönümleyiciler Kullanarak Yapıların Depreme Dayanıklılığının Arttırılması. , 2015, ss.1 - 158.
AMA ÖZER M,SERT C,TOSUN U,AGHAZADEH R Çalkalanan Titreşim Sönümleyiciler Kullanarak Yapıların Depreme Dayanıklılığının Arttırılması. . 2015; 1 - 158.
Vancouver ÖZER M,SERT C,TOSUN U,AGHAZADEH R Çalkalanan Titreşim Sönümleyiciler Kullanarak Yapıların Depreme Dayanıklılığının Arttırılması. . 2015; 1 - 158.
IEEE ÖZER M,SERT C,TOSUN U,AGHAZADEH R "Çalkalanan Titreşim Sönümleyiciler Kullanarak Yapıların Depreme Dayanıklılığının Arttırılması." , ss.1 - 158, 2015.
ISNAD ÖZER, Mehmet Bülent vd. "Çalkalanan Titreşim Sönümleyiciler Kullanarak Yapıların Depreme Dayanıklılığının Arttırılması". (2015), 1-158.
APA ÖZER M, SERT C, TOSUN U, AGHAZADEH R (2015). Çalkalanan Titreşim Sönümleyiciler Kullanarak Yapıların Depreme Dayanıklılığının Arttırılması. , 1 - 158.
Chicago ÖZER Mehmet Bülent,SERT Cüneyt,TOSUN Ufuk,AGHAZADEH Reza Çalkalanan Titreşim Sönümleyiciler Kullanarak Yapıların Depreme Dayanıklılığının Arttırılması. (2015): 1 - 158.
MLA ÖZER Mehmet Bülent,SERT Cüneyt,TOSUN Ufuk,AGHAZADEH Reza Çalkalanan Titreşim Sönümleyiciler Kullanarak Yapıların Depreme Dayanıklılığının Arttırılması. , 2015, ss.1 - 158.
AMA ÖZER M,SERT C,TOSUN U,AGHAZADEH R Çalkalanan Titreşim Sönümleyiciler Kullanarak Yapıların Depreme Dayanıklılığının Arttırılması. . 2015; 1 - 158.
Vancouver ÖZER M,SERT C,TOSUN U,AGHAZADEH R Çalkalanan Titreşim Sönümleyiciler Kullanarak Yapıların Depreme Dayanıklılığının Arttırılması. . 2015; 1 - 158.
IEEE ÖZER M,SERT C,TOSUN U,AGHAZADEH R "Çalkalanan Titreşim Sönümleyiciler Kullanarak Yapıların Depreme Dayanıklılığının Arttırılması." , ss.1 - 158, 2015.
ISNAD ÖZER, Mehmet Bülent vd. "Çalkalanan Titreşim Sönümleyiciler Kullanarak Yapıların Depreme Dayanıklılığının Arttırılması". (2015), 1-158.