Arxiu mensual: març de 2014

Ferrocarrils i vibracions

El marc legal existent en la majoria de països desenvolupats regula l’impacte vibratori de les activitats, en general, i de les relacionades amb l’ús d’infraestructures, en particular. Aquesta legislació apareix no tant per la possibilitat de causar danys estructurals, que també, com per la molèstia que la vibració de l’entorn genera en les persones, a través de la vibració en si mateixa i mitjançant el soroll radiat per les estructures subjectes a vibració. No obstant això , no és aquest un problema fàcil d’afrontar i no són pocs els conflictes que apareixen i es solucionen -o no- sobre la base del coneixement previ basat en l’experiència i no en la ciència.

Ferrocarrriles y vibraciones I

Corbes d’igual amplitud de vibració calculades per a la fase preliminar de projecte

L’impacte vibratori causat pel pas d’un ferrocarril depèn d’un gran nombre de variables: pes, velocitat i suspensió del material mòbil, de la rugositat de la roda i del rail, de les característiques de la via (si és o no balastrada, del tipus de subjecció de carril…), del tipus de sòl i de la presència de diferents estrats, de la fonamentació de l’edificació i de les variables que defineixen la seva estructura… És un problema complex que té com a conseqüència que actualment no hi hagi una metodologia consensuada de càlcul d’impacte vibratori d’una infraestructura. L’enfocament de l’avaluació també ha de dependre de la fase del treball, un exemple és el cas de la L9 del metro de Barcelona. Aquest projecte de línia de ferrocarril suburbà té una longitud de més de 40 km i travessa diferents terrenys i, sobretot, circula per sota d’infinitat d’habitatges, tots diferents. Es requereix llavors un estudi preliminar que sigui capaç de localitzar punts de potencial incompliment a partir d’un conjunt limitat de dades, i mitjançant una metodologia ràpida de càlcul, que no simple. Localitzats aquests punts s’hauria d’analitzar en detall, i utilitzant tota la informació disponible, si es confirma l’incompliment i proposar si s’escau, la mesura correctora pertinent.

Ferrocarriles y vibraciones II

Model 3D per a estudi de detall

El Laboratori d’Enginyeria Acústica i Mecànica (LEAM) , membre de CIT UPC, ofereix una solució, tant per a la fase preliminar, com per a la fase de detall de l’estudi en fase de projecte. Per a estudis preliminars es proposa un model analític de gran eficiència en el càlcul que no obstant això, no és simple quant a la seva concepció i resultats, ja que el model permet ja avaluar solucions constructives de via adaptades a la circulació i al terreny, que permeti minimitzar el nombre d’edificis afectats o escollir la solució òptima entre cost de la solució i afectació. Una versió preliminar d’aquest model s’ha aplicat , en col·laboració amb el grup de recerca GREVTAM del Departament d’Enginyeria Mecànica de la UPC, a l’estudi preliminar de l’L9, donant com a resultat un mapa de la línia de metro que localitza els edificis afectats i també el nivell de vibració en superfície lliure, en forma de corbes d’igual amplitud de vibració. Aquest últim resultat és molt útil perquè en cas d’obra de nova construcció, el gestor de la infraestructura pot subministrar aquesta dada al promotor, recaient sobre aquest el compliment dels requisits en l’interior de l’edificació i alliberant al gestor de qualsevol responsabilitat en obra nova.

Per a estudis de detall, LEAM UPC ofereix una solució híbrida que conjuga un model analític d’interacció entre el material rodant i la superestructura, i un model numèric mitjançant elements finits per a l’anàlisi de la propagació en terreny i estructures. En funció del tipus de problema que s’afronti i de la seva geometria, el model FEM pot ser el típic 3D, amb el conseqüent consum de recursos i cost, o més nou 2,5 D que redueix molt notablement ambdós consums, sense sacrificar precisió en els resultats. Aquest últim model s’ha aplicat recentment en l’estudi de la mesura correctora proposada per un proveïdor a un gestor d’infraestructures davant d’un problema d’impacte vibratori en l’entorn d’un canvi de via. El proveïdor assegurava que la seva solució reduiria en 7dB el nivell de vibració en l’entorn, mentre que l’estudi de LEAM donava un increment d’1 dB. Al final, es va instal·lar la solució i es va verificar experimentalment que el nivell vibratori es va incrementar en… 1 dB.