Open this publication in new window or tab >>2023 (English)Doctoral thesis, comprehensive summary (Other academic)
Abstract [en]
Lightweight, slender and lightly damped footbridges are often susceptible to HumanInduced Loads (HILs) when pedestrian step frequencies coincide with the naturalfrequencies of the structure. For vertical vibrations, this can compromise the serviceabilitylimit state of the system. The Human-Structure Interaction (HSI) effectoccurs due to the presence of pedestrians that modify the dynamic behaviour ofthe coupled pedestrian-bridge system. Typically, the dynamic analysis of such footbridgesemploys the Finite Element Method (FEM) with stationary harmonic loadingscenarios to assess the dynamic performance of such structures. This researchproject aims to develop a general closed-form solution for the moving harmonic loadproblem (Paper I) using 2D Bernoulli–Euler beam theory for continuous beams onelastic supports. Additionally, it seeks to formulate closed-form solutions for thedynamic amplification factor of the coupled pedestrian-bridge system (Paper II),along with equivalent damping and force models (Paper III) based on response amplitudes.Furthermore, an experimental study of the HSI-effect was conducted onthe Folke Bernadotte Bridge in Stockholm (Paper IV), quantifying the changes ofthe dynamic properties ofthe system and validating the analytical Frequency ResponseFunction (FRF) found in previous studies (Paper II). Finally, the HSI-effectwas studied within the framework of random vibration theory (Paper V) to understandthe expected value of the response of the coupled system using a crowd loadPower Spectral Density (PSD).
Abstract [sv]
Slanka och lätta gångbroar med låg dämpning kan vara känsliga för dynamiskbelastning från fotgängare om stegfrekvensen sammanfaller med någon av bronsegenfrekvenser. Detta kan resultera i överskridande av komfortrelaterade bruksgränskrav.Samverkan mellan fotgängare och bro kan liknas vid ett massdämparsystemvilket resulterar i ändrade modala egenskaper för det kopplade systemet.För dynamiska analyser av gångbroar används ofta finita elementmetoden (FEM)där lasten från en gående folksamling ofta beskrivs som en stationär harmonisklast. Detta forskningsprojekt syftar till att utveckla en generell analytisk lösningför rörliga harmoniska laster (artikel I) baserat på 2D Bernoulli–Euler balkteori förkontinuerliga balkar på elastiska upplag. Analytiska lösningar har även utvecklatsavseende dynamiska förstoringsfaktorer för det kopplade systemet mellan fotgängareoch bro (artikel II) samt system med ekvivalent dämpning eller ekvivalentkraft (artikel III) baserat på responsamplituder. En experimentell studie har ävenutförts på Folke Bernadottes bro i Stockholm (artikel IV), i syfte att uppskatta ochvalidera samverkan mellan fotgängare och bro baserat på frekvenssvarsfunktioneroch motsvarande analytiska lösningar. Slutligen har samverkan mellan fotgängareoch bro undersökts på basis av stokastiska vibrationer (artikel V) där förväntadrespons beräknas baserat på ett lastspektrum för gånglaster.
Place, publisher, year, edition, pages
Stockholm: KTH Royal Institute of Technology, 2023. p. 35
Series
TRITA-ABE-DLT ; 2339
Keywords
footbridges, dynamics, human induced loads, human structure interaction.
National Category
Infrastructure Engineering
Research subject
Civil and Architectural Engineering, Structural Engineering and Bridges
Identifiers
urn:nbn:se:kth:diva-338779 (URN)978-91-8040-739-7 (ISBN)
Public defence
2023-11-24, Kollegiesalen, Brinellvägen 8, KTH Campus, public videoconference link https://kth-se.zoom.us/j/68108904941, Stockholm, 14:00 (English)
Opponent
Supervisors
Note
QC 20231026
2023-10-262023-10-252023-10-30Bibliographically approved