Vibration des planchers soumis à des activités rythmiques de foule

Vibration of floor structures subjected to crowd-rhythmic activities

• Auteur / Autrice : Youssef El Asri
• Direction : Mohammed Hjiaj, Vincent Denoël, Maël Couchaux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie Civil
• Date : Soutenance le 24/02/2023
• Etablissement(s) : Rennes, INSA en cotutelle avec Université de Liège
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Pour l'Ingénieur (Lorient ; 2022-....)
• Partenaire(s) de recherche : Entreprise : Centre technique industriel de la construction métallique (France)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de génie civil et génie mécanique (Rennes)
• Jury : Président / Présidente : Anas Batou
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Mohammed Hjiaj, Vincent Denoël, Maël Couchaux, Anas Batou, Jean-Marc Battini, Luis Filipe da Costa-Neves, Cédric Schwartz, Federica Tubino
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Anas Batou, Jean-Marc Battini

Mots clés

Mots clés contrôlés

Génie civil -- Essais dynamiques

Constructions industrielles -- Planchers

Constructions -- Dynamique

Mots clés libres

Planchers de bâtiment

Vibrations induites par l’homme

Effet de groupe rythmique

Évaluation vibratoire en service

Building floors

Human-induced vibration

Rhythmic group effect

Vibration serviceability assessment

Résumé

De nos jours, les planchers de bâtiment souffrent de vibrations excessives produites par l’activité humaine. Ceci est plus remarquable lorsqu’un groupe de personnes tente d’exercer des activités rythmiques de manière coordonnée. Les effets sur les occupants recevant ces vibrations peuvent aller de la perception, l’inconfort ou même la panique. Cette thèse vise à établir une approche fréquentielle de modélisation des activités rythmiques de foule et proposer des méthodes pour évaluer la réponse vibratoire des planchers soumis à ces cas de charge. Le Chapitre 2 présente d’abord une revue de littérature sur le sujet. Le Chapitre 3 décrit la première campagne expérimentale effectuée sur un plancher de laboratoire où des groupes d’individus exerçaient des activités rythmiques dans des conditions proches de la pratique. Un modèle de charge caractérisant les activités rythmiques de groupe dans le domaine fréquentiel est développé au Chapitre 4. Celui-ci comprend un modèle spectral pour une seule personne combiné avec des coefficients de coordination pour un groupe d’individus. La procédure pour identifier les paramètres de charge associés est détaillée puis appliquée aux résultats d’essais de laboratoire pour quatre activités rythmiques. De tels modèles ont été validés dans le Chapitre 5 sur la base d’essais vibratoires réalisés sur un plancher existant, avec une extension de leur domaine d’application. Après comparaison avec des modèles de la littérature, les modèles ainsi obtenus sont utilisés dans le Chapitre 6 pour établir des méthodes pratiques pour la prédiction de la réponse des planchers soumis à des activités rythmiques de groupe.

Nowadays, building floors are prone to excessive vibrations induced by human actions, especially when a group of people perform rhythmic activities in a coordinated manner. Resulting effects on the floor occupants vary from perception, discomfort or even panic. This thesis addresses the development of a spectral modelling approach related to crowd-rhythmic activities and proposes methods for predicting the response of floors subjected to such load cases. Chapter 2 presents a literature review about the vibration of floors subjected to rhythmic activities. Chapter 3 describes the first experimental campaign carried out on a floor specimen where individuals performed various rhythmic activities while subjected to audible and visual stimulus. A frequency-domain load model characterizing crowd-rhythmic activities is established in Chapter 4, comprising a spectral load model for a single person, combined with coordination factors for multiple individuals. The procedure to identify the crowd model parameters is detailed afterwards and applied to laboratory measurements for four investigated rhythmic activities. The developed models are then validated and their scope extended in Chapter 5, based on experiments realized on a full-scale floor. These crowd load models are then compared with existing models in the literature and used in Chapter 6 to propose design-oriented methods for the evaluation of floor responses due to crowd-rhythmic activities.