TLDs (Tuned Liquid Dampers) are already used occasionally to reduce excessive structural vibrations. However, their design process and numerical analysis in realistic engineering scenarios with coupled structural models are complicated. In order to propose a simplified workflow, this thesis aims to use a variable finite element method-based approach, which can handle the coupling of multiple domains. The investigation of numerical modeling and simulation of TLDs with coupled structures is carried out under time history loading. Thereby, we investigate the damping behavior of TLDs under wind- and earthquake-induced vibrations. We model the TLD as a numerical fluid model and test several numerical approaches for their suitability, accuracy and robustness. The numerical results are compared with shaking table experiments, where the TwoFluidApplication provides good and reliable results, even for different water depths and excitation amplitudes. The Simulations of TLDs with horizontal slat screens, TLDs with sloped bottom, and variations of the TLD, e.g. the Tuned Liquid Column Damper show the possibilities and variability of the approach. The specifics of the variations, such as a higher damping force and a larger participating water mass, are confirmed by the simulations. Coupling the structure and the damper, we propose a partitioned approach. The resulting coupled TLD-structure model is compared with a suitable shaking table experiment under harmonic loading. The results confirm the accuracy of the approach. To apply the developed approach to a realistic engineering scenario, we demonstrate the design of TLDs for a generic full-scale high-rise structural model. The application can be used to perform a coupled simulation of the TLDs with the full-scale building model. We investigate the damping behavior of the TLDs under the excitation of earthquake and turbulent wind. We also determine the use of damping screens and the optimization of the damping behavior. The TLDs can significantly reduce the vibrations of the building, especially in the case of harmonic excitations. The numerical approach offers possibilities for engineers and researchers to simulate, test and optimize the use of full-scale TLDs.     «

TLDs (Tuned Liquid Dampers) are already used occasionally to reduce excessive structural vibrations. However, their design process and numerical analysis in realistic engineering scenarios with coupled structural models are complicated. In order to propose a simplified workflow, this thesis aims to use a variable finite element method-based approach, which can handle the coupling of multiple domains. The investigation of numerical modeling and simulation of TLDs with coupled structures is carrie...     »

TLDs (Tuned Liquid Damper) werden bereits vereinzelt eingesetzt, um übermäßige Schwingungen von Gebäuden zu reduzieren. Ihr Entwurfsprozess und die numerische Analyse in realistischen ingenieurtechnischen Szenarien sind bisher jedoch kompliziert und arbeitsintensiv. Um einen vereinfachten Arbeitsablauf zu entwickeln, wird in der vorliegenden Arbeit ein variabler Ansatz auf Basis der Finite-Elemente-Methode angestrebt, der die Kopplung mehrerer Domänen ermöglicht. Die Untersuchung der numerischen Modellierung und Simulation von TLDs gekoppelt mit Tragstrukturen erfolgt unter zeitabhängigen Belastungen. Hierbei wird das zusätzliche Dämpfungsverhalten von TLDs unter wind- und erdbebeninduzierten Schwingungen untersucht. Der TLD wird dabei als numerisches Fluidmodell simuliert, wobei mehrere numerische Ansätze auf ihre Eignung, Genauigkeit und Robustheit hin getestet werden. Die numerischen Ergebnisse werden mit Experimenten am Rütteltisch abgeglichen. Die TwoFluidApplication liefert dabei gute und zuverlässige Ergebnisse, auch für verschiedene Wassertiefen und Anregungsamplituden. Die Simulationen von TLDs mit Dämpfungsgittern, schrägen Böden und Abwandlungen des TLDs wie dem Tuned Liquid Column Damper zeigen die Vielfältigkeit und Variabilität des Ansatzes. Die Besonderheiten der Variationen, wie eine höhere Dämpfungskraft und eine größere mitschwingende Masse, können durch die Simulationen bestätigt werden. Die Kopplung der Struktur mit dem Dämpfer erfolgt mit einem partitionierten Lösungsansatz. Ein gekoppeltes TLD-Struktur Modell unter harmonischer Anregung wird mit einem passenden Experiment am Rütteltisch verglichen. Die Ergebnisse bestätigen die Genauigkeit des Ansatzes. Um den Ansatz auf ein realitätsnahes ingenieurtechnisches Szenario anzuwenden, wird der Entwurf von TLDs für ein generisches maßstabsgetreues Hochhausmodell aufgezeigt. Mit Hilfe der Anwendung kann eine gekoppelte Simulation der TLDs mit dem maßstäblichen Gebäudemodell durchgeführt werden. Untersucht wird dabei das Dämpfungsverhalten der TLDs unter Einwirkung von Erdbeben und turbulentem Wind. Auch die Verwendung von Dämpfungsgittern und die Optimierung des Dämpfungsverhaltens wird dabei ermittelt. Die TLDs können besonders bei harmonischen Anregungen die Schwingungen des Gebäudes erheblich verringern. Die numerische Simulation bietet dabei Möglichkeiten für Ingenieure und Forscher einen Einsatz von TLDs maßstabsgetreu zu simulieren, testen und optimieren.     «

TLDs (Tuned Liquid Damper) werden bereits vereinzelt eingesetzt, um übermäßige Schwingungen von Gebäuden zu reduzieren. Ihr Entwurfsprozess und die numerische Analyse in realistischen ingenieurtechnischen Szenarien sind bisher jedoch kompliziert und arbeitsintensiv. Um einen vereinfachten Arbeitsablauf zu entwickeln, wird in der vorliegenden Arbeit ein variabler Ansatz auf Basis der Finite-Elemente-Methode angestrebt, der die Kopplung mehrerer Domänen ermöglicht. Die Untersuchung der numerischen...     »