How to Prevent Damages from Wind-induce Vibration of tall

Building

รายชอสมาชก 1. นายฐตกร ปยะภญโญ 5230143621 2. นางสาวฐตมา วรตกพนธ 5230144221 3. นายเอกพล วรตกพนธ 5230629321 4. นายณฐดนย อทธวณชย 5230165421 5. นายเอกภพ จงกล 5230630921

Content

How wind cause the damage to the Building ?

How to prevent it ?

- PTMD

- TLD

- Oil damper

Which building that use it ?

Advantages and Disadvantages

Main Source of Building Vibration

Earthquake

Wind

Tacoma Narrow Bridge

How to prevent the damages

Structure

Device Tuned Mass Damper Tuned Liquid Damper Oil Damper Vibration Control Device etc.

• เ ป น ว ธ ก า รควบ คมก า ร ส น ไหว โดย ไ มใ ชพล ง ง านภ ายนอก โ ดยก า ร เพ มค ว ามห น ว ง ใ ห ก บ โ ค ร งส ร า ง เ ร ย ก ว า P A S S I V E D A M P I N G C O N T R O L

• หล ก ก า รส า คญ ค อ สล า ยพล ง ง านของก า ร สน ไหว ในแนวต ามย า ว • ต ว อ ย า ง อ าค า รท ต ดต ง ร ะบบ P T M D ไ ด แ ก C E N T E R P O I N T ใน เ ม อ งซ ด น ย ปร ะ เทศออส เตร เ ล ย , อ า ค า ร C N ใ น โตรอนโต , อ าค า ร J O H N H A N C O O K ในบอสต น , แ ล ะอ าค า ร ไท เป 1 0 1 ไ ตหว น ฯลฯ

Pendulum tuned mass damper (PTMD)

Tuned mass damper ของอาคารไทเป 101 ทไตหวน : ใชลกตมเหลกหนก 662 ตน มเสนผาศนยกลาง 5.5 เมตร อยระหวางชนท 88-92

ปจจยในการท าให PTMD มประสทธภาพสงม 2 ประการคอ 1. ความถธรรมชาตของ PTMD ตองถกปรบใหเทากบความถธรรมชาตของโครงสราง 2. เลอกอตราสวนความหนวง (damping ratio) ของ PTMD อยางเหมาะสม

ถาความหนวงนอยเกนไป ท าใหลดพลงงานการสนไดนอย

ถาความหนวงมากเกนไป ระบบ PTMD จะไมสามารถท างานไดด เนองจากมวลของ PTMD เคลอนตวไดนอย

Pendulum tuned mass damper (PTMD)

• มวลตมถวงน าหนกแทนดวยสญลกษณ m • ความยาวเชอกแทนดวยสญลกษณ L (ไมคดน าหนกของเชอก) • แรงเสยดทานของลกตมเพนดลม แทนดวยสญลกษณ c • คา damper ทตดระวางมวลลกตมเพนดลม กบโครงสราง แทนดวยสญลกษณ d

Pendulum tuned mass damper (PTMD)

Steady state response : เมอ F เปน Periodic มความถ Ω และแอมพลจด F0

EOM :

Pendulum tuned mass damper (PTMD)

Pendulum tuned mass damper (PTMD)

Steady state response :

Phase shift

Amplifi-cation

Pendulum tuned mass damper (PTMD)

• การตอบสนองต าสด เมอโครงสรางไดรบการกระตนท ความถธรรมชาต เมอ damping ratio =0 • เมอเพมคา damping ratio จะชวยลดจด peak ของการกระตน • ในการใชงานจรง โครงสรางจะถกกระตนทความถเปนชวง ไมใชทความถเดยว ดงนน ควรออกแบบ PTMD ใหลดการตอบสนองไดต าสดในชวงรอบๆความถธรรมชาต

• เ ป น ก า ร เ พ ม D A M P I N G ข อ ง โ ค ร ง ส ร า ง โ ด ย ใ ช ข อ ง เ ห ล ว เ ป น ต ว ค ว บ ค ม

Tuned liquid damper

a

b

h

คาความถธรรมชาตของกระกระเพอม (Sloshing)

อตราสวนของความหนวงสงสด (Optimum Damping Ratio)

ตวอยางการค านวณ TLD

ก าหนด : ความถธรรมชาตของอาคาร (ω) = 5 rad/sec

อตราสวน h/a = 1/2

h/b = 1/3

a

b

h

จากสมการ

หาคา a = 1.13 m

h = 0.565 m

หาคา damping ratio = 0.07

* * M E C H A N I C A L M O D E L O F D A M P E R * *

Oil Damper

-การสลายพลงงานในการสน (Vibration Energy) ของโครงสราง ลด แรงสนสะเทอน ดวยการเพมความหนวงโดยใชน ามนเปนตวชวยในdamper - Oil damper จะตองม Fixed Support

Oil Damper

Oil Damper Shiodome tower

Oil Damper

“Oil damper Earthquake engineering”

Oil Damper

“Dampers for earthquake protection”

Oil Damper

ขอด ขอเสย

1.น าหนกเบา 1.ลดแรงสนสะเทอนไดนอยกวา TMD

2.เหมาะส าหรบงานโครงสรางทขนาดไมใหญมากนก

2. สามารถลดการสนสะเทอนไดเพยงแนวเดยว

3.ราคาถกเมอเทยบกบMass Tune Damper 3. ตองตดตงหลายชนในตก1ตก จงจะมประสทธภาพ

Taipei 101

Tuned Mass Damper

Example : VDO

Rincon Hill

Tuned Liquid Damper

Tuned Liquid Damper

Tokyo SkyTree

Vibration Control Device

Comparison

Advantages Disadvantages

Tuned mass Damper Effective Require large Area

Tuned liquid damper Easy , not complicate Require Area

Oil damper Compact Many places to setup

Vibration control device

New technology Still in development process

Reference

Development of a Wind Vibration Control Device for the Tokyo Sky Tree , Mitsubishi Heavy Industries Technical Review Vol. 49 No.1 (March 2012)

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Marina_bay_sands_night_skypark_2010.JPG http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=FJkYnCh47nA http://www.structuremag.org/article.aspx?articleID=1273 http://en.wikipedia.org/wiki/Tuned_mass_damper http://www.youtube.com/watch?v=ttDpEQULxrI http://continuingeducation.construction.com/article_print.php?L=5&C=415 http://www.techeblog.com/index.php/tech-gadget/tuned-mass-damper http://continuingeducation.construction.com/article_print.php?L=5&C=415 http://projectce18tu.blogspot.com/ VIBRATION TESTS OF ACTUAL BUILDINGS WITH SEMI-ACTIVE SWITCHING

OIL DAMPER ,Kan SHIMIZU, Toshikazu YAMADA, Jun TAGAMI and Haruhiko KURINO, 13th World Conference on Earthquake Engineering ,Vancouver, B.C., Canada ,August 1-6, 2004 ,Paper No. 153

Trends In The Structural Design Of High-Rise Steel Structures in Japan , Toru Kobori

Thank you for attention.