EP1329565A1 - Dispositif d'absorbeur dynamique pendulaire - Google Patents

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EP1329565A1
EP1329565A1 EP02290090A EP02290090A EP1329565A1 EP 1329565 A1 EP1329565 A1 EP 1329565A1 EP 02290090 A EP02290090 A EP 02290090A EP 02290090 A EP02290090 A EP 02290090A EP 1329565 A1 EP1329565 A1 EP 1329565A1
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EP
European Patent Office
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pendulum
spring
mass
stiffness
movements
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP02290090A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Alain Serge Charles Lacroix
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Individual
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04H—BUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
    • E04H9/00—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate
    • E04H9/02—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate withstanding earthquake or sinking of ground
    • E04H9/021—Bearing, supporting or connecting constructions specially adapted for such buildings
    • E04H9/0215—Bearing, supporting or connecting constructions specially adapted for such buildings involving active or passive dynamic mass damping systems

Definitions

  • the prior art consisted in effect in suspending in the structure of loads located at the right of large amplitude displacements, including low frequency movement in phase opposition braked the assembly during of external excitations (pedestrian crossing, gusts of winds ).
  • the period of simple pendulum could only be adjusted by major modifications of its length and in a narrow area.
  • the present invention offers the advantage of guaranteeing resonance frequencies very low, matched to the movement characteristics of the structure to be treated, while remaining geometrically acceptable.
  • the calculation below shows that equal natural frequency, the device of the present invention offers a height reduced by 40% compared to that of a simple pendulum system.
  • the present invention consists of a secondary mass m1 subject to a spring L1 of stiffness k on which is hung a pendulum of length L2 supporting a mass m2.
  • the spring L1 can consist of a vertical steel blade embedded at its lower end and fitted in the upper part with an articulation, of mass m2 allowing the movement of the pendulum L2.
  • the period of the complex pendulum of the present invention is easily adjustable within a wide range by modifying the stiffness k of the spring L1.
  • Figure 1 models the system.
  • the function of the spring L1, articulated in the lower part for modeling, is symbolized by a horizontal fictitious spring of stiffness k ; under these conditions, the spring L1 is articulated in the lower part.
  • Figure 2 shows the installation of two dynamic absorbers according to the present invention, installed in the deck of a walkway to limit the horizontal frolics.
  • f1k 1 4 2 k11 m2 + m1 k22 + k11 2 m2 2 - 2 k11 m2 m1 k22 + m1 2 k22 2 + 4 m2 m1 k m2 m1 ⁇

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  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)

Abstract

Dispositif pendulaire permettant l'absorption dynamique des mouvements des structures souples, caractérisé par sa faible hauteur. L'absorbeur est accordé sur les fréquences de résonance de l'ouvrage. <IMAGE>

Description

L'utilisation généralisée des aciers à haute limite élastique et des bétons à contraintes élevées pour la construction de passerelles ou d'ouvrages élancés confère à ceux-ci une grande souplesse. Les mouvements dynamiques autorisés par le calcul sont alors susceptibles d'en limiter le confort.
Une solution efficace à ce constat consiste en la mise en place d'absorbeurs dynamiques, constitués de masses suspendues accordées sur les fréquences propres caractéristiques de l'ouvrage. Pour ne pas troubler l'élégance de la construction, il est nécessaire de dissimuler ces absorbeurs dynamiques à l'intérieur des structures.
La finesse des tabliers modernes ne permet pas toujours d'y intégrer des systèmes pendulaires simples, dont la hauteur est incompatible avec la discrétion souhaitée par l'architecte.
La technique antérieure consistait en effet à suspendre dans la structure des charges localisées au droit des déplacements de grande amplitude, dont le mouvement basse fréquence en opposition de phase freinait l'ensemble lors d'excitations extérieures (passage de piétons, rafales de vents ...). La période du pendule simple ne pouvait être ajustée que par d'importantes modifications de sa longueur et dans un étroit domaine.
La présente invention offre l'avantage de garantir des fréquences de résonance très basses, accordées aux caractéristiques du mouvement de la structure à traiter, tout en restant géométriquement acceptable. Le calcul ci-après démontre qu'à fréquence propre égale, le dispositif de la présente invention offre une hauteur réduite de 40% par rapport à celle d'un système pendulaire simple.
La présente invention est constituée d'une masse secondaire m1 assujettie à un ressort L1 de raideur k sur laquelle est accroché un pendule de longueur L2 supportant une masse m2. Le ressort L1 peut être constitué d'une lame verticale en acier encastrée à son extrémité inférieure et équipée en partie supérieure d'une articulation, de masse m2 permettant le mouvement du pendule L2.
Les mouvements de la masse m1 sur son ressort L1 accordés sur le rythme du pendule complexe L2 permettent d'élever un centre de rotation fictif autour duquel la masse m2 se balance. La fréquence obtenue est donc équivalente à celle d'un pendule simple de plus grande hauteur.
La période du pendule complexe de la présente invention est facilement réglable dans une large fourchette par modification de la raideur k du ressort L1.
La figure 1 modélise le système. La fonction du ressort L1, articulé en partie inférieure pour la modélisation, est symbolisée par un ressort fictif horizontal de raideur k ; dans ces conditions, le ressort L1 est articulé en partie inférieure.
La figure 2 représente l'installation de deux absorbeurs dynamiques conformes à la présente invention, installés dans le tablier d'une passerelle pour en limiter les ébats horizontaux.
fréquence propre supérieure
f1k := 14 2 k11 m2 + m1 k22 + k11 2 m2 2 - 2 k11 m2 m1 k22 + m1 2 k22 2 + 4 m2 m1 k m2 m1 π
fréquence propre inférieure
f2k := 14 2 k11 m2 + m1 k22 + k11 2 m2 2 - 2 k11 m2 m1 k22 + m1 2 k22 2 + 4 m2 m1 k m2 m1 π avec raideurs de substitution
Figure 00020001
k12 = - m2 g L2 k21 = - m2 g L2 k22 = m2 g L2 limite de stabilité pour l'absorbeur g (m1 + m2) L1 ≤ k

Claims (6)

  1. Dispositif pour l'absorption dynamique des mouvements des constructions modernes réalisées en acier à haute limite élastique ou en béton fortement dosé, soumises à des excitations passagères afin d'en améliorer le confort, caractérisé en ce qu'il est constitué d'un pendule complexe de faible hauteur permettant de garantir son intégration discrète dans la structure.
  2. Dispositif pendulaire suivant la revendication 1) caractérisé en ce que sa hauteur, réduite de plus de 40 % par rapport à celle d'un pendule simple de même fréquence, est obtenue par le relèvement de son centre de rotation fictif.
  3. Dispositif pendulaire suivant la revendication 2) caractérisé en ce que son centre de rotation fictif est obtenu par les mouvements du point d'accrochage de masse m1 du pendule L2 de masse m2, lui-même en mouvement à l'extrémité supérieure d'un ressort L1.
  4. Dispositif pendulaire suivant la revendication 3) caractérisé en ce que la masse m1 et la raideur k du ressort L1 sont choisies de manière à ce que les mouvements du point d'accrochage du pendule L2 soient synchrones avec ceux de la masse m2.
  5. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le réglage de la période du pendule complexe est possible sur un large domaine par modification de ses caractéristiques et en particuliers de la raideur k du ressort L1 constitué par exemple d'une lame d'acier encastrée en partie basse.
  6. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'absorbeur dynamique ainsi constitué est protégé contre la corrosion par un zingage à chaud ou une peintures adaptée.
EP02290090A 2002-01-15 2002-01-15 Dispositif d'absorbeur dynamique pendulaire Withdrawn EP1329565A1 (fr)

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