PROTECTION OF SUSPENSION FOOTBRIDGES WITH TUNED MASS DAMPERS AGAINST EXCESSIVE RESONANT VERTICAL VIBRATIONS CAUSED BY VANDAL PEDESTRIAN LOADS

摘要

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 am-plitudalnej (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 pomijalne 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.%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.