Análisis de la transmisión de vibraciones originadas en túneles utilizando el programa Plaxis

Abstract

Debido al gran crecimiento urbano que han experimentado las grandes ciudades, ha sido necesario recurrir a nuevas alternativas que permitan resolver algunos de los problemas asociados a este crecimiento. Por esta razón ha aumentado la construcción de infraestructuras ferroviarias subterráneas, este aumento se traduce en un bienestar en la sociedad, debido a que este medio de transporte masivo es ambientalmente más seguro y el tiempo de viaje es relativamente más corto comparado con otros medios. Sin embargo, las líneas férreas en zonas urbanas generan al paso de un tren ondas de vibración, las cuales se propagan a través del medio sólido (terreno) y alcanzan instalaciones y edificios. Estas vibraciones pueden provocar alteraciones en el bienestar de las personas y en el funcionamiento de aparatos y equipos. Tradicionalmente el análisis de la transmisión de estas vibraciones se ha venido realizando mediante métodos semi-empíricos que no tenían en cuenta la geometría real del problema ni las propiedades de los diferentes materiales. El planteamiento propuesto para el desarrollo de la tesis, es crear un modelo de elementos finitos en el cual se simula la carga oscilatoria transmitida por el tren a la plataforma y como se propagan las vibraciones que causa ésta carga por toda la vía y el medio hasta llegar a la superficie. Para realizar el estudio se ha utilizado como herramienta de modelación el programa Plaxis 2D módulo dinámico, creando varios modelos con diferentes geometrías y métodos de construcción del túnel de vía férrea. Además se ha realizado un análisis paramétrico con el fin de conocer la influencia de parámetros como los coeficientes de Rayleigh y la rigidez del suelo en la transmisión de las ondas. Los resultados obtenidos en los modelos nos permiten concluir que la profundidad a la que se encuentre el túnel jugará un papel importante en el nivel en el que llegan las vibraciones a la superficie, tomando en cuenta que a mayor profundidad del túnel, las vibraciones en la superficie son menores. También se ha podido observar que en los casos modelados, los resultados de aceleración de las ondas vibratorias se mantienen por debajo de los umbrales especificados por las normas para el confort y bienestar de las personas. Finalmente se ha comprobado que el empleo del módulo dinámico del programa PLAXIS puede ser una herramienta útil para el estudio de la transmisión de vibraciones originadas en túneles.