Predicción del comportamiento de puentes peatonales debido a la actividad humana usando modelos de computador

Introducción: En el artículo se da una breve introducción al problema de las vibraciones de baja frecuencia, describiendo como éstas son generadas por el caminar humano y a su vez afectan la estructura del puente peatonal; y porque al final se ven traducidas en una molestia para los usuarios.Objetiv...

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Autores:: Cala Monroy, Jonathan José
Villar Galindo, Katherine Alejandra

Tipo de recurso:: Article of journal

Fecha de publicación:: 2017

Institución:: Corporación Universidad de la Costa

Repositorio:: REDICUC - Repositorio CUC

Idioma:: spa

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description	Introducción: En el artículo se da una breve introducción al problema de las vibraciones de baja frecuencia, describiendo como éstas son generadas por el caminar humano y a su vez afectan la estructura del puente peatonal; y porque al final se ven traducidas en una molestia para los usuarios.Objetivo: El documento explica el método comúnmente usado por los ingenieros para la evaluación del efecto de las vibraciones y sus limitaciones, optando por desarrollar una técnica de modelado por computador que represente de manera más aproximada a la realidad el fenómeno de vibraciones de piso en puentes peatonales.Metodología: El estudio está compuesto por dos fases principales: 1) una revisión bibliográfica conceptual al tema de vibraciones de piso enfatizando en la Guía de Diseño No. 11 del Instituto Americano de Construcciones de Acero y 2) se desarrolla el modelo por computador que a su vez comprende: definición de variables, elaboración del modelo dinámico de la estructura, calibración del modelo, evaluación de los parámetros objeto de estudio, análisis de resultados y conclusiones.Resultados: Consecuentemente y conforme con las etapas preliminares se obtienen los resultados de la aceleración para diferentes frecuencias y para diferentes grados de amortiguamiento, observando que el puente de estudio es potencialmente susceptible entre los rangos de 4 a 8 HZ; y que, al entrar resonancia, la estructura presenta una aceleración pico muy superior al umbral para la comodidad humana recomendada en puentes peatonales. Conclusiones: Al respecto se aprecia cómo con el uso de buenas técnicas de modelación y de elementos finitos pueden llegar a obtenerse resultados confiables y que acompañen de manera directa el proceso de diseño de estructuras en este caso puentes peatonales.
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Conclusiones: Al respecto se aprecia cómo con el uso de buenas técnicas de modelación y de elementos finitos pueden llegar a obtenerse resultados confiables y que acompañen de manera directa el proceso de diseño de estructuras en este caso puentes peatonales.Introduction: The present article is aimed to present a brief introduction of the issues related to the low-frequency vibrations, by indicating human walking as its relevant source which affecting structures of the footbridges and is turned into inconveniences to the pedestrian traffic.Objective: The main objective of this research paper is to explain the most common methods used by engineers for the evaluation of the vibrations and their effects as well as their limitations, furthermore a computer modeling technique was developed in order to approach it to the reality of the phenomenon of vibrations in pedestrian bridges.Methodology: The present work was divided into main phases: The first phase was a conceptual bibliographical review of the subject of floor vibrations by focusing on the use of the Design Guide No. 11 of the American Institute of Steel Constructions, with regard to the second phase, it had to do with the developing of a computer model which included a definition of variables, the elaboration of a dynamic model of the structure, the calibration of the model, the evaluation of the parameters under study and the analysis of results and conclusions.Results: Consequently, and according to the preliminary stages, the results of the acceleration were obtained to different frequencies and to different degrees of damping by observing that the chosen sample was potentially susceptible between four and eight Hz ranges, hence when resonances took place the mentioned structure presented a peak acceleration above the threshold recommended by human beings comfort related to pedestrian bridges.Conclusions: To conclude it can be said that through the appropriate modeling techniques and finite elements convenient and reliable results should be accomplished that leading the design process of structures as pedestrian bridges.application/pdfspaUniversidad de la CostaINGE CUC - 2017https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2https://revistascientificas.cuc.edu.co/ingecuc/article/view/1131Vibrationsdynamic responsevibration modesdynamic excitationfundamental frequencyComposite floorsFootbridgesfinite elementsSAP2000®Vibracionesrespuesta dinámicamodos de vibraciónexcitación dinámicafrecuencia fundamentalpisos compuestospuentes peatonaleselementos finitosSAP2000®Predicción del comportamiento de puentes peatonales debido a la actividad humana usando modelos de computadorPrediction of the behavior of pedestrian bridges using computer modelsArtículo de revistahttp://purl.org/coar/resource_type/c_6501http://purl.org/coar/resource_type/c_2df8fbb1Textinfo:eu-repo/semantics/articleJournal articlehttp://purl.org/redcol/resource_type/ARTinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionhttp://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85Inge CucM. R. Willford, and P. A. Young, “A Design Guide for Footfall Induced Vibration of Structures,” The concrete centre, Camberley, Surrey, England, Diciembre 2006. [2] P. Dallard, A. J. Fitzpatrick, A. Flint, S. Le Bourva, A. Low, R. M. R Smith, and M. Willford, “The London Millennium Footbridge,” The Structural Engineer, vol. 79, no. 22, pp. 17-33, November 2001. [3] S. C. Kerr, “Human Induced Loading on Staircases,” Ph.D. Thesis, University of London, London, England, 1998. [4] T. M. Murray, D. E. Allen, and E. E. Ungar, “Steel Design Guide Series 11: Floor Vibrations Due to Human Activity,” American Institute of Steel Construction AISC, Chicago, Illinois, October 2003. [5] R. M. Hanes, “Human Sensitivity to Whole-Body Vibration in Urban Transportation Systems: A Literature Review,” Applied Physics Laboratory, The John Hopkins University, Silver Springs, Maryland, 1970. [6] B. R. Ellingwood. “Serviceability Guidelines for Steel Structures,” Engineering Journal American Institute of Steel Construction , vol 26, pp.1-8, January 1989. [7] Mechanical Vibration and Shock - Evaluation of Human Exposure to Whole-Body Vibration – Part 2: Vibrations in Buildings (1 to 80 Hz), International Standard ISO 2631-2, 2003. [8] D. E. Allen, and T. M. Murray, “Design Criterion for Vibrations Due to Walking,” Engineering Journal American Institute of Steel Construction, vol. 30, pp. 117-129. 1993. [9] M. J. Griffin, Handbook of Human Vibrations. London, England: Elsevier Press, 1990. http://dx.doi.org/10.1121/1.401606 [10] T. M. Murray, “Building Floor Vibrations,” Engineering Journal American Institute of Steel Construction, vol. 28, pp. 102-109, 1991. [11] H. Bachmann, et al., Vibration Problems in Structures: Practical Guidelines. Basel, Suiza: Birkhäuser Verlag, 1995. http://dx.doi.org/10.1007/978-3-0348-9231-5 [12] G. Pernica, “Dynamic load factors for pedestrian movements and rhythmic exercises,” Acoustique Canadienne, vol. 18, pp. 3-18, January 1990. [13] P. Young, “Improved Floor Vibration Prediction Methodologies”, in proceedings of Arup Vibration Seminar on Engineering for Structural Vibration – Current Developments in Research and Practice, London, U.K., October 2001. [14] J. H. Rainer, and J. C. Swallow, “Dynamic Behavior of a Gymnasium Floor”, Canadian Journal of Civil Engineering, vol. 13, pp. 270-277, 1986. https://dx.doi.org/10.1139/l86-039 [15] S. H. Strogatz, D. M. Abrams, A. McRobie, B. Eckhard, and E. Ott, “Crowd synchrony on the Millennium Bridge,” Nature, vol. 438, pp. 43-44, November 2005. https://doi.org/10.1038/438043a [16] I. J. Ramaji, “Cable Stay & Suspension Bridges Failures,” 2013. [Presentacion en Building, Architectural and Civil Engineering Failures and Forensic Practices]. 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