Simulação de vibrações induzidas por humanos com base no comportamento do pedestre no campo Caracterizada
Summary
Um protocolo é apresentada para a caracterização do comportamento de pedestres no campo e a simulação da resposta estrutural resultante. Testes de campo demonstram que o in situ identificados frequência de estimulação e taxa de sincronização entre os participantes constituem um contributo essencial para a simulação e verificação das cargas induzidas pelo homem.
Abstract
Para esguio e estruturas leves, vibração de manutenção é uma questão de crescente preocupação, muitas vezes constituindo a exigência de projeto crítico. Com desenhos governado pelo desempenho dinâmico sob cargas induzidas pelo homem, existe uma forte demanda para a verificação e refinamento de modelos de carga atualmente disponíveis. A presente contribuição usa uma técnica de rastreamento de movimento inercial 3D para a caracterização do comportamento de pedestres em campo. A técnica é primeiramente testado em experimentos de laboratório com registro simultâneo das forças de reação do solo correspondentes. As experiências incluem a pé pessoas, bem como rítmicos actividades humanas, como salto e balançando. Mostra-se que o movimento registada permite a identificação da taxa variante estimulação tempo da actividade. Juntamente com o peso da pessoa e da aplicação de modelos de força generalizadas disponíveis na literatura, a frequência de estimulação identificada variante no tempo permite para characterize as cargas induzidas por humanos. Além disso, a sincronização de tempo entre os rastreadores de movimento sem fio permite identificar a taxa de sincronização entre os participantes. Posteriormente, a técnica é usada em uma passarela real, onde tanto o movimento das pessoas e as vibrações estruturais induzidas são registrados. É mostrado como o comportamento de pedestres em campo caracterizado pode ser aplicado para simular a resposta estrutural induzido. Demonstrou-se que o in situ identificados frequência de estimulação e taxa de sincronização constituem um contributo essencial para a simulação e verificação das cargas induzidas pelo homem. As principais aplicações potenciais da metodologia proposta é a estimativa de fenômenos de interação-estrutura humana e para o desenvolvimento de modelos adequados para a correlação entre os pedestres em condições de tráfego reais.
Introduction
Motivados pela procura económico da eficiência eo aumento da força de (novos) materiais, arquitetos e engenheiros estão empurrando os limites para construir cada vez mais, as estruturas mais altas e mais leves. Normalmente, luz e estruturas esbeltas têm uma ou mais frequências naturais que se encontram dentro do espectro dominante das atividades humanas comuns, como caminhar, correr ou saltar. Susceptível de ser objecto de (quase-) excitação de ressonância, eles são muitas vezes indevidamente sensível ao movimento humano, resultando em vibrações perturbadoras ou mesmo prejudiciais 1. Para essas estruturas finas e leves, a manutenção de vibração é uma questão de crescente preocupação, muitas vezes constituindo a exigência de projeto crítico.
O movimento humano e as forças de reação do solo resultantes (GRF) são normalmente identificados experimentalmente em condições de laboratório. Atualmente, os designers são forçados a confiar – que estão a ser assumida "conservador" – o equivalente lmodelos oad, com upscaling de medidas de força-única pessoa. Com desenhos governado pelo desempenho dinâmico sob altas densidades multidão, existe uma forte demanda para a verificação e refinamento dos modelos de carga atualmente disponíveis.
O presente protocolo emprega uma técnica de rastreamento de movimento inercial 3D para a caracterização do movimento natural de pedestres. É mostrado como esta informação pode ser usada para definir a correlação entre os peões, bem como as correspondentes cargas induzidas. Num passo subsequente, o comportamento de pedestres caracterizado é usado para simular a resposta numericamente estrutural induzida. A comparação com a resposta estrutural registada permite quantificar o efeito de fenómenos de interacção humano-estrutura desaparecidas, por exemplo, o agregado de amortecimento, devido à presença dos peões. A metodologia é ilustrada para experimentos em larga escala em uma passarela real onde a resposta estrutural e o movimento do participantes são registrados simultaneamente.
Protocol
Representative Results
Discussion
O movimento humano e GRFs resultantes são geralmente identificadas pela aplicação de placas de força, esteiras, bem como a tecnologia óptica de captura de movimento, tais como Vicon 18 e CODA 19 instrumentado. A aplicação destas técnicas é, no entanto, restrito ao ambiente do laboratório. Em resposta a esta desvantagem, o potencial de técnicas inovadoras que permitem a medição do comportamento pessoa "natural" ao longo de muitos ciclos repetidos e ininterrupta é atualmente i…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Os experimentos envolvendo pé indivíduos são realizadas em cooperação com o Movimento e Postura Laboratório de Análise de Leuven (MALL) 25. A cooperação eo apoio é reconhecido agradecimento.
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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