PASARELAS COLGANTES SOBRE EL RÍO UMEA (SWEDEN).

Si queremos medir niveles importantes de vibración , las pasarelas colgantes son un lugar ideal para conseguirlo. Su movimiento de vaivén característico con modos de vibración de frecuencias propias próximas a las de excitación (2 Hz en nuestro caso), las hacen idóneas para medir y valorar la sensación de inseguridad que produce en algunos transeuntes.

El efecto resonante al atravesar las pasarela (alertado con letreros de máximo número de personas permitidas simultáneamente), es evidente, y con el paso de una sola persona supera los límites de aceleración recomendables produciendo sensación de inseguridad en algunas personas , aunque se usen en excursiones «aventureras». (no olvidemos el uso de superficies acristaladas en pisos de algunas pasarelas turísticas en puentes de Londres o en el Cañón del Colorado para provocar sensación de «inseguridad» como reclamo turístico).

Colaboración IQS Eng.

MILLENIUM BRIDGE: Two decades after.

El caso más conocido y estudiado de vibración inducida por personas en tránsito en una pasarela peatonal
(The «Wobbly Bridge», London).

En el Congreso Foodbridge 2002 de París fue (junto al caso del puente de Solferino de la ciudad organizadora*) el tema más comentado y estudiado por su reciente clausura el día de la inaguración, su posterior reparación y reapertura por aquellas fechas, reflejada en todos los medios de comunicación y cuyo video del «fenómeno» se encuentra fácilmente internet. https://youtu.be/eAXVa__XWZ8

Se describen aceleraciones laterales de 0,25 g, desplazamientos de 70 mm en unas frecuencias en torno a 1 Hz (con las dinamic-videotools desarrolladas por IQS puede estimarse frecuencias laterales de forma más precisa).

Distintos tipos de soluciones aplicadas basadas en la colocación de numerosos amortiguadores viscosos (vertical, pier and chevron dampers ) y sistemas masa-muelle-dump (SDOFs en tablero para control de la dirección vertical). Con ello el amortiguamiento crítico pasó del 0,5 al 20 %)

Al principio surgieron estudios de resonancia lateral del puente basados en el fenómeno «lock-in» o sincronización de la gente en tránsito como causa principal, que han sido desplazados por estudios que consideran la sincronización una consecuencia que puede ser provocada por un número elevado de personas caminando aleatoriamente. (Kuramoto vs. Josephson )

La normativa durante los últimos años ha incorporado más consideraciones y restricciones, especialmente frente a movimientos laterales protegiendose de la aparición de este fenómeno, haciendo hincapie en la influencia del número de personas en tránsito.

SETRA, EUROCODE, ISO, HIVOSS, AISC. BS, AASHTO, poseen reglamentos que han evolucionado estos temas, sin que ello entre en contradicción con las recomendaciones recopiladas por Bachmann en el pasado siglo.

Realizando una medición en el vano central actualmente, con un tránsito de gente «habitual» (inferior a 0,5 personas//m2, muy lejos de las 2000 personas o 1,5 personas/m2 que estima que ocuparon simultáneamente la pasarela el primer día de apertura o en la prueba de carga dinámica final previa a su reapertura después de su reparación) con unos 20 años en servicio pueden observarse varias cosas:

  • Las oscilaciones transversales son débiles ((gráficas rojas) debido seguramente a la buena actuación de los amortiguadores), parecidas a las obtenidas en las pruebas de reapertura (0,006 g) y predominando ahora los movimientos verticales (gráficas blancas).
  • Se aprecian frecuencias asociadas al caminar de las personas (1,79 Hz y algunos de sus otros n-modos, siendo los niveles de aceleración algo superiores a los previstos (posible influencia de variaciones tensionales en cables, pérdida eficiencia amortiguadores y SDOFs, alteraciones del funcionamiento de juntas y uniones y otros elementos a controlar adecuadamente dentro de los planes de mantenimiento), pero aún inferiores a los valores recomendativos (a< 0,1 g).
  • Aún pudiendo realizar más pruebas de carga sobre el prototipo «real», la prognosis mediante modelos de cálculo continua siendo un tema en evolución con incertidumbres, pero que no debe olvidar que la proximidad de las frecuencias de excitación inducidas por ser humano y las frecuencias propias de las estructuras asociadas a su rigidez y condiciones de contorno, acompañadas por el «incierto» aumento de niveles que provoca el número de personas en tránsito (sincronizado o aleatorio puede ser un valor crítico) son los inputs fundamentales.
  • La nueva normativa, igual que en el campo de las vibraciones en general, apunta a limitaciones cada vez más restrictivas ( limitaciones de los valores admisibles de aceleración para distintos rangos de frecuencia) basadas en criterios con un peso cada vez más psicológico. Durante la prueba actual, para valores relativamente bajos algunas personas manifestaron sensación de «inseguridad» (0,01 g ya es perceptible para la mayoría) mientras que otras se divierten experimentando aceleraciones que superan los 5 g en otras «estructuras». Los criterios estructurales, al ser más «impersonales» pueden seguir utilizando un enfoque difícil de resolver, pero más tradicional.

*En Footbridge 2002 (París) se presentó una ponencia que incluía pruebas dinámicas en un puente fabricado en fibroplástico diseñado por P-Delta de Barcelona realizadas por J. Terzán, Ingeniero autor de este escrito y de su trabajo de campo.

CONTROL TENSIONAL CERCHAS JAWERTH

De nuevo hemos procedido a controlar el estado tensional de la estructura emblemática y singular de cerchas Jawerth de la cubierta del antiguo delfinario, pendiente de su reutilización, dentro del plan de mantenimiento que realiza ACSA- SORIGUÉ para BMS en el Parque Zoológico de Barcelona.

Al método de cuerda vibrante (herramienta principal) basado en el registro de frecuencias de vibración de los cables con ayuda de acelerómetros de precisión tradicionalmente usado desde hace más de 15 años , hemos incorporado en estos últimos años técnicas de tensimetría mecánica ( y óptica próximamente) diseñadas especialmente para este tipo de estructuras, que ha permitido contrastar medidas de forma satisfactoria.

Este tipo de trabajos permite controlar y analizar redistribuciones tensionales de los cables a lo largo de los años.

ATENUACIÓN VIBROACÚSTICA EN EDIFICIOS ANTIGUOS

Se da el caso de edificios que fueron construidos a principios del siglo XX, con anterioridad incluso a la puesta en servicio de líneas ferroviarias de vía estrecha construidas a muy poca distancia de las viviendas.

Estos edificios, algunos catalogados, suelen ser de baja impedancia (poca altura, poca rigidez y poco peso) con fachadas, medianeras y paredes de fábrica de ladrillo, forjados unidireccionales (viguetas de madera o acero) y cimentaciones de mampostería .

Las alternativas de reforma son limitadas, ya que aislar la estructura entre medianeras es muy complicado,. las posibilidades pasan por aumentar la impedancia de la cimentación (losa) y de los forjados (forjados mixtos con hormigón de aportación) que permita disminuir los valores inducidos por tramos de vías que por otro lado también acusan el paso del tiempo y son fuente de niveles vibroacústicos elevados.

El diseño de una doble fachada mejora sustancialmente las condiciones acústicas de la vivienda y reduce los valores de inmisión a parámetros normativos.

El proyecto de reforma ha sido realizado por el despacho de 0W ARQUITECTES para una vivienda de Sant Vicenç dels Horts próxima al trazado de FGC.

PROGNOSIS Y CONTROL VIBRACIONES NOU EDIFICI MUNICIPAL A PLAÇA SARRIÀ (BCN)

Prognosis complicada, dada la complejidad de la cimentación del edificio que se encuentra atravesada por una tramo curvo del túnel de ferrocarril de FGC (L12).

El estudio preliminar, revisado tras después de un tiempo transcurrido desde el proyecto inicial, y las medidas evolutivas han de permitir minimizar el efecto de las vibraciones inducidas por el paso de trenes mediante la adopción de medidas preventivas para el control de niveles de vibración en el edificio (losas flotantes, forjados tampón postesados de alta impedancia, acoplamiento al terreno aislado de la cimentación respecto al túnel, aislamiento de vías etc)

Campaña de medidas de nivel de vibración en fase cimentación

En esta obra intervienen, entre otros:

BIMSA, propiedad (cliente).

FGC , explotación infraestructuras ferroviarias colindantes.

ACOSTA INGENIEROS. aislamiento de vías.

OP. Team, proyectistas

MANEL ARGUIJO, cálculo de estructuras

MASTERPLAN S.L., project managers

COPISA, constructora

VSL, técnica postesados

AMC, CDM, soluciones de aislamiento muelle-elastómero

ESCUELA EN DÜSSELDORF. DIN 4150

En una colaboración con GINA ARQUITECTURA, de aislamiento edificios con muelles de vibraciones inducidas por trenes, en la que intervienen equipos de ingenieros ingleses y fundamentalmente austriacos (EBNER ZT GmbH), con un edificio a construir en Düsseldorf (Alemania) podemos darnos cuenta una vez mas de la diferencias normativas internacionales (ya comentamos que también se dan en ocasiones variaciones normativas locales significativas dentro de un mismo país).

Las tablas (fuente RIVES), permiten observar las principales diferencias, que hacen difícil las comparaciones entre medidas realizadas bajo los criterios de diferentes normas internacionales (KD values vs Law p.e.) e interpretar sus valores de admisibilidad de una forma precisa.