10.14489/hb.2023.04.pp.022-030

2023, 04 апрель (April)

DOI: 10.14489/hb.2023.04.pp.022-030

Позняк Е. В., Монин С. А.
О ВЛИЯНИИ РАССОГЛАСОВАННОСТИ ДЕЙСТВИЙ ЗРИТЕЛЕЙ НА КОЭФФИЦИЕНТ ДИНАМИЧНОСТИ ТРИБУН СПОРТИВНЫХ СООРУЖЕНИЙ
(с. 22-30)

Аннотация. Исследуется динамическая реакция трибуны спортивного сооружения на нагрузку от действий зрителей, происходящих с разной степенью согласованности. В качестве действий выбраны высокие прыжки как наиболее опасный для конструкции вариант активности зрителей. Рассогласованность действий определяется случайным временем запаздывания начала действия каждого зрителя. Цель работы – определение влияния рассогласованности прыжков зрителей на коэффициент динамичности конструкции трибуны. Трибуна моделируется шарнирно-опертой балкой, нагруженной сосредоточенными полусинусоидальными импульсными силами; каждая сила соответствует одному зрителю. Для определения математического ожидания и среднеквадратичного отклонения коэффициента динамичности применялось статистическое моделирование. Десяти сериям численных экспериментов соответствовал определенный интервал случайного запаздывания по времени: от 0 до 0,1 с, от 0 до 0,2 с, …, от 0 до 1 с. Одна серия включала 10 численных экспериментов, каждый эксперимент начинался с задания случайного запаздывания зрителей. Запаздывания зрителей генерировались как значения случайной величины, равномерно распределенной в интервале серии. По результатам каждого эксперимента рассчитывались коэффициент динамичности и коэффициент рассогласованности. Коэффициент рассогласованности был определен как отношение максимальных прогибов центрального сечения балки при рассогласованном и полностью согласованном воздействиях. Исследование показало, что рассогласованные действия зрителей могут значительно (до 65…70 %) снизить динамическую реакцию конструкции трибуны.

Ключевые слова: нагрузки от людей; статистическое моделирование; спортивная трибуна; коэффициент рассогласованности; коэффициент динамичности; полусинусоидальная импульсная нагрузка; запаздывание.

Poznyak E. V., Monin S. A.
ABOUT THE INFLUENCE OF THE NON-SYNCHRONIZED HUMAN LOADING ON THE AMPLIFICATION FACTOR OF SPORTS GRANDSTANDS
(pp. 22-30)

Abstract. The paper investigates the dynamic response of the sports grandstand under the load from the actions of spectators occurring with varying degrees of synchronicity. High jumps were chosen as actions, it is the most dangerous human activity for the structure. The non-synchronized dynamic loading is determined by the random delay time of the beginning of the action of each spectator. The purpose of the work is to determine the influence of the non-perfect synchronization of spectators on the amplification factor of the grandstand structure. The grandstand modeled by a hinged-supported beam loaded with concentrated semisinusoidal impulse forces; each force corresponds to one spectator. Statistical modeling was used to determine the mean value and the standard deviation of the amplification factor. Ten series of numerical experiments corresponded to a certain interval of random time delay: from 0 to 0.1 s, from 0 to 0.2 s, ..., from 0 to 1 s. One series included 10 numerical experiments, each experiment began with a define of random delay of the spectators. Time delays were generated as values of a random variable, uniform distributed in the time interval of the series. According to the results of each experiment, the amplification factor and the non-synchronicity factor were calculated. The non-synchronicity factor was defined as the ratio of the maximum deflections of the central section of the beam under non-synchronized and fully synchronized loads. The study showed that the non-synchronized dynamic loading can significantly (up to 65…70 %) reduce the dynamic response of the grandstand.

Keywords: Human loads; Statistical modeling; Sports grandstand; Non-synchronicity factor; Amplification factor; Semi-sinusoidal impulse loading; Time delay.

+ - Информация об авторах (About the Authors) Click to collapse

Рус

Е. В. Позняк, С. А. Монин (Национальный исследовательский университет «Московский Энергетический Институт», Москва, Россия) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. )

Eng

E. V. Poznyak, S. A. Monin (National Research University Moscow Power Engineering Institute, Moscow, Russia)

+ - Библиографический список (References) Click to collapse

Рус

1. Назаров Ю. П., Позняк Е. В. Анализ динамической реакции трибун спортивных сооружений на согласованные действия зрителей // Фундаментальные, поисковые и прикладные исследования РААСН по научному обеспечению развития архитектуры, градостроительства и строительной отрасли Российской Федерации в 2015 г.: сб. науч. тр. РААСН. Российская академия архитектуры и строительных наук. М., 2016. 621 с.
2. Chang Wang, Wen-Shao Chang, Weiming Yan, Haoyu Huang. Predicting the Human-Induced Vibration of Cross Laminated Timber Floor under Multi-Person Loadings // Structures. 2021. V. 29. P. 65 – 78. DOI: https://doi.org/10.1016/j.istruc.2020.10.074 (дата обращения: 12.05.2022).
3. White R. E., Macdonald J. H. G., Alexander N. A. A Nonlinear Frequency-Dependent Spring-Mass Model for Estimating Loading Caused by Rhythmic Human Jumping // Engineering Structures. 2021. V. 241. 112229. DOI: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2021.112229 (дата обращения: 12.05.2022).
4. Bintian Lin, Qingwen Zhang, Feng Fan, Shizhao Shen. Reproducing Vertical Human Walking Loads on Rigid Level Surfaces with a Damped Bipedal Inverted Pendulum // Structures. 2021. V. 33. P. 1789 – 1801. DOI: https://doi.org/10.1016/j.istruc.2021.05.048 (дата обращения: 12.05.2022).
5. Kelly A. Salyards, Yue Hua. Assessment of Dynamic Properties of a Crowd Model for Human-Structure Interaction Modeling // Engineering Structures. 2015. V. 89. P. 103 – 110. DOI: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2015.01.016 (дата обращения: 12.05.2022).
6. Назаров Ю. П., Симбиркин В. Н. Анализ и ограничение колебаний конструкций при воздействии людей // Вестник ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко «Исследования по теории сооружений», 2009. № 1. С. 10 – 18.
7. Назаров Ю. П. Динамика спортивных сооружений. М.: Наука, 2014. 222 c.
8. Venuti F., Bruno L. Crowd-Structure Interaction in Lively Footbridges under Synchronous Lateral Excitation: A Literature Review // Physics of Life Reviews. 2009. V. 6, Is. 3. P. 176 – 206. DOI: https://doi.org/10.1016/j.plrev.2009.07.001 (дата обращения: 12.05.2022).
9. BS 6399-1:1996. Code of Practice for Dead and Imposed Loads. London: British Standards Institution (BSI), 2002. 16 p.
10. Гульванесян Х., Формичи П., Калгаро Ж. А. Руководство для проектировщиков к Еврокоду 1. Воздействия на сооружения. Разделы EN 1991-1-1 и с 1991-1-3 по 1991-1-7. М.: МГСУ, 2011. 310 с.
11. Назаров Ю. П., Позняк Е. В. Теория квазистатического расчета трибун спортивных сооружений на согласованные действия зрителей // Научный вестник строительства и архитектуры. 2017. № 1(45). С. 100 – 113.
12. Ellis B. P., Ji T. Human-Structure Interaction in Vertical Vibrations // Proc. Institution of Civil Engineer: Structures and Buildings. 1997. V. 122(1). P. 1 – 9.
13. Позняк Е. В., Монин С. А. Статистическое моделирование динамической реакции трибун спортивных сооружений на действия зрителей // Научный журнал строительства и архитектуры. 2018. № 2(50). С. 94 – 102.

Eng

1. Nazarov Yu. P., Poznyak E. V. (2016). Analysis of dynamic reaction of the stands of sports facilities on the coordinated actions of spectators. Fundamental, search and applied research of RAASN on scientific support of the development of architecture, urban planning and construction industry of the Russian Federation in 2015: collection of scientific papers of RAASN. Russian Academy of Architecture and Construction Sciences. Moscow. [in Russian language]
2. Chang Wang, Wen-Shao Chang, Weiming Yan, Haoyu Huang. (2021). Predicting the Human-Induced Vibration of Cross Laminated Timber Floor under Multi-Person Loadings. Structures, Vol. 29, pp. 65 – 78. DOI: https://doi.org/10.1016/j.istruc.2020.10.074 (Accessed: 12.05.2022).
3. White R. E., Macdonald J. H. G., Alexander N. A. (2021). A Nonlinear Frequency-Dependent Spring-Mass Model for Estimating Loading Caused by Rhythmic Human Jumping. Engineering Structures, Vol. 241. 112229. DOI: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2021.112229 (Accessed: 12.05.2022).
4. Bintian Lin, Qingwen Zhang, Feng Fan, Shizhao Shen. (2021). Reproducing Vertical Human Walking Loads on Rigid Level Surfaces with a Damped Bipedal Inverted Pendulum. Structures, Vol. 33, pp. 1789 – 1801. DOI: https://doi.org/10.1016/j.istruc.2021.05.048 (Accessed: 12.05.2022).
5. Kelly A. Salyards, Yue Hua. (2015). Assessment of Dynamic Properties of a Crowd Model for Human-Structure Interaction Modeling. Engineering Structures, Vol. 89, pp. 103 – 110. DOI: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2015.01.016 (Accessed: 12.05.2022).
6. Nazarov Yu. P., Simbirkin V. N. (2009). Analysis and limitation of vibrations of structures under the influence of people. Vestnik TsNIISK im. V. A. Kucherenko «Issledovaniya po teorii sooruzheniy», (1), pp. 10 – 18. [in Russian language]
7. Nazarov Yu. P. (2014). Dynamics of sports facilities. Moscow: Nauka. [in Russian language]
8. Venuti F., Bruno L. (2009). Crowd-Structure Interaction in Lively Footbridges under Synchronous Lateral Excitation: A Literature Review. Physics of Life Reviews, Vol. 6 (3), pp. 176 – 206. DOI: https://doi.org/10.1016/j.plrev.2009.07.001 (Accessed: 12.05.2022).
9. Code of Practice for Dead and Imposed Loads. (2002). British Standard No. BS 6399-1:1996. London: British Standards Institution (BSI).
10. Gul'vanesyan H., Formichi P., Kalgaro Zh. A. (2011). Designers Guide to Eurocode 1. Effects on structures. Sections EN 1991-1-1 and 1991-1-3 to 1991-1-7. Moscow: MGSU. [in Russian language]
11. Nazarov Yu. P., Poznyak E. V. (2017). The theory of quasistatic calculation of the stands of sports facilities on the coordinated actions of spectators. Nauchniy vestnik stroitel'stva i arhitektury, 45(1), pp. 100 – 113. [in Russian language]
12. Ellis B. P., Ji T. (1997). Human-Structure Interaction in Vertical Vibrations. Proceedings of the Institution of Civil Engineer: Structures and Buildings, Vol. 122 (1), pp. 1 – 9.
13. Poznyak E. V., Monin S. A. (2018). Statistical modeling of the dynamic response of the stands of sports facilities to the actions of spectators. Nauchniy zhurnal stroitel'stva i arhitektury, 50(2), pp. 94 – 102. [in Russian language]

+ - Заказать электронную версию статьи (Purchase digital version of a single article) Click to collapse

Рус

Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).

Стоимость статьи 500 руб. (в том числе НДС 18%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.

После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.

Для заказа скопируйте doi статьи:

10.14489/hb.2023.04.pp.022-030

и заполните форму

Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.

Eng

This article is available in electronic format (PDF).

The cost of a single article is 500 rubles. (including VAT 18%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.

After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.

To order articles please copy the article doi:

10.14489/hb.2023.04.pp.022-030

and fill out the form