Simulation des vibrations d'origine humaine Basé sur l'In-champ Piéton Comportement Caractérisé
Summary
Un protocole est présenté pour la caractérisation du comportement des piétons sur le terrain et la simulation de la réponse structurelle résultant. Field-tests démontrent que la stimulation in situ identifié et le taux de synchronisation entre les participants constituent un apport essentiel pour la simulation et la vérification des charges induites par l' homme.
Abstract
Pour mince et des structures légères, les vibrations maintenabilité est une question de plus en plus préoccupant, ce qui constitue souvent l'exigence de conception critique. Avec des conceptions régies par la performance dynamique sous des charges induites par l'homme, une forte demande existe pour la vérification et le raffinement des modèles de charge actuellement disponibles. La présente contribution utilise une inertie technique de suivi de mouvement 3D pour la caractérisation du comportement sur le terrain piéton. La technique est tout d'abord testée dans des expériences de laboratoire à l'enregistrement simultané des forces de réaction au sol correspondantes. Les expériences comprennent les personnes à pied, ainsi que les activités humaines rythmiques comme le saut et branlante. Il est montré que la requête enregistrée permet de déterminer le taux de l'activité de stimulation variant dans le temps. Ensemble, avec le poids de la personne et l'application de modèles de forces généralisées disponibles dans la littérature, la fréquence de stimulation identifié variant dans le temps permet de carboniseracterize les charges induites par l'homme. En outre, la synchronisation temporelle parmi les trackers de mouvement sans fil permet d'identifier le taux de synchronisation entre les participants. Par la suite, la technique est utilisée sur une véritable passerelle où les deux le mouvement des personnes et des vibrations structurales induites sont enregistrés. On montre comment le comportement caractérisé en ce champ piéton peut être appliquée pour simuler la réponse structurelle induite. Il est démontré que la stimulation in situ identifié et le taux de synchronisation constituent une contribution essentielle pour la simulation et la vérification des charges induites par l' homme. Les principales applications potentielles de la méthodologie proposée sont l'estimation des phénomènes d'interaction homme-structure et le développement de modèles adaptés à la corrélation entre les piétons dans des conditions réelles de circulation.
Introduction
Guidés par l'exigence économique de l'efficacité et de la montée en puissance des (nouveaux) matériaux, les architectes et les ingénieurs repoussent les limites de construire toujours plus, des structures plus grands et plus légers. En règle générale, la lumière et les structures minces ont une ou plusieurs fréquences naturelles qui se trouvent dans le spectre dominant des activités humaines communes telles que la marche, la course ou le saut. Susceptible d'être soumis à (quasi) excitation de résonance, ils sont souvent trop sensibles au mouvement humain, entraînant des vibrations parasites ou même nuisibles 1. Pour ces structures élancées et légères, l'état de fonctionnement de vibration est une question de plus en plus préoccupant, ce qui constitue souvent l'exigence de conception critique.
Le mouvement humain et les forces de réaction du sol résultant (GRF) sont généralement expérimentalement identifiés dans des conditions de laboratoire. Actuellement, les concepteurs sont obligés de compter – ce que l'on suppose être «conservateur» – l équivalentmodèles OAD, agrandies à partir de mesures de la force d'une seule personne. Avec des conceptions régies par le dynamisme des densités élevées de la foule, une forte demande existe pour la vérification et le raffinement des modèles de charge actuellement disponibles.
Le présent protocole utilise une inertie technique de suivi de mouvement 3D pour la caractérisation du mouvement naturel des piétons. On montre comment ces informations peuvent être utilisées pour définir la corrélation entre les piétons, ainsi que les charges induites correspondantes. Dans une étape ultérieure, le comportement des piétons caractérisé permet de simuler numériquement la réponse structurelle induite. Comparaison avec la réponse structurelle enregistrée permet de quantifier l'effet de portées disparues phénomènes d'interaction homme-structure, par exemple, l'amortissement supplémentaire en raison de la présence des piétons. La méthodologie est illustrée pour des expériences à grande échelle sur une vraie passerelle où la réponse structurelle et le mouvement du nominalparticipants sont enregistrés simultanément.
Protocol
Representative Results
Discussion
Le mouvement humain et GRF résultant sont généralement identifiés par l'application de plaques de force, tapis roulants ainsi que la technologie de capture de mouvement optique tels que Vicon 18 et CODA 19 instrumentés. L'application de ces techniques est cependant limitée à l'environnement de laboratoire. En réponse à cet inconvénient, le potentiel des techniques novatrices qui permettent la mesure du comportement «naturel» de la personne sur de nombreux cycles répétés e…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Les expériences impliquant des personnes à pied sont effectuées en collaboration avec le Mouvement et la posture Laboratoire d' analyse Leuven (MALL) 25. Leur coopération et leur soutien est grandement apprécié.
Materials
| MTw Development Kit + MT Manager Software | Xsens | MTW-38A70G20-1 | Development kit with wireless, highly accurate, small and lightweight 3D human motion trackers and accompanying click-in full body straps. |
| True Impulse Kinetic Measurement System + NDI Open Capture Data Acquisition and Visualization System | NDI Northern Digital Inc. | 791028 | TrueImpulse measures reaction forces exerted by humans during a wide variety of activities. |
| GMS-24 | GeoSIG Ltd | Rev. 03.08.2010 | (Wireless) accelerometers to register the structural vibrations. |
| GeoDAS GeoSIG Data Acquisition System | GeoSIG Ltd | Rev. 03.08.2010 | Graphical MS Windows application running under Windows 9x/NT/2000, providing a software interface between users and GeoSIG recorders GSR/GCR/GBV/GT. |
| PediVib toolbox | KU Leuven | / | Software interface/toolbox to simulate the structural vibrations induced by pedestrians. |
| Metronome | / | / | A device to indicate the targetted pacing rate of the activity (free applications are available online for pc/laptop/smartphone). |
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