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Characterising the human-structure interaction effect of the Olympic Stadium in Cali, Colombia
Caracterización del efecto de la interacción Humano-Estructura en el Estadio Olímpico en Cali, Colombia
Keywords:
human-structure interaction, Olympic Stadium, crowd motion, power spectrum, time-frequency distribution (en)interacción humano-estructura, Estadio Pascual Guerrero, movimiento de personas, espectro de potencia, distribución tiempo-frecuencia (es)
This paper presents the results of analysing the human-structure interaction effect of the Olympic Stadium in Cali, Colombia. Acceleration in the southern and western grandstands due to ambient vibration, free vibration and forced vibration tests were measured during football matches and musical performances. The data was processed using the power spectrum and time-frequency distribution, thus characterising the crowd motion for each of these events. A laboratory setup consisting of a rigid single stand was tested for characterising the jumping and damping effect of a person with regard to their posture. The loads obtained from such characterisation were incorporated into a finite element model of the southern and western grandstands to calculate the structures’ structural response. A coupling effect was observed between the loads caused by the crowd and the corresponding structural response. An increase of up to 200% in the damping of the human-structure system was observed when the structure was fully occupied by a crowd. Colombian national building code provisions for the dynamic loading of structures due to crowds are discussed.
Las vibraciones producidas por el público en escenarios deportivos y musicales representan una línea de investigación en desarrollo de la ingeniería estructural; estos problemas son debidos al uso indiscriminado de los escenarios para diversos tipos de eventos, a la flexibilidad de las nuevas estructuras, a la sobreocupación de público, etc. El movimiento de las personas sobre la estructura induce cambios en las características dinámicas naturales de los escenarios, generando vibraciones elevadas que afectan las condiciones de servicio e incluso llegan a generar fallas estructurales. En este artículo se presentan los resultados de la caracterización del efecto de la interacción humano-estructura en el Estadio Pascual Guerrero; la metodología utilizada consistió en la caracterización de la respuesta de la estructura en diversos eventos musicales y deportivos, además de la obtención de funciones de carga para personas en movimiento y su posterior aplicación en modelos analíticos. Se encontraron sectores de las tribunas estudiadas con efectos de acoplamiento entre las cargas producidas por el público y la respuesta de la estructura, y se observó un incremento hasta del 200% en el amortiguamiento cuando una estructura está ocupada por personas. Se realizaron algunas observaciones sobre la provisión en la Norma Colombiana Sismorresistente para cargas dinámicas producidas por humanos.
References
AIS., Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica., Norma de Diseño y Construcción Sismo Resistente de 1998, NSR-98., 1997.
Auger, F., Flandrin, P., Gonςalvès, P., Lemoine, O., Time Frequency toolbox for use with Matlab., Paris: Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), 1996.
Chopra, A. K. Dynamics of structures: Theory and applications to Earthquake Engineering. Prentice-Hall, 1995.
Cardenas, H., Thomson, P., Rivera, J., Estudio estructural de la tribuna occidental del estadio 12 de octubre de la ciudad de Tuluá., Escuela de Ingeniería Civil y Geomática (EICG). Universidad del Valle. (2002).
EL TIEMPO, Desplome de una estructura del estadio dejó un muerto y tres heridos en concierto en Neiva. Disponible en: http://www.eltiempo.com/nacion/2008-04-26/ARTICULOWEB-NOTA_INTERIOR-4124951.html (último acceso: Abril 27, 2008).
Zárate, B., Carrero, J., Cárdenas, H., Estudio de Vibraciones e Identificación del Comportamiento Dinámico del Estadio Olímpico Pascual Guerrero. Santiago de Cali., Escuela de Ingeniería Civil y Geomática Universidad del Valle (EICG), 2005.
Gómez, D., Vibraciones de piso inducidas por actividades humanas: comportamiento y modelación., Documento del curso Dinámica Estructural, Escuela de Ingeniería Civil y Geomática, Universidad del Valle, Cali, Colombia, 2001.
H H Sim, J., Human-structure interaction in cantilever grandstands., Tesis presentada a la University of Oxford, para optar al grado de Doctor of Philosophy. 2006
Ji. T., Understanding the interaction between people and structures., The Structural Engineer., 2003, pp. 12-13. Documento en línea: http://www.istructe.org/technical/files/research/15.pdf
Ortiz A., Marulanda J., Thomson P. Caracterización del comportamiento dinámico de la tribuna occidental del estadio Pascual Guerrero durante un evento musical. Revista Ingeniería y Competitividad 9 (2), 49-58.,
Reynolds, P., Pavic, A., Yao, S., Sachse, R. The effect of people jumping on a flexible structure. Vibration Engineering Research. Department of Civil and Structural Engineering, The University of Sheffield, 2002.
Reynolds, P., Pavic, A., Ibrahim, Z., Changes of modal properties of a stadium structure occupied by a crowd., Vibration Engineering Research, Department of Civil and Structural Engineering, The University of Sheffield, 2003.
Reynolds, P., Pavic, A., Mohanty, P., Statistical analysis of online response data of a stadium structure., Vibration Engineering Research, Department of Civil and Structural Engineering, The University of Sheffield, 2004a.
Reynolds, P., Pavic, A., Willford, M., Prediction and Measurement of stadia dynamic properties., Vibration Engineering Research, Department of Civil and Structural Engineering, The University of
Sheffield, 2004b.
The MathWorks, Inc. Signal processing toolbox for use with MATLAB., The MathWorks, Inc., 2003.
Tischer H., Marulanda J., Thomson P., Comparación de tres transformadas para distribuciones tiempo-frecuencia por medio de su aplicación a registros de vibraciones ambientales., Revista Ingeniería y Competitividad, 9 (2), 2007, pp. 21-32.
Yao, S., Reynolds, P., Wright, J., Pavic, A., Experimental study of human-induced dynamic forces due to bouncing on a perceptibly moving structure., National Research Council Canada (NRC Canada), 2004, pp. 1109-1118.
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Copyright (c) 2009 Albert Ricardo Ortiz, Daniel Gómez, Peter Thomson
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