Protection of suspension footbridges with tuned mass dampers against excessive resonant vertical vibrations caused by vandal pedestrian loads

• Autorzy: Hawryszków P. , Klasztorny M.

Warianty tytułu

PL

Ochrona wiszących mostów dla pieszych za pomocą strojonych tłumików masowych przed nadmiernymi, rezonansowymi drganiami pionowymi od obciążeń wandalistycznych grupą pieszych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The study concerns slender lightweight lightly damped suspension footbridges exposed to vandal pedestrian loads inducing excessive resonant vertical vibrations. These vibrations are reduced to admissible levels using a set of passive tuned mass dampers. A new methodology of vibration mitigation in suspension footbridges with tuned mass dampers has been developed. This methodology has been applied to the exemplary suspension steel footbridge of 52.52 m span length. The study presents the resonant vertical vibrations, measured experimentally, of the footbridge due to vandal pedestrian loads, before and after installing tuned mass dampers designed by GERB Co. Optional tuned mass dampers, designed according to the methodology developed in the study, are proposed, which have much better properties than those designed by GERB Co. The resonant vibrations of the footbridge due to vandal pedestrian loads, without or with tuned mass dampers, have been simulated using the authors' software.

PL

Praca dotyczy smukłych, lekkich, słabo tłumionych, wiszących kładek dla pieszych, narażonych na obciążenia wandalistyczne grupą pieszych, wywołujących nadmierne rezonansowe drgania pionowe obiektu. Rozważono obciążenia wandalistyczne w formie półprzysiadów grupy pieszych, zsynchronizowanych z wybranym układem modalnym obiektu. Grupa pieszych wymusza drgania rezonansowe w strefie amplitudalnej (antywęzłowej) odpowiedniej postaci własnej obiektu. Do zredukowania drgań rezonansowych do poziomu dopuszczalnego zastosowano metodę strojonych tłumików masowych. Opracowano nową metodologię symulacji drgań i projektowania układu strojonych tłumików masowych, zastosowanych do łagodzenia drgań pionowych wiszących kładek dla pieszych. Metodologię tę zastosowano do wybranej wiszącej kładki dla pieszych, wzniesionej we Wrocławiu w 2002 roku. Kładka ta, o nazwie Kładka Żabia, ma rozpiętość przęsła 52.52 m. Przed wyposażeniem w strojone tłumiki masowe, obiekt wykazywał nadmierne rezonansowe drgania pionowe pierwszych dwóch układów modalnych, prowadzące do niespełnienia warunków komfortu użytkowania w warunkach normalnej eksploatacji, ani nie gwarantujące bezpieczeństwa i trwałości obiektu poddanego obciążeniom wandalistycznym. Drgania poziome i skrętne kładki były pomijane w porównaniu z drganiami pionowymi. Dokonano pomiarów drgań rezonansowych kładki przed i po zainstalowaniu strojonych tłumików masowych zaprojektowanych przez firmę GERB z Berlina. Zaprojektowano alternatywny układ dwukrotnie lżejszych strojonych tłumików masowych, wykazujących ten sam poziom efektywności w łagodzeniu drgań rezonansowych co tłumiki GERB. Do symulacji drgań nieustalonych kładki bez strojonych tłumików masowych oraz z tłumikami alternatywnymi wykorzystano własny program komputerowy.

Słowa kluczowe

EN

suspension footbridge; vandal pedestrian load; vibration mitigation; tuned mass dampers

PL

most wiszący; kładka dla pieszych; tłumik masowy; drganie rezonansowe; tłumienie drgań; drganie pionowe; obciążenie wandalistyczne

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2007
• Tom: Vol. 53, nr 4
• Strony: 607--637
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., il.

Twórcy

autor

Hawryszków P.

autor

Klasztorny M.

• University of Technology, Wrocław, Poland,

Bibliografia

• 1. Ch. BAKER et al, Footbridge pedestrian vibration limits. Part 1: Pedestrian imput, Part 2: Human sensitivity, Part 3: Background of response calculation, CD Proc. of Footbridge 2005 - 2nd Int. Conf., Venice (Italy) 2005.
• 2. Ch. BUTZ et al., Experimental characterization of the dynamic behaviour of lively footbridges, CD Proc. of Footbridge 2005 - 2nd Int. Conf., Venice (Italy) 2005.
• 3. E. CAETANO et al, Assessment and control of human induced vibrations in the new Coimbra footbridge, CD Proc. of Footbridge 2005 - 2nd Int. Conf., Venice (Italy) 2005.
• 4. A. CAPSONI, S. INFANTI, Tuned mass dampers sensitivity in footbridge vibration control, CD Proc. of Footbridge 2005 - 2nd Int. Conf., Venice (Italy) 2005.
• 5. N. CARPINETO et al., Response analysis and vibration control of suspension footbridges via tuned mass dampers, CD Proc. of Footbridge 2005 - 2nd Int. Conf., Venice (Italy) 2005.
• 6. F. DANBON, G. GRILLAUD, Dynamic behaviour of a long span steel footbridge. Characterisation and modeling of the dynamic loading induced by a moving crowd on the Solferino footbridge in Paris, CD Proc. of Footbridge 2005 - 2nd Int. Conf., Venice (Italy) 2005.
• 7. A. FOURNOL et al., Dynamic behaviour of Ceramique footbridge (Maastricht, NL), CD Proc. of Footbridge 2005 - 2nd Int. Conf., Venice (Italy) 2005.
• 8. S. KRENK et al., Placement and tuning of resonance dampers on footbridges, CD Proc. of Footbridge 2005 - 2nd Int. Conf., Venice (Italy) 2005.
• 9. Y. NOMURA et al., Dynamic response analysis and vibration control of footbridge due to pedestrian load, CD Proc. of Footbridge 2005 - 2nd Int. Conf., Venice (Italy) 2005.
• 10. K. ZOLTOWSKI, Pedestrian bridge, load and response, CD Proc. of Footbridge 2005 - 2nd Int. Conf., Venice (Italy) 2005.
• 11. J. BILISZCZUK et al., Design of steel footbridges (in Polish), DWE Publishers, Wrocław 2004.
• 12. J. P. DEN HARTOG, Mechanical vibrations, Dover Publ., New York 1985.
• 13. J. KAWECKI, R. MASŁOWSKI, Determination of optimum parameters of a mechanical damper of vibration of the tower structure (in Polish), Archives of Civil Engineering, 34, 4, 467-488, 1988.
• 14. J. LANGER, Dynamics of structures (in Polish), WPWr Press, Wrocław 1980.
• 15. M. KLASZTORNY, Reduction of steady-state forced vibrations of structure s with dynamic absorbers, Earthquake Engineering & Structural Dynamics, 24, 1155-1172, 1995.
• 16. J. RABIEGA, Re-building of the KZB footbridge over Odra river in Wrocław (in Polish), Civil & Building Engineering (Inżynieria i Budownictwo), No. 1-2, 78-82, 2004.
• 17. B S 5400: Par t 2:1978. Steel, Concrete and Composite Bridges: Specification for Loads, Appendix C: Vibration Serviceability Requirements for Foot and Cycle Track Bridges.