Serviceability conditions of pedestrian structures using a simplified moving mass model

A simple mechanical model for pedestrian loading, consisting on a mass with a single degree of freedom that moves at constant speed along the footbridge, is presented. The footbrigde is modelled using a reduced number of beam 2D finite elements, simply supported at its ends. The dynamic interaction is ensured through direct requirement of contact conditions between the mass and the corresponding interpolated point in the beam. When the beam is massive enought, the results are similar to those obtained with models of mobile forces. However, if the beam is lightweight, the effect of the mass of the pedestrian can be significant, resulting in a more realistic modelling. The coupled model allows to study the interaction between the pedestrian and the structure and the results can be used to estimate by simulation the serviceability conditions of this type of slender structures under pedestrian loading. 1. Introduccion Estructuras tales como forjados de grandes luces, pasarelas peatonales o escaleras esbeltas pueden ser excitadas por los usuarios al realizar actividades como andar, correr o saltar. La excitacion producida podria alcanzar niveles de vibracion excesivos, sobrepasando los valores de confort recomendados en las normativas. El factor decisivo en el dimensionamiento de este tipo de estructuras suele ser el estado limite de servicio de vibraciones (ELSV). En las distintas recomendaciones de las normativas o guias de diseno se incluyen modelos muy simplificados de cargas producidas por humanos. En general se reducen a modelos discretos y a cargas armonicas fijas de utilidad limitada en el dimensionamiento de la estructura en lo referido a ELSV. Ademas suele ser critico el comportamiento dinamico en condiciones de excitacion a frecuencias cercanas a las naturales de la estructura (resonancia) y en estos casos la respuesta esta muy influenciada por el amortiguamiento estructural, el cual es dificil de determinar con precision en la etapa de diseno. Esto deriva en que, en general, los disenadores no confien demasiado en dichos modelos de carga y usualmente se prescriban ensayos experimentales una vez la estructura ha sido construida. En caso de no cumplir con las limitaciones en aceleraciones, se abre una problematica con varias posibles