Estudio de factores que afectan a la percepción de las vibraciones inducidas por los ocupantes en estructuras ligeras

Resumen

En los últimos años, la arquitectura y la ingeniería moderna han experimentado significativos avances tecnológicos fruto del empleo de nuevas tecnologías constructivas y del uso de innovadores materiales. Dicha evolución ha permitido, entre otras cosas, aumentar la presencia en nuestro entorno de estructuras ligeras y esbeltas con mayor sensibilidad a factores externos, como los meteorológicos o el tránsito de las personas, en el caso de las pasarelas peatonales. En estas últimas construcciones como consecuencia de dicha sensibilidad se puede llegar a producir en determinadas circunstancias una notable disminución del confort de los usuarios y al mismo tiempo afectar a las condiciones funcionales de la estructura. Ante tales situaciones, en el presente trabajo se estudia el empleo de nuevos materiales flexibles como pavimento en la superficie transitable de pasarelas peatonales, buscando conocer, por un lado, cómo afecta a la percepción de los fenómenos vibratorios por parte de los peatones -faceta subjetiva- y, por otro lado, si influyen en la excitación dinámica que recibe la pasarela debida al tránsito peatonal -faceta objetiva-. El objetivo principal de esta tesis es, por consiguiente, la valoración subjetiva de la percepción y cuantificación objetiva de las vibraciones en pasarelas peatonales con propensión a vibrar, al colocar en su superficie transitable materiales flexibles viscoelásticos. Concretamente se estudian los pavimentos a base de gránulos de neumático aglomerados con resinas y las espumas (foam) tipo EVA751. A tal efecto, se ha llevado a cabo la caracterización de las dos estructuras sobre las que se han realizado los estudios. La primera de ellas es la pasarela peatonal ¿Doctor Pedro Gómez Bosque¿2 (pPGB en adelante), recientemente construida sobre el río Pisuerga en Valladolid capital. La segunda es la pasarela de laboratorio ¿Warwick Bridge¿3 (pWB en adelante) ubicada en el Departamento de Estructuras de la Universidad de Warwick en Inglaterra. Igualmente, se ha llevado a cabo la caracterización mecánica, tanto dinámica como estática, de los materiales planteados para la superficie transitable de las pasarelas objeto de estudio, con la finalidad de entender su comportamiento y ver la posible influencia sobre el usuario. Además de la caracterización de las pasarelas, se ha creído necesario tener un mejor entendimiento de la pisada humana, por lo que se han realizado ensayos para su caracterización tanto sobre suelo rígido como con los recubrimientos característicos bajo estudio. Por otro lado, para aislar la posible interacción (consciente o inconsciente) del sujeto con el medio por el que transita, se ha simulado la pisada usando un actuador inercial. Con estos datos, se ha planteado la caracterización de la marcha y la influencia del material viscoelástico como pavimento de estructuras esbeltas. Como valoración subjetiva de la serviciabilidad, sobre las dos pasarelas adecuadamente sensorizadas, se han realizado ensayos con la colaboración de un conjunto de usuarios a quienes se les ha pedido rellenar un cuestionario tras el experimento, con la finalidad de recopilar datos relacionados con la cuantía en que sentían las vibraciones al transitar sobre diferentes superficies. Los estudios se han realizado teniendo en cuenta las normativas nacionales e internacionales, recomendaciones y guías de diseño existentes que dan pautas para estimar la incomodidad mediante distintos indicadores. Con toda la información obtenida se ha valorado la relación entre la flexibilidad del pavimento, las características dinámicas de las pasarelas y las sensaciones de sus usuarios en cuanto a la percepción de vibraciones. La presente tesis tiene como aportación principal el proporcionar una visión novedosa del análisis de la percepción de las vibraciones en estructuras esbeltas peatonales cuando se emplean superficies transitables viscoelásticas, considerando a tal efecto tanto datos objetivos derivados del estudio de las curvas obtenidas de la sensorización de las estructuras tomadas como modelo y del análisis de la marcha (registrada mediante acelerómetros o sistemas ópticos), así como una vertiente subjetiva a partir de una serie de encuestas a los usuarios. La interrelación de ambas disciplinas permite obtener conclusiones más detalladas a las existentes en la actualidad acerca de la conveniencia de utilizar determinados materiales viscoelásticos como solución para el confort durante el tránsito de los viandantes. Como aportación más relevante se podría mencionar que alterar la flexibilidad del pavimento mediante el uso de recubrimientos de diferente naturaleza como alfombras, moquetas, espumas en interiores, o aglomerados de caucho en exteriores, es una medida viable que, sin afectar a las propiedades estructurales, hace que la apreciación de los usuarios sea distinta. Con pavimentos flexibles, aunque las aceleraciones aumenten al hundirse dicho pavimento bajo los pies, el movimiento de la estructura queda enmascarado y hace que, en líneas generales, no se noten tanto las vibraciones durante el tránsito del sujeto. Se hace notar que andar por pavimentos flexibles puede, en general, no resultar tan cómodo como por los tradicionales pavimentos rígidos pero puede tener un efecto beneficioso a modo de filtro cuando el suelo vibra.