Today, various systems are used to reduce vibrations in civil engineering structures. Among these systems, tuned liquid dampers are the preferred passive systems due to their ability to be designed in different geometries, their low cost, their ease of installation, and their low maintenance costs. This study examines the effectiveness of tuned liquid dampers (TLD) and tuned liquid column dampers (TLCD) under identical geometric conditions and harmonic ground motion to assess which is more efficient in controlling the behavior of a three-storey steel shear frame model equipped with these systems. A small-scale, three-storey shear frame model placed on a uniaxial shaking table was subjected to harmonic motion with a 5 mm amplitude, 1.4 Hz frequency, and 10 cycles. The chosen frequency aligns with the resonance frequency of the undamped building model’s first mode. Both TLD and TLCD tanks, positioned atop the structure, share a geometry of 30 cm in length and 10 cm in width, with variable liquid heights of 5, 10, 15, and 20 cm. Mounting TLD and TLCD models with four different liquid heights on the undamped model resulted in nine distinct setups. In this designed scenario, the TLDs and TLCDs on the undamped shear frame were compared according to liquid heights at rest. To identify the best-performing system based on liquid height, response displacement–frequency graphs were generated for all models within a frequency range of 0.5–2.5 Hz, and damping ratios were calculated using the half-power bandwidth method. Additionally, harmonic ground motion experiments at the resonance frequency compared both acceleration and displacement values over time for damped and undamped models. Peak acceleration and displacement values on each floor were also analyzed. The results highlight which system proves more effective based on damping ratio, acceleration, and displacement values under equivalent conditions.

The appropriate design of supports, upon which beams are usually placed as structural components in many engineering scenarios, has substantial significance in terms of both structural efficacy and cost factors. When beams experience various dynamic vibration effects, it is crucial to contemplate appropriate support systems that will effectively adapt to these vibrations. The present work investigates the most suitable support configuration for a cantilever beam, including viscoelastic supports across different vibration modes. Within this particular framework, a cantilever beam is simulated using beam finite elements. The beam is positioned on viscoelastic supports, which are represented by simple springs and damping elements. These supports are then included in the overall structural model. The equation of motion for the beam is first formulated in the temporal domain and then converted to the frequency domain via the use of the Fourier Transform. The basic equations used in the frequency domain are utilized to establish the dynamic characteristics of the beam by means of transfer functions. The determination of the ideal stiffness and damping coefficients of the viscoelastic components is achieved by minimizing the absolute acceleration at the free end of the beam. In order to minimize the objective function associated with acceleration, the nonlinear equations derived from Lagrange multipliers are solved using a gradient-based technique. The governing equations of the approach need partial derivatives with respect to design variables. Consequently, analytical derivative equations are formulated for both the stiffness and damping parameters. The present work introduces a concurrent optimization approach for both stiffness and damping. Passive constraints are established inside the optimization problem to impose restrictions on the lower and higher boundaries of the stiffness and damping coefficients. On the other hand, active constraints are used to ascertain the specific values of the overall stiffness and damping coefficients. The efficacy of the established approach in estimating the ideal spring and damping coefficients of viscoelastic supports and its ability to provide optimal support solutions for various vibration modes have been shown via comparative experiments with prior research.

Today, the increasing density of urban construction has led to a rise in the number of adjacent buildings, primarily due to the scarcity of available land. This scenario necessitates measures to prevent collisions between adjacent structures and mitigate potential property damage and loss of life. This study investigates the dynamic behavior of adjacent buildings with distinct dynamic properties under harmonic ground motion, which closely approximates the effects of seismic activity. Harmonic ground motion with an amplitude of 5 mm and 5 cycles was applied to two adjacent building models with resonance frequencies of 2.15 Hz and 2.75 Hz, respectively. Shaking table experiments were conducted for two scenarios: free-standing models and models interconnected with a rigid element on the top floor. Storey acceleration and relative displacement data were collected for both configurations and analyzed. The experimental results indicated that the rigid interconnection element significantly reduced storey acceleration at all levels and decreased relative displacement between the models. Notably, the reductions were more pronounced in the resonant model due to the effects of the interconnection element. These findings demonstrate that the implementation of a rigid interconnection element is an effective strategy to mitigate the risk of collisions between adjacent buildings, thereby enhancing structural resilience and safety in densely built urban areas.

Arka Plan—Bitişik nizam yapılarda yetersiz derz boşluğu, farklı periyot, rijitlik, kütle ve sönüm özellikleri nedeniyle faz dışı hareketlere; büyük göreli deplasman ve hız taleplerine ve çarpışma hasarına yol açabilmektedir. Mevcut yapı stokunda derz genişliğinin artırılması çoğu zaman uygulanabilir olmadığından, göreli hareketi azaltan bağlantı tabanlı kontrol yöntemlerine ihtiyaç vardır.Amaç—Bu çalışmada, farklı dinamik özelliklere sahip iki bitişik yapıyı bağlayan elastik yayların katlar boyunca rijitlik dağılımının optimize edilmesi ve optimize rijitliği belirlenen eşiğin altında kalan bağlantıların çıkarılması amaçlanmıştır.Yöntem—Farklı dinamik özelliklere sahip, eşit yükseklikte iki on katlı kayma bina modeli, karşılıklı kat seviyelerinde ek sönüm içermeyen pasif doğrusal yaylarla bağlanmıştır. Birleşik hareket denklemleri oluşturulmuş; durağan rastgele uyarım altında tepe kat göreli hız transfer fonksiyonu varyansı, tekil ve toplam rijitlik kısıtları altında türev gerektirmeyen Nelder–Mead algoritmasıyla en aza indirilmiştir. Toplam rijitliğin %1’inden az katkı veren bağlantılar optimizasyon sonrasında çıkarılmıştır. Nihai düzen 11 deprem kaydı altında zaman tanım alanı analizleriyle değerlendirilmiş ve OpenSees modeliyle bağımsız olarak doğrulanmıştır. Göreli deplasman, göreli hız, kat kesme kuvveti ve çarpışma tepkileri incelenmiştir. Amaç fonksiyonu, rastgele titreşim yaklaşımı temel alınarak A ve B yapılarının tepe kat hız transfer fonksiyonları arasındaki fark üzerinden tanımlanmıştır. Optimizasyon sırasında her bir yay için alt ve üst rijitlik sınırları ile toplam bağlantı rijitliği üst sınırı dikkate alınmıştır.Bulgular—Optimum dağılım düzgün değildir: toplam bağlantı rijitliğinin %73.6’sı 10. kata, %14.9’u 3. kata atanmıştır. 1., 4., 7. ve 9. katlardaki bağlantılar eşik altında kaldığı için çıkarılmıştır. On bir kayıtta tepe kat maksimum göreli deplasmanı %91.58–%97.90, göreli hızı %77.84–%97.81 azalmış; ortalama azalmalar sırasıyla %96.06 ve %92.76 olmuştur. El Centro kaydında kat kesme kuvvetleri daha esnek B yapısında tüm katlarda azalırken A yapısında düzensiz değişmiştir. Seçilen derz ve temas modeli altında kontrollü sistemde çarpışma ortadan kalkmıştır.Sonuç—Kat bazındaki elastik bağlantıların optimize edilip düşük katkılı bağlantıların çıkarılması, göreli deprem tepkisini ve çarpışma talebini etkili biçimde azaltmış; ancak mutlak kuvvet talepleri iki yapıda aynı ölçüde azalmamıştır. Kontrollü sistemde meydana gelen tepki değişimi ek bir sönüm mekanizmasına değil, elastik yayların iki yapı arasında oluşturduğu eşit ve zıt kuvvet aktarımına ve bunun sonucunda birleşik sistemin dinamik özelliklerinde meydana gelen değişime dayanmaktadır.