סימולציה של Vibrations אדם הנגרם על סמך התנהגות הולכי רגל השדה המאופיין

המטרה הכוללת של הליך זה היא להשתמש בתנועה הנגררת של הולכי רגל כדי לאפיין עומסים הנגרמים על ידי בני אדם ולאחר מכן, לאמת את התנודות המבניות המושרות. שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח בתחום התנודות הנגרמות על ידי בני אדם, כגון אפיון התנהגות ההליכה האינדיבידואלית, זיהוי המתאם בין הולכי רגל בקהל, כמו גם כימות תופעות אינטראקציה בין אדם למבנה. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא שניתן ליישם אותה באתרה ובכך מאפשרת לנו לנתח תנאי תנועה אמיתיים.

תצפיות בשטח הן הדרך היחידה לקבל מידע מפורט ומדויק על נתוני טעינה מייצגים. לכן, הם חיוניים להמשך פיתוח ואימות של דגמי העומס המשמשים לעירור הולכי רגל. ידגימו את ההליך קלאוס ליבנס, שין-שין ווי וקרומקה קסאפובה, שלושה דוקטורנטים מקבוצת המחקר שלנו, ובראם גזלס, עוזר אקדמי.

השתמש במעקבי תנועה אלחוטיים כדי לרשום את תנועת הולכי הרגל. כדי להגדיר את החיישנים, השתמש בתוכנת MT Manager כדי ליצור את החיבור האלחוטי. ציין את קצב הדגימה הרצוי, שצריך להיות לפחות 60 הרץ כדי ללכוד תנועה אנושית.

לאחר מכן, בצע תנועות איטיות עם עוקבי התנועה עד שהם מחוברים, ולאחר מכן המשך על ידי הפעלת מצב המדידה. לאחר מכן, הצג את הנתונים האינרציאליים של כל עוקבי התנועה הפעילים. כעת, חבר גשש תנועה קרוב ככל האפשר למרכז המסה של כל משתתף.

הדק בחוזקה את מעקב התנועה על המשתתף כך שיהיה צמוד ומאובטח. כעת, ניתן לרשום נתונים לפי הצורך. בעת ביצוע מדידות במעבדה, ניתן לעקוב אחר תנועת הנבדק האנושי במקביל לכוחות תגובת הקרקע הנמדדים באמצעות לוחית כוח.

ראשית, השתמש בתוכנה הנלווית כדי להגדיר את לוחית הכוח והגדרות הרכישה. בחר רווח וקצב דגימה בהתאם לדיוק הרצוי ולסוג הטעינה המעורב. עבור עומסים המושרים על ידי בני אדם, הגדר את הרווח לכוח מרבי של 4,879 ניוטון, והגדר את קצב הדגימה ל-200 הרץ.

התחל וסיים תמיד מדידה עם לוחית כוח ריקה. השתמש בפונקציית הטר או בתיקון ההיסט האוטומטי כדי לאפס את הכוח כאשר הצלחת ריקה. לאחר הזפת, ניתן לרשום נתונים לפי הצורך.

עבור מדידות המבוצעות באתר, ניתן למדוד רעידות מבניות במקומות רלוונטיים, כגון באמצע הטווח של גשר להולכי רגל. לשם כך, השתמש במקליטי חישת תזוזה, מהירות או תאוצה. הגדר את המקליטים בהתאם להוראות היצרן.

לאחר הצבת המקליטים במיקומים הרצויים, יישר אותם בהסכמה עם מסגרת ייחוס גלובלית. במעבדה, לאחר הגדרת עוקבי תנועה ולוחית הכוח, התחל את הקלטת הנתונים. לאחר מכן, בקשו מהמשתתף לדרוך על לוחית הכוח ולעמוד במקום למשך 30 שניות לפחות.

לפיכך, שקלו את המשתתף. לאחר מכן, התחל מטרונום כדי להכתיב את תדר הכוח הבסיסי. לאחר מכן, בקשו מהמשתתף לנוע בקצב של אות המטרונום, כמו למשל על ידי הליכה, קפיצה או נדנוד.

רשום פעילות זו למספר מספיק של מחזורים, מומלץ 60 מחזורים. בסיום המחזורים, בקשו מהמשתתף לרדת מהצלחת. לניסויים שנערכו באתר על מבנה אזרחי מעניין, הקימו את עוקבי התנועה ורשת חיישנים שירשמו את התנודות המבניות.

בסביבה חיצונית, ניתן להשתמש במגפון כדי להגביר את אות המטרונום. באתר, חזור על הבדיקה לפחות שלוש פעמים, רצוי ארבע פעמים, כדי לבדוק את יכולת החזרה של הניסוי. בכל סביבה שבה נעשה שימוש במערכות רכישה מרובות ואין טריגר או ערוץ משותף זמין, סנכרן את המכשירים באמצעות אירוע יחיד שכל מערכת יכולה לרשום, כגון השפעה חזקה.

הוסף אירועי סנכרון לתחילת וסוף כל בדיקה. על סמך אירועים אלה, ניתן לסנכרן את הנתונים של המערכות השונות במצב לא מקוון. בעת ביצוע מדידות דינמיות עם יותר מסוג אחד של חיישן, סנכרון הנתונים הוא חיוני.

לכן, אנו מנסים להשתמש במערכת איסוף נתונים אחת או שהמערכות יקליטו אות משותף. התחל בזיהוי הזמן בין האירועים הזהים נומינלית של מחזורי העומס. עבור ניסויי מעבדת הייחוס, בצע שלב זה הן על נתוני התנועה של הולכי הרגל והן על נתוני לוחית הכוח.

לאחר טעינת הנתונים, ציין את קצב הדגימה והעריך את תדירות הטעינה הממוצעת. כמו כן, ציין את חלון הזמן הרלוונטי במידת הצורך. השלב הקריטי ביותר בהליך זה טמון בזיהוי תחילתו של כל מחזור עומס מתנועת הולכי הרגל המעקב.

מידע תזמון זה הוא שמאפשר לנו לחשב את קצב הקצב המשתנה בזמן של הולך הרגל. לניתוח הניסויים במעבדה, אל תכלול את חמשת המחזורים הראשונים והאחרונים מהניתוח ועבוד עם 50 הנותרים. הקפד לבדוק חזותית את נתוני התזמון לפני שמירת הנתונים.

כעת, חשב את תדירות הטעינה הבסיסית הממוצעת כהיפוך הזמן הממוצע בין מחזורי העומס הבאים. כאשר מעורבים מספר הולכי רגל, ניתן ליישם את מידע התזמון שזוהה כדי לנתח את המתאם ביניהם. לניתוח הניסויים באתר, השלב הבא הוא להשתמש במידע התזמון שזוהה כדי לדמות את התגובה המבנית המושרה.

ראשית, הגדר את הפרמטרים המודאליים של מבנה הבדיקה. אלה כוללים את התדרים הטבעיים, יחסי השיכוך המודאליים והתזוזה המודאלית המנורמלת במסה. הקפד לבדוק חזותית את מידע הקלט המודאלי לפני שתמשיך.

שנית, הגדירו את מאפייני הולכי הרגל ואת העומסים המושרים עליהם. אלה כוללים את סוג העומס, המשקל, שביל ההליכה או המיקום, קצב הקצב הממוצע ותזמון מחזורי העומס. ציין את פרמטרי הפתרון, כגון מיקומי הפלט, כמו גם את פרמטרי הזמן.

לאחר מכן, הפעל ושמור את התגובה המבנית המדומה עבור המשתתפים המעורבים. כמו קודם, בדוק חזותית את התוצאות לפני שתמשיך. שלישית, חשב את התגובה המבנית הכוללת באמצעות סופרפוזיציה של התגובות הבודדות על ידי סיכום הווקטורים המתאימים.

לאחר מכן, השווה את התוצאה עם התגובה המבנית הנמדדת עם ייצוג גרפי של הנתונים. מהולך רגל בודד שנבדק במעבדה, זוהתה תחילתו של כל מחזור עומס. הנתונים האלה משמשים כדי לדמות את כוחות ההליכה, שמוצגים בכחול, ולהשוות אותם לכוחות הנמדדים, שמוצגים בשחור.

הושג קירוב טוב של כוחות הליכה אמיתיים. באופן דומה, נותחה התנהגות ההליכה של שישה הולכי רגל על גשר להולכי רגל. שוב, תחילתו של כל מחזור עומס זוהתה מתנועת הולכי הרגל המעקבת.

מידע זה על מחזור העומס שימש לאחר מכן כדי לדמות את הכוחות הנגרמים על ידי הולכי רגל. לאחר כ-16 שניות, הולכי הרגל הלכו בצעדים ואילו לאחר 50 שניות נצפה אובדן משמעותי של סנכרון. על ידי השוואת תזמון מחזורי העומס בקרב הולכי הרגל, נמצא כי שיעור הסנכרון ירד ל-60% לאחר כ-50 שניות.

לאחר מכן בוצעה הדמיה של התגובה המבנית. כאשר ההנחה הייתה שקצב ההליכה של הולכי הרגל קבוע וזהה לאות המטרונום, המוצג באפור, התוצאה העריכה באופן משמעותי את המדידות, המוצגות בשחור. כאשר הסימולציה לקחה בחשבון את קצב הקצב של משתנה הזמן שזוהה, המוצג בכחול, הוא היה בבירור קרוב יותר לתגובה הנמדדת.

ניתן ליישם הליך זה כדי לנתח את התנהגות ההליכה הטבעית של הולכי רגל. באופן זה ניתנת תשומה חיונית לפיתוח מודלים מתאימים למתאם בין הולכי רגל. בנוסף, ההשוואה בין התגובה המבנית הנמדדת לתגובה המבנית המדומה מאפשרת לנו לאמת ולכייל את מודלי העומס המשמשים לעירור הולכי רגל.

על ידי כך, ניתן לחקור גם את ההשפעה של תופעות אינטראקציה בין אדם למבנה, כגון שיכוך נוסף.