El marco legal existente en la mayoría de países desarrollados regula el impacto vibratorio de las actividades, en general, y de las relacionadas con el uso de infraestructuras, en particular. Esta legislación aparece no tanto por la posibilidad de causar daños estructurales, que también, como por la molestia que la vibración del entorno genera en las personas, a través de la vibración en sí misma y mediante el ruido radiado por las estructuras sujetas a vibración. Sin embargo, no es éste un problema fácil de afrontar y no son pocos los conflictos que aparecen y se solucionan -o no- en base al conocimiento previo basado en la experiencia y no en la ciencia.

Curvas de igual amplitud de vibración calculadas para la fase preliminar de proyecto

El Laboratorio de Ingeniería Acústica y Mecánica (LEAM), miembro de CIT UPC,  ofrece una solución, tanto para la fase preliminar, como para la fase de detalle del estudio en fase de proyecto. Para estudios preliminares se propone un modelo analítico de gran eficiencia en el cálculo que sin embargo no es simple en cuanto a su concepción y resultados, puesto que el modelo permite ya evaluar soluciones constructivas de vía adaptadas a la circulación y al terreno, que permita minimizar el número de edificios afectados o escoger la solución óptima entre coste de la solución y afectación. Una versión preliminar de este modelo se ha aplicado, en colaboración con el grupo de investigación GREVTAM del Departamento de Ingeniería Mecánica de la UPC, al estudio preliminar de la L9, dando como resultado un mapa de la línea de metro que localiza los edificios afectados y también el nivel de vibración en superficie libre, en forma de curvas de igual amplitud de vibración. Este último resultado es muy útil porque en caso de obra de nueva construcción, el gestor de la infraestructura puede suministrar este dato al promotor, recayendo sobre éste el cumplimiento de los requisitos en el interior de la edificación y liberando al gestor de cualquier responsabilidad en obra nueva.

Modelo 3D para el estudio en detalle

El impacto vibratorio causado por el paso de un ferrocarril depende de un gran número de variables: peso, velocidad y suspensión del material móvil, de la rugosidad de la rueda y del rail, de las características de la vía (si es o no balastrada,  del tipo de sujeción de carril…), del tipo de suelo y de la presencia de diferentes estratos, de la cimentación de la edificación y de las variables que definen su estructura… Es un problema complejo que tiene como consecuencia que actualmente no exista una metodología consensuada de cálculo de impacto vibratorio de una infraestructura. El enfoque de la evaluación también tiene que depender de la fase del trabajo, un ejemplo es el caso de la L9 del metro de Barcelona. Este proyecto de línea de ferrocarril suburbano tiene una longitud de más de 40 kms y atraviesa diferentes terrenos y, sobre todo, circula por debajo de infinidad de viviendas, todas diferentes. Se requiere entonces un estudio preliminar que sea capaz de localizar puntos de potencial incumplimiento a partir de un conjunto limitado de datos y mediante una metodología rápida de cálculo, que no simple. Localizados estos puntos debería analizarse en detalle, y utilizando toda la información disponible, si se confirma el incumplimiento y proponer en su caso la medida correctora pertinente.

El Laboratorio de Ingeniería Acústica y Mecánica (LEAM), miembro de CIT UPC, ofrece una solución, tanto para la fase preliminar, como para la fase de detalle del estudio en fase de proyecto. Para estudios preliminares se propone un modelo analítico de gran eficiencia en el cálculo que sin embargo no es simple en cuanto a su concepción y resultados, puesto que el modelo permite ya evaluar soluciones constructivas de vía adaptadas a la circulación y al terreno, que permita minimizar el número de edificios afectados o escoger la solución óptima entre coste de la solución y afectación. Una versión preliminar de este modelo se ha aplicado, en colaboración con el grupo de investigación GREVTAM del Departamento de Ingeniería Mecánica de la UPC, al estudio preliminar de la L9, dando como resultado un mapa de la línea de metro que localiza los edificios afectados y también el nivel de vibración en superficie libre, en forma de curvas de igual amplitud de vibración. Este último resultado es muy útil porque en caso de obra de nueva construcción, el gestor de la infraestructura puede suministrar este dato al promotor, recayendo sobre éste el cumplimiento de los requisitos en el interior de la edificación y liberando al gestor de cualquier responsabilidad en obra nueva.

Para estudios de detalle, LEAM UPC ofrece una solución híbrida que conjuga un modelo analítico de interacción entre el material rodante y la superestructura, y un modelo numérico mediante elementos finitos para el análisis de la propagación en terreno y estructuras. En función del tipo de problema que se afronte y de su geometría, el modelo FEM puede ser el típico 3D, con el consecuente consumo de recursos y coste, o un más novedoso 2,5D que reduce muy notablemente ambos consumos, sin sacrificar precisión en los resultados. Este último modelo se ha aplicado recientemente en el estudio de la medida correctora propuesta por un proveedor a un gestor de infraestructuras ante un problema de impacto vibratorio en el entorno de un cambio de vía. El proveedor aseguraba que su solución reduciría en 7dB el nivel de vibración en el entorno, mientras que el estudio de LEAM daba un incremento de 1dB. Al final, se instaló la solución y se verificó experimentalmente que el nivel vibratorio se incrementó en… 1 dB.

Jordi Romeu
Director del Laboratorio de Ingeniería Acústica y Mecánica (LEAM UPC)
Centro Miembro de CIT UPC