Predicción analítica, efectos, mitigación y límites de aceptación de las vibraciones originadas por la actividad humana

Title

Predicción analítica, efectos, mitigación y límites de aceptación de las vibraciones originadas por la actividad humana

Contributor

Bertero, Raúl D.

Publisher

Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería

Date

2019-06-03

Extent

xiv, 213 p.

Abstract

Esta tesis presenta un estudio integrador de los componentes involucrados al abordar el análisis de las vibraciones causadas por actividades humanas que se transmiten, a través del suelo, a edificios e instalaciones. El enfoque adoptado para la predicción, propagación y efectos de las vibraciones es primordialmente analítico, con el objetivo de brindar medios para evaluar su impacto y recomendaciones para la toma de decisiones de los distintos actores de la sociedad. Los modelos de predicción desarrollados cubren parte del espectro de las actividades humanas que originan vibraciones: movimiento sincronizado de multitudes, tránsito y ferrocarriles. Estas fuentes se pueden considerar estadísticamente estacionarias bajo ciertas condiciones de duración y separación entre eventos. Esta hipótesis permite un análisis sintético de su propagación en el medio. El campo de desplazamientos se representa mediante las componentes superficiales de las ondas producidas por una carga dinámica en la superficie de un semiespacio isótropo y homogéneo. Éstas son conocidas como ondas de Rayleigh y su expresión admite una forma cerrada. La amplitud de las distorsiones producidas en el suelo se corresponde con una respuesta bajo un régimen viscoelástico. La validez de representar las vibraciones únicamente mediante estas ondas queda sujeta a las características dispersivas del suelo en cuestión y la distancia respecto a la fuente analizada, identificando así el campo de vibraciones cercano y lejano. El efecto de las vibraciones depende del entorno donde se desarrollan las actividades. La respuesta de personas, instalaciones, estructuras, contenidos y elementos no estructurales depende de la amplitud de las vibraciones y la relación entre la frecuencia de excitación y las frecuencias naturales correspondientes. A los modelos de respuesta estructural en el rango elástico y el modelo no lineal para la cinemática de contenidos, se integran normativas, guías de diseño y evaluación, códigos de práctica y literatura específica para definir valores de referencia y límites para las vibraciones. Los modelos se contrastan con la campaña de mediciones ejecutada. Se realizan estudios activos en un campo uniforme de gran extensión bajo fuentes impulsivas y periódicas para determinar las propiedades de propagación del suelo y la validez del campo de desplazamientos adoptado. Se comparan los modelos de predicción desarrollados con los registros, identificando sus capacidades, limitaciones y los parámetros que gobiernan la magnitud de las vibraciones y su atenuación. Se complementan con mediciones bajo otras actividades para analizar la exposición del medio. Las múltiples respuestas frente a las vibraciones en edificios desagregan el impacto de cada fuente en el entorno según su frecuencia de excitación. Idéntica dependencia tiene la eficacia de las medidas de mitigación. Se presentan lineamientos generales y estrategias de acción según la naturaleza de las vibraciones.