Human Induced Vibration of Steel Structures

30/10/2008 RFS2-CT-2007-00033

Dimensionnement des passerelles piétonnesGuide et Document de base

RFS2-CT-2007-00033 2

Dimensionnement des passerellespiétonnes – Guide

• Evaluation des propriétés dynamiques des passerelles piétonnes

• Contrôle de la vibration

• Conclusions

Cont

enu

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Evaluation des propriétés dynamiques• L’essai dynamique est nécessaire

– en cas de doute– lorsque les amortisseurs doivent être installés

Eval

uatio

n de

s pr

oprié

tés

dyna

miq

ues

( ) ( ) ψ××= 'ntFtP

Amortissement Coimbra : 1%Mesuré : 0.5%Amortissement Guarda : 1%Mesuré : 1.6%

Simplifications de modélisation

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Essais d’identification (Niveau1)• Identification des fréquences et modes de vibration

(essais de vibration ambiante)

Eval

uatio

n de

s pr

oprié

tés

dyna

miq

ues

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 171a 4a 6a

Média dos valores singulares normalizados

1.88

1.95

2.05

2.54 2.883.18

3.36 3.573.83

4.28

4.44

5.02 5.62

1.540.91

-40.0

-30.0

-20.0

-10.0

0.0

10.0

20.0

0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0Frequência (Hz)

SV1 SV2 SV3 SV4

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Essais d’identification (Niveau1)• Identification des fréquences et modes de vibration

(essais de vibration ambiante)

Eval

uatio

n de

s pr

oprié

tés

dyna

miq

ues

Modo 1: fexp=0.91Hz; fnum=0.93Hz

-0.001-0.0005

00.00050.001

0.00150.002

0.00250.003

-150 -100 -50 0 50 100 150 200Comprimento (m)

Banzo Norte-t

Banzo Sul-t

Banzo Norte-v

Banzo Sul-v

Experimental-t

Experimental-v

Modo 2: fexp=1.54Hz; fnum=1.55Hz

-0.002-0.001

00.0010.0020.0030.004

-150 -100 -50 0 50 100 150 200Comprimento (m)

Banzo Norte-t

Banzo Sul-t

Banzo Norte-v

Banzo Sul-v

Experimental-t

Experimental-v

Modo 3: fexp=1.95Hz; fnum=1.97Hz

-0.003-0.002-0.001

00.0010.0020.003

-150 -100 -50 0 50 100 150 200Comprimento (m)

Banzo Norte-t

Banzo Sul-t

Banzo Norte-v

Banzo Sul-v

Experimental-v

Experimental-t

Modo 4: fexp=1.88Hz; fnum=1.99Hz

-0.003

-0.002

-0.001

0

0.001

0.002

-150 -100 -50 0 50 100 150 200Comprimento (m)

Banzo Norte-t

Banzo Sul-t

Banzo Norte-v

Banzo Sul-v

Experimental-t

Experimental-v

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Essais d’identification (Niveau1)• Identification des fréquences et modes de vibration

(essais de vibration forcée)

Eval

uatio

n de

s pr

oprié

tés

dyna

miq

ues

- Charactérisation du systeme amorti- Vérification du comportement des ADA

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Essais d’identification (Niveau1)• Identification des taux d’amortissement

(essais de vibration libre)

Eval

uatio

n de

s pr

oprié

tés

dyna

miq

ues

Aceleração vertical, Secção 10

-1.2E-01

-9.0E-02

-6.0E-02

-3.0E-02

0.0E+00

3.0E-02

6.0E-02

9.0E-02

1.2E-01

0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150Tempo (s)

Aceleração (g)

Aceleração Vertical, Secção 10

y = 0.03092e-0.05119x

R2 = 0.99645

0

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

0.03

0 10 20 30 40 50

Tempo (s)

Aceleração (g)

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Essais de performance (Niveau 2)• Mesure de la réponse ambiante pour l’identification

des fréquences critiques• Identification des taux d’amortissement

Eval

uatio

n de

s pr

oprié

tés

dyna

miq

ues

2 3 5 6 7 9Axis

Vertical

Transversal

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Essais de performance (Niveau 2)• Mesure de la réponse induite par 1 piéton / 1 groupe

de piétons / 1 flot de piétons

Eval

uatio

n de

s pr

oprié

tés

dyna

miq

ues

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Essais de performance (Niveau 2)• Mesure de la réponse induite par 1 flot de piétons

Eval

uatio

n de

s pr

oprié

tés

dyna

miq

ues

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

0 50 100 150 200Número de pessoas

Ace

lera

ção

máx

ima

(m/s2 )

Formule Millenium

kMξπ8NL =

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Contrôle de la vibration• Modification de masse

(p.ex. remplacement d’un tablier en caillebotis par une dalle mixte acier-béton)

• Modification de fréquence(seulement avec une différente conception de l’ouvrage)

• Modification de l’amortissement(p.ex. choix d’un garde-corps avec des éléments dissipatifs, élastomères interposés entre les éléments de tablier et les appuis)

• Ajout de systèmes de dissipation actifs / passifs(p.ex. amortisseurs visqueux, amortisseurs dynamiques accordées (ADA))

Cont

rôle

de

la v

ibra

tion

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Contrôle de la vibration• Amortisseurs visqueux

Cont

rôle

de

la v

ibra

tion

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Contrôle de la vibration• Amortisseurs dynamiques accordés (ADA)

– Masses reliées à la structure par des ressorts et des amortisseurs disposés en parallèle

– Mouvement relative entre la structure et les ADA produit une dissipation d’énergie

Cont

rôle

de

la v

ibra

tion

m 1

m 2

1kc 1

c 2 k 2

F tx t1

( )( )

x t2( )

0.00E+00

1.00E-05

2.00E-05

3.00E-05

4.00E-05

0 1 2 3 4 5 6

Frequência (Hz)

Des

loca

men

to (m

)

C/ TMDS/ TMD

Pont

ADA

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Contrôle de la vibration• Amortisseurs dynamiques accordés (ADA)

Rapports usuels de masses : 1%- 10% (masse modale)

Cont

rôle

de

la v

ibra

tion

Coimbra : 15 tonnes, mode transversal

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Contrôle de la vibration• Amortisseurs dynamiques accordés fluides

– Pour les vibrations transversales– Bas coût– Fluide avec comportement non linéaire– Volume plus important

Cont

rôle

de

la v

ibra

tion

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Dimensionnement des passerelles piétonnes- Guide et Document de base

Conc

lusi

on

• Le Guide HiVoSS développé au sein d’un Projet Européen FRCA est basée sur :

– Les recommandations et règlements existants – Des essais pour l’identification de la synchronisation forcée– Des mesures sur différentes passerelles piétonnes– Des études numériques

• Le Guide HiVoSS aide le maître d’œuvre et le maitre d’ouvrage dans la définition des situations de projet : classe de trafic + classe de confort

• Le Guide présente une méthodologie d’application simple, mais aussi des procédures d’analyse plus complexes

• Il est disponible gratuitementGoogle pour le projet RFCS “HiVoSS”

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