Comfort assessment of floor structures subjected to human induced walking vibrations

A person walking on a floor structure applies dynamic actions which cause the floor to vibrate. The problem concerning the walking induced vibrations is strictly related to the floor perceived comfort: vibrations may compromise the floor functionality generating a discomfort feeling. From the engineering point of view, it is necessary to assess the floor response under walking activity and to limit the latter within certain specific acceptability thresholds. This thesis presents and revisits the application of the modal based approaches to vibration proposed by the Steel Construction Institute publication: ‘Design of Floors for Vibration: A New Approach (Revised Edition, February 2009) - SCI Publication 354, 2009’. Two different approaches are presented: the complete approach and the simplified approach. Throughout the analysis of different composite floor structures, performed with the complete approach, particular regard is devoted to the formula applications, the comfort research, and to the importance of mode interaction phenomenon. Some crucial aspects, to focus on for a wise floor design against walking vibration, have been identified and remarked. The simplified approach applicability limits, related to the floor geometry, have been highlighted along with the adopted approximations in the response evaluation. The resulting comparison between approaches investigates their reliability. This work wants to drive the floor designer attention towards the salient aspects for the comfort achievement.

Una persona che cammina su un impalcato genera delle azioni dinamiche che ne causano la vibrazione. Il problema delle vibrazioni indotte dalla camminata è strettamente legato alla percezione di comfort dell’impalcato: le vibrazioni possono infatti comprometterne la funzionalità generando una sensazione di mancato comfort. Dal punto di vista ingegneristico è necessario valutare la risposta strutturale e limitare quest’ultima all’interno di corrispondenti soglie di accettabilità. Questa tesi presenta e rivisita l’applicazione dei metodi modali di approccio alle vibrazioni proposti nella pubblicazione ‘Design of Floors for Vibration: A New Approach (Revised Edition, February 2009) - SCI Publication 354, 2009’ dello Steel Construction Institute. Sono presentate le due tipologie di approccio alle vibrazioni: l’approccio completo e l’approccio semplificato. Tramite l’analisi di diverse solette composte, effettuata con il metodo completo, molta attenzione è stata devoluta alla corretta applicazione delle formule, alla ricerca del comfort, ed in ultimo, all’importanza del fenomeno di interazione modale. Alcuni importanti aspetti, su cui soffermarsi per una progettazione idonea a mitigare il disagio procurato dalle vibrazioni indotte da camminata, sono stati individuati e rimarcati. I limiti di applicabilità del metodo semplificato, relazionati alla geometria dell’impalcato, sono altresì evidenziati assieme alle semplificazioni adottate per il calcolo della risposta strutturale. Un paragone tra i risultati ottenuti ha fatto luce sull’affidabilità di entrambi i metodi. Questo lavoro si propone di guidare l’attenzione del progettista verso gli aspetti salienti nel conseguimento del comfort.