Solange Mijares

7/24/2019 Solange Mijares

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UNIVERSIDAD SIMN BOLVARDECANATO DE ESTUDIOS PROFESIONALESCOORDINACIN DE INGENIERA GEOFSICA

ANLISIS DE VIBRACIONES NATURALES PARA LA CARACTERIZACIN DE

SITIO EN RUTAS DE TRANSPORTE MASIVO.

Por:

Solange Caterinth Mijares Fernndez

INFORME DE PASANTA

Presentado ante la Ilustre Universidad Simn Bolvarcomo requisito parcial para optar al ttulo deIngeniero Geofsico

Sartenejas, Octubre de 2012


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UNIVERSIDAD SIMN BOLVAR

DECANATO DE ESTUDIOS PROFESIONALESCOORDINACIN DE INGENIERA GEOFSICA

ANLISIS DE VIBRACIONES NATURALES PARA LA CARACTERIZACIN DESITIO EN RUTAS DE TRANSPORTE MASIVO.

Por:


Realizado con la asesora de:

Tutor Acadmico: Dra. Milagrosa AldanaTutor Industrial: M.Sc. Aldo Cataldi

INFORME DE PASANTA

Presentado ante la Ilustre Universidad Simn Bolvarcomo requisito parcial para optar al ttulo de

Ingeniero Geofsico

Sartenejas, Octubre de 2012


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ANLISIS DE VIBRACIONES PARA LA CARACTERIZACIN DE SITIO EN RUTAS

DE TRANSPORTE MASIVO.

Por:


RESUMEN

En la ciudad de Quito, Ecuador se realizaron mediciones de vibraciones naturales con la

finalidad de estudiar la respuesta dinmica de sitio. Para lograr este objetivo se hizo un anlisis

espacial de la variacin del parmetro de perodo fundamental, basado en la metodologa de

Nakamura (relacin H/V). Paralelamente se realiz el monitoreo de vibraciones, con la finalidad

de discriminar el grado de posible afectacin que los trabajos de construccin pudiesen tener con

respecto a los seres humanos y a las estructuras circundantes.

Las mediciones se efectuaron cada 100 m a lo largo de la ruta del metro, que atravesar

toda la ciudad y tendr un recorrido aproximado de 27 Km. Se realiz la caracterizacin de sitio

correlacionando los valores de periodos fundamentales obtenidos, con la geologa y topografa de

la zona y con estudios previamente realizados de Downhole, del cual se derivan valores de Vs30

y Vs400. Los valores de Downhole fueron congruentes con los resultados arrojados por las

mediciones de vibraciones naturales; los cuales indicaron valores de periodos que oscilan entre

los 0.15 s y 0.46 s. A partir de estos se visualizan los cambios de litologas y la transicin entre

sedimentos blandos y duros. De igual manera se determin el grado de afectacin por

vibraciones, en el cual todos los valores fueron menores a 0.63 KB (lmite de percepcin

apreciable).


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A mis padres Soledad y Antonio, son lo ms grande que DIOS me ha dado.

A mi ta Sonia por siempre estar ah; a mi to Arturo por cuidarme siempre y en especial a mi

nuevo angelito mi mam Aida, los amo a todos!!!


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AGRADECIMIENTOS

En primer lugar, quiero agradecerle a Dios, a la Virgen y a mi Jos Gregorio Hernndez

por todas las cosas que me han dado, por regalarme una familia tan bella y por nuncaabandonarme.

A mis papis, por siempre estar ah cuando ms lo necesito, por guiarme, por consentirme

y por darme una palabra de aliento cada vez que la requiero; sin ustedes no sera nadie.

Mami: eres lo mximo, te amo grande aunque pocas veces te lo diga, eres mi Sol

gigante!. Pito: eres el papi ms bello y comprensivo de todos, nunca cambies. Gracias a los dos

por amarme y hacerme una persona de bien, no hay palabras para describir lo que siento por

ustedes. Este logro es para y por ustedes!!

Gracias a toda mi familia, en especial a mi ta Sonia por siempre ser tan especial conmigo,

a mi to Gustavo, a mis primitos adorados Gusmary y Gustavo Andrs. A mi pap Luis y mam

Aida por ser mis segundos padres cuando estaba pequea. A Luisito, Meily y mi Chino bello

(Christopher), ahora tenemos un angelito en el cielo que nos est cuidando! A Janet, Sami y

Elas gracias por ser parte de mi familia. Los quiero a todos, este logro tambin es para ustedes!

A la Universidad Simn Bolvar por permitirme crecer como persona y formarme comoprofesional. A todas las personas que marcaron mi vida dentro de ella; Jerson gracias por ser mi

amigo y siempre resolver mis dudas, Carlitos que adems fue mi gran compaero de pasantas,

Mafer, Dignorah, Magdelin, Alejandro, Jormary, Brian, Roxana, Evelyn, Argenis, Marcos, Julio,

Armando, Carlo, Lourdes, Chaparro, Giovanna, ngel, Manuel, Pedro, Rebeca, Miguel, Luis,

Maga, Abelardo; que grato haber compartido con ustedes esta gran experiencia de vida.

A todos los profesores de la USB, por ser formadores de grandes profesionales, en

especial a mi tutora Milagrosa, por su confianza y dedicacin.A TRX Consulting, por darme la oportunidad de crecer profesionalmente, al seor Aldo

por creer en los estudiantes de la Bolvar; a Jorge, Hctor, Liliana y Dayana por su paciencia y

sus consejos.

Mil gracias a todos por acompaarme en este viaje!


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3.2.1 Instrumentacin .............................................................................................................23

3.2.2 Diseo de la Adquisicin ...............................................................................................24

3.2.3 Parmetros de Adquisicin ............................................................................................24

3.2.4 Software de Adquisicin................................................................................................24

3.3 Procesamiento de los Datos ..................................................................................................27

3.3.1 Periodo Fundamental .....................................................................................................27

3.3.2 Monitoreo de Vibraciones .............................................................................................31

CAPTULO 4 ............................................................................................................................33

ANLISIS Y RESULTADOS ...................................................................................................33

4.1 Periodo Fundamental............................................................................................................33

4.2 Monitoreo de Vibraciones ....................................................................................................42

4.2.1 Control de vibraciones en reas urbanas, afectacin a edificios ......................................42

4.2.2 Control de vibraciones en reas urbanas, afectacin a humanos .....................................43

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ..........................................................................45

REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS ........................................................................................48

ANEXO 1 .................................................................................................................................52

ANEXO 2 ..................................................................................................................................55

ANEXO 3 ..................................................................................................................................59

ANEXO 4 ..................................................................................................................................60


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NDICE DE FIGURAS

Figura 1.1 Modelo de Propagacin de ondas P y S. ..................................................................... 5

Figura 1.2 Modelo de Propagacin de ondas Love y Rayleigh. .................................................... 5

Figura 2.1 Ubicacin Geogrfica del rea de Estudio; Quito, Ecuador. ......................................15

Figura 2.2 Mapa Poltico de la Repblica del Ecuador................................................................16

Figura 2.3 Divisin Parroquial de Distrito Metropolitano de Quito ............................................17

Figura 2.4 Mapa Geolgico de la ciudad de Quito. .....................................................................21

Figura 3.1 Equipo empleado durante la adquisicin de los registros ...........................................23

Figura 3.2 Ubicacin de los puntos de adquisicin a lo largo de la ruta del tren ..........................26

Figura 3.3 Ventana de inicio del Programa View2002. ...............................................................27

Figura 3.4 Ventana Principal del programa View2002, donde se observa cada uno de los canales

del velocmetro. .........................................................................................................................28

Figura 3.5 Espectro de amplitud vs. Frecuencia antes del suavizado ...........................................29

Figura 3.6 Espectro de amplitud vs. Frecuencia despus del suavizado.......................................29

Figura 3.7 Ventana correspondiente a la obtencin de la frecuencia fundamental del sitio

posterior al clculo del radio de H/V ..........................................................................................30

Figura 3.8 Ventana del programa View2002 de donde se obtiene el valor de velocidad pico de

propagacin ...............................................................................................................................31

Figura 3.9 Ventana del programa View2002 de donde se obtienen los valores de KB ................32

Figura 4.1 Perfil topogrfico, posicin pilas (arriba), perodo fundamental (abajo) en funcin de

la progresiva ..............................................................................................................................34

Figura 4.2 Valores de Vs30 y clasificacin de suelos segn la norma IBC. (Tomado de TRX

Consulting) ................................................................................................................................35

Figura 4.3 Mapa de Isoperiodos a lo largo de la ruta de estudio ..................................................37

4.4 Correlacin de Gmx, Vs30, Clasificacin de suelos segn norma IBC, Periodo fundamental

y Topografa. .............................................................................................................................41

Figura 4.5 Valores picos medidos con la norma relativa a afectacin edificios, diferenciados

segn las zonas de medicin. (Norma DIN4150/3: Control de vibraciones en reas urbanas,

afectacin a edificios) ................................................................................................................42

Figura 4.6 Grado de afectacin a humanos en funcin de la progresiva. (Norma DIN4150/2:

Control de vibraciones en reas urbanas, afectacin a humanos) ................................................44


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NDICE DE TABLAS

Tabla 1.1 (DIN 4150 / 2) Relacin entre valores KB y la percepcin humana de vibraciones ...... 9

Tabla 3.1 Filtros que se pueden aplicar a los registros de vibraciones naturales. .........................25

Tabla 4.1 Puntos crticos que se encuentran al borde del lmite de afectacin a edificios sensibles

..................................................................................................................................................43


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El perodo fundamental permite evaluar la vulnerabilidad del suelo ante eventos ssmicos

y, as, tomar decisiones en cuanto a los planes de diseo de estructuras, en conjunto con las

normas gubernamentales de construccin (Maroo, 2009).

Mediante mtodos ssmicos es posible determinar las propiedades dinmicas del suelo, las

velocidades y espesores de capas superficiales alteradas y la profundidad del terreno sano, lo cual

es de suma importancia en la prctica geotcnica (Arlandi, 2005). En Venezuela se han llevado a

cabo diversos estudios como, por ejemplo, el realizado por Cuadra (2007) y Vasquez (2008), en

los cuales se combinan Vibraciones Naturales con mediciones de Refraccin por Microtremores

(ReMi) para la caracterizacin ssmica de sitio. Estos estudios concluyen, entre otros aspectos,

que el periodo fundamental se encuentra estrechamente ligado al espesor de sedimentos, la

profundidad del estrato rocoso y el tipo de sedimentos. Por ello esta tcnica resulta un mtodoconfiable para la caracterizacin de sitio. Sin embargo, diversos autores indican que el mtodo de

Nakamura (relacin H/V) presenta vacos tericos, ya que no aclara qu componente horizontal

considera para calcular el cociente espectral (Rosales, 2001).

El anlisis de microtremores se emplea principalmente para la caracterizacin de sitio, en

la que se aplica la microzonificacin ssmica y se estudian propiedades dinmicas del suelo tales

como: perodo de vibracin fundamental del suelo, factor de amplificacin y velocidad de onda

smica entre otros. (Maroo, 2009). Para ello, existen mtodos pasivos y mtodos activos. Losmtodos pasivos requieren de arreglos instrumentales aleatorios en superficie, con instrumentos

de una componente vertical o de las tres componentes de movimiento. En los mtodos activos se

requiere un arreglo en superficie alineado con una fuente impulsiva que genera ondas

superficiales, permitiendo as el estudio de mayores profundidades (Flores et al., 2004).

La determinacin del contacto entre la roca alterada y la roca sana es un dato

imprescindible para abordar estudios de estabilidad y riesgo geolgico, adems de determinar los

parmetros a usar en la planificacin de las obras (e.g. profundidad del pilotaje, mtodo de

excavado) (Arlandi, 2005).

En el presente proyecto se realiza el estudio de las caractersticas dinmicas del suelo de

la ciudad de Quito, Ecuador; a travs de mediciones de ssmica pasiva. El estudio consiste en el


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anlisis de Vibraciones Ambientales a travs del mtodo de Nakamura (H/V) con el propsito de

aportar la informacin necesaria para la caracterizacin de suelos, as como el riego geolgico

presente en los trabajos de construccin de la primera lnea de Metro de Quito.

Para ello se utilizaron los datos del levantamiento de alrededor de 220 estaciones de

Vibraciones Naturales, se realiz Refraccin por Microtremores y 45 ensayos Down Hole a lo

largo de los 22Km de ruta y que posteriormente fueron correlacionados con estudios geolgicos

previos del rea.

El proyecto SESAME (2004), proporciona las recomendaciones de adquisicin en donde

se especifica los tiempos, los escenarios y distribucin de las estaciones de medicin. Tambin,

denota el procesamiento y las condiciones que se deben cumplir para obtener resultados fiables a

travs del mtodo de periodos fundamentales.

De igual manera se utilizaron como normativas base el Cdigo Internacional de la

Construccin (Intenational Building Code IBC-2003) y el Cdigo Ecuatoriano de Construccin

(CEC-2002) para la clasificacin suelo-roca, de acuerdo a los valores de Vs30 suministrados.

Este trabajo de pasantas fue realizado en la empresa TRX Consulting C.A. en el ao

2011, bajo la exigencia de la Unidad de Negocios Metro de Quito (UNMQ) para la construccinde la ruta del tren.


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CAPTULO 1

MARCO TERICO

1.1 Ondas Ssmicas

Las ondas ssmicas son oscilaciones que se propagan desde una fuente denominada

hipocentro a travs de un medio material elstico que puede ser slido o lquido transportandoenerga mecnica. Se clasifican en Corpreas y Superficiales. Las Corpreas viajan por el interior

de la Tierra y se clasifican en Primarias (P) y Secundarias (S). Las Superficiales, como su nombre

lo indica, se desplazan por la superficie del planeta y se dividen en Ondas Love (L) y Ondas

Rayleigh (R) (FUNVISIS, 2002).

1.1.1 Ondas Ssmicas Corporales

Las ondas ssmicas corporales estn definidas como ondas elsticas que se propagan en elinterior de la Tierra y son la fuente de informacin usada para representar el interior de la Tierra,

ya que se propagan en todas las direcciones lejos de la fuente (Linares, 2005). Existen dos clases

de ondas corporales conocidas como ondas P y ondas S (ver figura 1.1).

Las ondas P, tambin llamadas ondas longitudinales, primarias, de compresin o de

empuje. Son las ondas ms importantes en la exploracin ssmica y se generan a partir de la

oscilacin de partculas de suelo, por procesos de compresin y dilatacin con respecto a un

punto fijo en la direccin de propagacin (Vsquez, 2008).

Las Ondas S,conocidas como ondas transversales, secundarias o de corte; ocurren por el

movimiento de las partculas perpendicular a la direccin de propagacin. Las ondas S pueden

viajar nicamente a travs de slidos debido a que los lquidos no pueden soportar esfuerzos de

corte (Vsquez, 2008).


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Figura 1.1 Modelo de Propagacin de ondas P y S. (Tomado de http://www.funvisis.gob.ve/)

1.1.2 Ondas Ssmicas Superficiales

Las Ondas Superficiales viajan sobre la superficie de la Tierra y se desplazan a menor

velocidad que las ondas de cuerpo. Son las ondas ssmicas ms destructivas, debido a que su baja

frecuencia provoca que las estructuras entren en resonancia con mayor facilidad que las ondas de

cuerpo (Cuadra, 2007). Se distinguen dos tipos de ondas superficiales, ondas Rayleigh y ondas

Love (Figura 1.2).

Las Ondas Lovese originan cuando el movimiento de las partculas es perpendicular a la

direccin de propagacin de la perturbacin; se producen en la interfaz de dos medios con

propiedades mecnicas diferentes (Maroo, 2009).

LasOndas Rayleigh viajan a lo largo de la superficie libre de la Tierra, producen una

perturbacin elptica retrograda, pero recorren la misma trayectoria que las corpreas y sus

amplitudes disminuyen exponencialmente. Este tipo de ondas superficiales son utilizadas para

representar y caracterizar el subsuelo (Maroo, 2009).

Figura 1.2 Modelo de Propagacin de ondas Love y Rayleigh.

(Tomado de http://www.funvisis.gob.ve/)


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1.2 Vibraciones Naturales

Las vibraciones naturales o microtrepidaciones se definen como el movimiento oscilante

que hace una partcula alrededor de un punto fijo. Este movimiento, puede ser regular en

direccin, frecuencia y/o intensidad, o bien aleatorio. Las vibraciones pueden ser naturales,

inducidas por cambios de presin atmosfrica, tormentas, oleajes y fuentes naturales en general y

presentan perodos relativamente largos, de entre 2 y 3 segundos; o artificiales generadas debido

al funcionamiento de maquinaria como por ejemplo trenes, tractores, plantas de energa, etc.

stas ltimas generan ondas de perodos cortos (Vsquez, 2008).

El principal problema de las microtrepidaciones est ligado a que la respuesta evaluada es

lineal y para bajas amplitudes y bajas deformaciones de los suelos, caso contrario de sismos

intensos, que someten el suelo a largas deformaciones y respuesta dinmica no lineal (Pacheco,

2008).

1.3 Ruido Ssmico Ambiental

Los microtremores o ruido ambiental son agitaciones del suelo de baja amplitud, formadas

por ondas internas y superficiales que pueden ser generadas por fuentes naturales, como el viento

y las olas (vibraciones naturales), o producidas por fuentes de ruido artificial como el trfico

vehicular, plantas industriales y maquinaria pesada, entre otras (Paolini, 2006).

El ruido ssmico ambiental es considerado informacin irrelevante en muchos estudios

ssmicos; sin embargo para los estudios de ssmica pasiva, este ruido ssmico constituye la seal

de onda importante para determinar las caractersticas dinmicas del subsuelo (Pacheco, 2008).

El rango de periodo para medicin de microtremores es menor a 1 2 segundos. Sin

embargo, existen algunas excepciones donde los microtremores son de periodo mayor a 5

segundos debido a la existencia de sedimentos muy blandos (Seo, 1995).

En la actualidad, los microtremores son ampliamente usados para fines de

microzonificacin ssmica, uno de los aspectos que se toma en cuenta para establecer un sitio de

medicin de microtremores, es verificar antes que nada que se obtengan periodos estables y

variaciones cotidianas en amplitud de las vibraciones; adicionalmente tomar en cuenta

interferencias ocasionadas por estructuras enterradas. Una recomendacin para el xito de la

microzonificacin es buscar ciudades ruidosas (Giraldo et al., 1999).


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Las mediciones de microtremores tienen como propsitos principales:

Obtencin de periodo fundamental del suelo

Evaluacin de efectos de sitio

El monitoreo de vibraciones en estructuras y afectacin al ser humano. Obtencin de perfiles de velocidades de ondas ssmicas.

Las mediciones de los microtremores a travs de anlisis de vibraciones naturales son

estudios no invasivos ya que no requieren la utilizacin de fuentes explosivas, implementan

estaciones de mediciones temporales y se pueden cubrir grandes reas en poco tiempo. Adems

son muy verstiles ya que se pueden realizar en diversos sitios de la cuidad y a diferentes horas

del da sin interferir en el curso normal de la vida urbana (Cuadra, 2007).

1.4 Periodo Fundamental

Cada estructura posee un nico periodo natural o fundamental de vibracin, el cual es el

tiempo requerido para completar un ciclo de vibracin libre (Chopra, 1995). La rigidez y la altura

de la estructura son factores que determinan o influyen en el periodo fundamental, y ste puede

variar desde 0.1 seg, para sistemas simples, hasta varios segundos para sistemas de varios niveles

(Moreno, 1997).

1.5 Caracterizacin de Sitio

1.5.1 Microzonificacin Ssmica

La Microzonificacin Ssmica es un procedimiento utilizado para la estimacin del riesgo

ssmico a partir del movimiento del suelo tomando en cuenta las condiciones geolgicas locales

del sitio en estudio. Consiste en establecer zonas de suelos con comportamiento similares ante

movimientos ssmicos. La definicin de estas zonas se hace con base en criterios topogrficos,

estratigrficos, espesores y rigidez relativa de los materiales, entre otras caractersticas de los

suelos con la finalidad de establecer sitios ms seguros para la construccin de las nuevas

edificaciones (Cuadra, 2007).


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El Subsuelo y las condiciones topogrficas pueden amplificar o reducir el pico de

aceleracin del suelo en un sitio con respecto a lo que podra esperarse para un sustrato rocoso en

ese mismo punto. Estos efectos locales de sitio son la base de lo que sera un mapa de

microzonificacin ssmica (Cuadra, 2007).

1.5.2 Efecto de Sitio

El efecto de sitio es una amplificacin de las ondas ssmicas debido a una influencia local

relacionada con el efecto de capas superficiales blandas y la topografa (Vsquez, 2008).

Los efectos de sitio por el movimiento del suelo se consideran que son el factor ms

importante en la zonificacin de los movimientos del suelo, ya que estos son primordiales para el

anlisis del riesgo ssmico (Bard, 1999).

El efecto de capas superficiales blandas ha demostrado ser la causa de los principales

daos debido a la ocurrencia de terremotos, los cuales son ms fuertes sobre zonas donde los

sedimentos superficiales se encuentran a grandes profundidades. La ubicacin de los centros

urbanos ms grandes se encuentra, generalmente, a lo largo de valles atravesados por grandes

ros, lo que implica que estn construidos sobre depsitos superficiales relativamente jvenes y

poco consolidados. Tambin hay que agregar que estos centros se encuentran ubicados en zonas

de alta sismicidad, lo cual indica que han sufrido y seguirn sufriendo, algn tipo deamplificacin local del movimiento del suelo debido a los efectos de sitio que estn relacionados

con las caractersticas geolgicas del subsuelo y la presencia de estos sedimentos blandos

cercanos a la superficie (Lacave et al, 2002).

La influencia de la topografa ha sido tomada en cuenta en muchos reportes de terremotos

ya que sta influye en la intensidad del movimiento ssmico y puede mostrar un efecto

amplificador o atenuador. Los estudios realizados indican que ciertas formas topogrficas,

especialmente laderas de diferentes pendiente y valles muestran varios grados de amplificacin.

Sin embargo, hoy en da no ha sido posible desarrollar una relacin estadstica entre los cambios

de frecuencia, la amplitud de sacudidas fuertes del suelo y la topografa (Garca, 2010).


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1.5.3 Valor KB

El valor KB es un valor emprico para la intensidad de la percepcin de las persona a las

vibraciones. Producido por la frecuencia de las oscilaciones, la velocidad, el desplazamiento y la

aceleracin conjuntamente (DIN 4150, 2001).

El problema relacionado a la percepcin humana del movimiento casual es cubierto en

estndarDIN 4150/2 (Anexo 2). En el estndar, los valores por el grado de percepcin cuyos

valores KB son derivados de la relacin:

Tabla 1.1 (DIN 4150 / 2) Relacin entre valores KB y la percepcin humana de vibraciones

Valor KB Grado de Percepcin

< 0,1 No percibido

0,1 Lmite de percepcin

0,25 Escasamente perceptible

0,63 Apreciable

1,6 Fcilmente apreciable

4,0 Fuertemente detectable

10,0 Detectable muy fuertemente

1.6 Refraccin por Microtremores (ReMi)

Los Microtremores son vibraciones ambientales en el suelo bien sea naturales o

artificiales, como el viento ondas del mar, trfico o maquinaria industrial. Estas vibraciones son

tiles cuando no se tienen ciertos datos del sitio a estudiar. Para la medicin de estas vibraciones

se usan sismmetros de alta sensibilidad (Garca, 2010).

La tcnica de refraccin de microtremores nos permite obtener informacin de volmenes

grandes del subsuelo. La fuente ssmica de este mtodo consiste en ruido ssmico ambiental

(microtremores). Su contribucin es principalmente en la parte de baja frecuencia del espectro

KB = 0.005 A f2 A= desplazamiento en micrones; f= frecuencia en Hz

100 + f2
http://integrity.kuasa.com/vibrations.htm#Table1#Table1http://integrity.kuasa.com/vibrations.htm#Table1#Table1


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lentitud-frecuencia, o en su combinacin con mtodos activos para la generacin de una seal de

ms alta frecuencia que d informacin sobre los niveles intermedios y ms superficiales. Esta

combinacin de mtodos pasivos y activos es precisamente la mayor ventaja de este mtodo

(Louie, 2001).

1.7 Tcnica de Nakamura (H/V)

La tcnica de Nakamura o relacin espectral H/V es una de las metodologas ms

utilizadas para la microzonificacin ssmica y respuesta de sitio a travs de microtremores,

debido a su fcil implementacin, tanto en el trabajo de campo como en el procesamiento de los

datos. Este mtodo seala que a partir de mediciones de vibraciones ambientales, verticales (V) y

horizontales (H) en superficie, se pueden estimar las caractersticas dinmicas de las capas

superficiales (frecuencia y periodo fundamental) de un sitio por medio de la relacin espectral

H/V (Nakamura, 1989).

Esta tcnica se aplic por primera vez a microtemblores de zonas urbanas de Japn.

Nakamura supone que la relacin H/V o coeficiente espectral corresponde a la funcin de

transferencia de los niveles superficiales sometidos a movimientos horizontales (Rodrguez,

2005).

Nakamura basa su trabajo en la hiptesis de que un microtemblor est compuesto por un

cuerpo principal de ondas y por ondas superficiales Rayleigh, inducidas por fuentes artificiales

(trenes, trfico, etc.). Estas ondas superficiales se consideran perturbaciones que son necesarias

eliminar (Nakamura, 1989).

Para lograrlo, realiz los siguientes postulados:

- Las ondas Rayleigh slo afectan a la parte superior del nivel y en cambio no afectan a la

base del nivel del suelo.

-

El efecto de las ondas Rayleigh es visible principalmente en el movimiento vertical y por

tanto se puede definir el coeficiente como:


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(ec. 1.7.1)

Donde y corresponden al espectro de amplitudes de Fourier en la superficie S y

en la base B del nivel. Este ratio toma el valor de 1 si no existe presencia de ondas Rayleigh y


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Es decir, la funcin de transferencia se puede obtener con una nica medida en la

superficie. El fundamento terico de esta tcnica se ha cuestionado por considerar que presenta

vacos tericos (Konno y Ohmachi, 1998), pero estudios experimentales muestran que, utilizando

este mtodo para suelos blandos, se muestra un pico claro que esta correlacionado con la

frecuencia de resonancia fundamental. Otros estudios, sin embargo, concluyen que la amplitud en

este pico no est bien correlacionada con la amplificacin de la onda S en la frecuencia de

resonancia, sino que depende tambin del coeficiente de Poisson cerca de la superficie (Lachet,

1994).

1.7.1 Metodologa de Nakamura

En los ltimos aos la metodologa de H/V se ha convertido en uno de los mtodos msutilizados debido a su bajo costo y simplicidad para estimar frecuencias fundamentales en suelos

blandos. Ha resultado una herramienta efectiva a la hora de realizar un mapeo rpido y detallado

de zonas urbanas con la determinacin de los periodos fundamentales (Vsquez, 2008).

Entre las hiptesis utilizadas por Nakamura (1989) para el desarrollo de esta tcnica estn:

- El ruido ambiental es generado por la reflexin y refraccin de ondas de corte al interior

de capas de suelo superficiales y por ondas de superficie.

-

Fuentes superficiales locales de ruido no afectan el ruido ambiental en la base de la

estructura no consolidada.

- Capas de suelo blando no amplifican la componente vertical del ruido ambiental.

El mtodo propuesto por Nakamura seala que se puede estimar el periodo fundamental, a

partir de mediciones de vibraciones ambientales, verticales y horizontales, en superficie.

Los depsitos del suelo estn generalmente expuestos a vibraciones inducidas por fuerzas

naturales, como mareas y vientos, y a fuerzas antropognicas que provienen de maquinaria en

funcionamiento, automviles, trenes, etc. Estas fuerzas generadoras de vibraciones producen una

excitacin dinmica aleatoria, que permite a un depsito de suelos vibrar predominantemente de

acuerdo a su periodo fundamental. Utiliza como hiptesis que la componente horizontal de los


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microtremores es amplificada por la multi-reflexin de las ondas S, y la componente vertical es

amplificada por la multi-reflexin de las ondas P. Mientras, que el efecto de las ondas Rayleigh

aparece ms marcado en la componente vertical y su efecto puede ser cuantificado, calculando la

razn entre la componente vertical en superficie y la base del sustrato (Vsquez, 2008).

Debido a la predominancia de las ondas Rayleigh en la componente vertical muchos otros

autores coinciden en argumentar que la relacin H/V est bsicamente relacionada con la

elipticidad de estas ondas. Esta elipticidad depende de la frecuencia y exhibe un pico alrededor de

la frecuencia fundamental para los sitios que muestran un alto contraste de impedancia entre la

capa superficial y la capa rocosa profunda (Pacheco, 2008).

En este proyecto, se utiliz la tcnica de Nakamura para estimar el periodo fundamental

del suelo a lo largo de la ruta del metro en la ciudad de Quito; el procedimiento y conclusiones

del mismo, sern descritos a continuacin.


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CAPTULO 2

MARCO GEOLGICO

2.1 Ubicacin Geogrfica

La Repblica del Ecuador est situada al noreste de Amrica del Sur; limita al norte con

Colombia, al sur y al este con Per y al oeste con el ocano Pacfico (Figura 2.1). Tiene una

extensin de aproximadamente 283.520km y unapoblacin de ms de 14millones depersonas.Ecuador es surcado de norte a sur por una seccin volcnica de la cordillera de los Andes,

constituida por 70 volcanes, siendo el ms alto el Chimborazo con una altitud de 6.310 m sobre el

nivel del mar. Al oeste de los Andes se presenta el Golfo de Guayaquil, al este la Amazonia y al

oeste de la costa el archipilago de las Islas Galpagos (Figura 2.2) (Cobiella, 2006).

Es el pas con la ms alta concentracin de ros por kilmetro cuadrado en el mundo. Es

por eso que los suelos del Ecuador estn formados bsicamente por sedimentos pocos

consolidados y rellenos de canal (Alvarado et al. 1994).

Segn el Instituto Nacional de Estadsticas y Censos (INEC, 2010), Ecuador se divide

administrativamente en 24 provincias que se subdividen a su vez en cantones y stos, igualmente,

en parroquias (Figura 2.3). Las provincias del Ecuador con sus respectivas capitales son: Azuay

(Cuenca), Bolvar (Guaranda), Caar (Azogues), Carchi (Tulcn), Chimborazo (Riobamba),

Cotopaxi (Latacunga), El Oro (Machala), Esmeraldas (Esmeraldas), Galpagos (Puerto

Baquerizo Moreno), Guayas (Guayaquil), Imbabura (Ibarra), Loja (Loja), Los Ros (Babahoyo),

Manab (Portoviejo), Morona Santiago (Macas), Napo (Tena), Orellana (Puerto Francisco de

Orellana), Pastaza (Puyo), Pichincha (Quito), Santa Elena (Santa Elena), Santo Domingo de los

Tschilas (Santo Domingo), Sucumbos (Nueva Loja), Tungurahua (Ambato) y Zamora

Chinchipe (Zamora).
http://es.wikipedia.org/wiki/Kil%C3%B3metros_cuadradoshttp://es.wikipedia.org/wiki/Poblaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Milloneshttp://es.wikipedia.org/wiki/Personashttp://es.wikipedia.org/wiki/Personashttp://es.wikipedia.org/wiki/Milloneshttp://es.wikipedia.org/wiki/Poblaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Kil%C3%B3metros_cuadrados


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Figura2.1 Ubicacin Geogrfica del rea de Estudio; Quito, Ecuador.

(Modificado de Google Earth y de http://d-maps.com)


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Figura 2.2 Mapa Poltico de la Repblica del Ecuador (Tomado de www.embassyecuador.com)
http://www.embassyecuador.com/http://www.embassyecuador.com/


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Figura 2.3 Divisin Parroquial de Distrito Metropolitano de Quito (Modificado de http://sthv.quito.gov.ec)
http://sthv.quito.gov.ec/http://sthv.quito.gov.ec/


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2.2 Descripcin del rea de Estudio

San Francisco de Quito, ciudad capital de la Repblica de Ecuador tiene una altitud

promedio de 2.850 m sobre el nivel del mar lo que la convierte en la capital ms elevada del

planeta. Est ubicada sobre lahoya de Guayllabamba en las laderas orientales del estratovolcn

activoPichincha,en la parte occidental de losAndes septentrionales deEcuador (Figura 2.1).

La urbe est delimitada por el volcn Casitagua por el norte, la falla geolgica conocida

como Falla de Quito-Ilumbisi o Falla de Quito por el este, las faldas orientales del Pichinchapor

el oeste y por el Volcn Atacazo por el sur. Sus dimensiones aproximadas son de 50 Km. de

longitud en direccin sur-norte y 4Km. de ancho de este a oeste

Enclavada en el corazn de la ciudad deQuito se encuentraEl Panecillo, la cual es una

elevacin natural de 3.000 metros sobre el nivel del mar desde donde se puede observar toda la

ciudad (Molestina, 2006).

Las mediciones realizadas en la ciudad de Quito tienen la finalidad de estudiar la

respuesta dinmica de los sitios de construccin de la primera lnea del Metro, as como tambin

con el propsito de obtener una evaluacin de sitio, y un anlisis espacial de la variacin del

parmetro de perodo fundamental.

La informacin medida tambin ha sido usada para el anlisis del nivel de vibraciones

presentes en el rea, una lnea base que permita comparar los niveles de vibraciones naturales enel sitio asociadas a las actividades naturales y urbanas/industriales en condiciones previas a las

actividades de excavacin.

2.3 Geologa de la Zona

La cuenca de Quito es una depresin topogrfica de direccin aproximada N-S, de forma

alargada y de tres a cinco kilmetros de ancho. Morfolgicamente, se divide en dos subcuencas

centro norte y sur separadas por el ro Machngara y el domo El Panecillo. La formacin deesta cuenca est directamente relacionada con la actividad del sistema de fallas inversas de Quito.

La ciudad de Quito se encuentra ubicada en el Valle Interandino, el mismo que se encuentra

limitado por fallas asociadas a los principales lmites estructurales de las Cordilleras Occidental y

Real (TRX Consulting, 2011).

Se diferencian las siguientes unidades (Figura 2.4):
http://es.wikipedia.org/wiki/Ciudadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Capital_(pol%C3%ADtica)http://es.wikipedia.org/wiki/Ecuadorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Hoyahttp://es.wikipedia.org/wiki/Guayllabambahttp://es.wikipedia.org/wiki/Estratovolc%C3%A1nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Pichincha_(volc%C3%A1n)http://es.wikipedia.org/wiki/Cordillera_de_los_Andeshttp://es.wikipedia.org/wiki/Ecuadorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Pichinchahttp://es.wikipedia.org/wiki/Kmhttp://es.wikipedia.org/wiki/Kmhttp://es.wikipedia.org/wiki/Quitohttp://es.wikipedia.org/wiki/Quitohttp://es.wikipedia.org/wiki/Kmhttp://es.wikipedia.org/wiki/Kmhttp://es.wikipedia.org/wiki/Pichinchahttp://es.wikipedia.org/wiki/Ecuadorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Cordillera_de_los_Andeshttp://es.wikipedia.org/wiki/Pichincha_(volc%C3%A1n)http://es.wikipedia.org/wiki/Estratovolc%C3%A1nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Guayllabambahttp://es.wikipedia.org/wiki/Hoyahttp://es.wikipedia.org/wiki/Ecuadorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Capital_(pol%C3%ADtica)http://es.wikipedia.org/wiki/Ciudad


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2.3.1 Formacin Machngara

Esta formacin se deposit solamente en la Cuenca de Quito y contiene dos miembros:

Miembro Volcnico Basal: se presenta en el Centro Norte de Quito e incluye depsitos deavalancha, flujos de lodo, flujos piroclsticos y lahares, ntimamente relacionados con los

flujos de lava, caracterizados por ser heterogneos, de textura muy gruesa, que han sido

producto de procesos eruptivos del Volcn Ruco Pichincha.

Miembro Quito: en la zona Norte de la Cuenca Quito, incluye depsitos fluviales y flujos

de lodo menores ms homogneos que los anteriores y de tamao de grano menores que

los incluidos dentro la los Volcnicos Basales. Incluye productos provenientes del volcn

Atacazo. Se destacan dos unidades:

- Unidad volcano-sedimentaria Guaman: formada por depsitos volcnicos primarios,

incluyendo flujos piroclsticos, cadas de pmez y ceniza. La base de la unidad est

formada por tobas blancas y tiene una potencia de 15 m., en el afloramiento de la

quebrada Saguanchi.

-

Unidad FluvioLacustre El Pintado: en la base brechas volcnicas intercaladas con

estratos de areniscas fina, arenas y arcillas, con espesores que varan entre 0.30 m y1m. Sobre ellas aparece una interestratificacin de arcilla y arena de color verde, de

espesores de los estratos de 0.20 m a 0.50 m, con un espesor del conjunto inferior a

10 m. Por ltimo, se encuentran niveles de turbas, paleosuelos y tobas, cuyo espesor

llega hasta los 20 m (TRX Consulting, 2011).

2.3.2 Formacin Cangahua

Analizada por diversos autores y definida como tobas alteradas, de colores amarillentos a

marrones, generalmente intercalada con cadas de cenizas, pmez, paleosuelos y algunas veces,

flujos de lodos y canales aluviales, en los mismos ocurren costras calcreas y xido de

manganeso. Desde el punto de vista geotcnico, es preferible considerarlo como un suelo

compacto o en el mejor de los casos como una toba blanda. En la base de la Cangagua se

presentan coluviales de hasta 5 m de espesor, formados por bloques de andesita y dacita de hasta


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20

40 cm de dimetro y pmez dentro de matriz limo arenosa color marrn, aparentemente

proveniente de Cangahua retrabajada (TRX Consulting, 2011).

2.3.3 Depsitos La Carolina

Son de origen fluvio-lacustre y se encuentran ubicados en la subcuenca Centro-Norte de

Quito. Son sedimentos formados por paquetes de limos, arcillas, arenas medias a gruesas,

intercalados con cenizas y cadas de pmez. Estos sedimentos han sido subdivididos en dos

miembros. El primero aluvial, conformado por lahares, cenizas volcnicas primarias y niveles de

suelos presentes en los abanicos que forman los principales drenajes de la subcuenca Centro-

Norte. El segundo lacustre Palustre, considerado los Depsitos La Carolina propiamente dichos,

est formado por paquetes de limos y arcillas, intercalados con cadas de cenizas (TRX

Consulting, 2011).


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21

Figura 2.4 Mapa Geolgico de la ciudad de Quito (Suministrado por UNMQ, con datos obtenidos de la

Direccin Nacional de Geologa, SIGAGRO).


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CAPTULO 3

MARCO METODOLGICO

3.1 Metodologa de Nakamura

El mtodo de Nakamura es una tcnica que permite estimar las caractersticas dinmicas

de las capas superficiales, por medio de la relacin H/V, lo cual constituye la relacin espectral

entre las componentes horizontales y verticales del movimiento del suelo (Vsquez, 2008).

El parmetro de inters para evaluar la respuesta del sitio, es el perodo fundamental (elinverso de la frecuencia fundamental). ste se determina a travs de las mediciones de las

vibraciones naturales que corresponden a la variacin de la velocidad (en m/s) en el tiempo

(TRX Consulting 2011).

Para este proyecto, se procesaron, analizaron e interpretaron los resultados de un

levantamiento geofsico llevado a cabo por la empresa TRX Consulting, durante el periodo

comprendido entre el 10 y el 26 de agosto de 2011. En este levantamiento se realizaron

mediciones de ssmica superficial de refraccin por micro tremores y medidas de vibracionesnaturales a lo largo de la futura ruta de la primera Lnea de Metro en Quito, Ecuador.

Se realizaron un total de doscientos diecisiete (217) mediciones, distribuidas a lo largo de

la futura ruta del metro, con una separacin entre puntos de mediciones de 100 m

aproximadamente. En cada uno de los puntos medidos se registraron 15 eventos de 60 s, a partir

de los cuales se obtuvo el valor estadstico del perodo fundamental. De igual manera se llevaron

a cabo estudios de refraccin por microtremores a lo largo de toda la ruta y 45 estudios

downhole, los cuales fueron correlacionados con las mediciones de vibraciones naturales.

El procesamiento consisti en extraer los espectros en el dominio de la frecuencia de las

diferentes componentes horizontales y verticales y aplicar la relacin de Nakamura entre ellas

para obtener la relacin espectral de la componente H/V.


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23

3.2 Adquisicin de los Datos

3.2.1 Instrumentacin

La instrumentacin empleada en este proyecto consisti de un sismgrafo principal,

Syscom MR2002-CE Vibration Recorder (Figura 3.1), una PC Laptop y un Gefono Triaxial MS

2003el cual permite monitorear la velocidad de propagacin de la onda ssmica tanto vertical (eje

z) como horizontal (eje x y eje y) propiedad de la empresa TRX Consulting C.A.El principio

activo de este tipo de sensor consiste en una masa atada a un resorte en movimiento en un campo

magntico. La masa suspendida acta con un solo grado de libertad y produce una curva en

respuesta (Cuadra, 2007). Detalles sobre el instrumento usado son presentados en el Anexo 1.

Figura 3.1 Equipo empleado durante la adquisicin de los registros

El principio de funcionamiento de este instrumento establece que la onda ssmica que se

propaga a travs del subsuelo, excita al sensor que enva una seal electrnica al sismgrafo, que

a su vez, empleando la computadora porttil como interface de salida, graba la seal ssmica parasu posterior anlisis (Vsquez, 2008).

La interpretacin de la seal permite establecer la velocidad pico de propagacin de la

vibracin en mm/s, su frecuencia en Hz y efectuar una serie de anlisis numricos tanto en el

dominio de la frecuencia como en el dominio del tiempo.


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Para este estudio se consider la Norma Alemana DIN4150, la ms usada a nivel

internacional, como patrn para regular el monitoreo de vibraciones en reas urbanas y su

afectacin a los seres humanos (Anexo 2).

3.2.2 Diseo de la Adquisicin

El estudio se realiz a lo largo de la ruta del metro que ser construido en la ciudad de

Quito y tiene una longitud aproximada de 21.54 Km. (Figura 3.2). Fue dividido en tres zonas de

aproximadamente 7 km de longitud cada una (Norte, Centro y Sur). Se realizaron un total de

doscientos diecisiete (217) mediciones, distribuidas a lo largo de la ruta, con una separacin entre

puntos de mediciones de 100 m.

3.2.3 Parmetros de Adquisicin

Los parmetros de adquisicin utilizados para este estudio fueron los siguientes:

Configuracin del Sensor: GAIN (sensitivity 19.5 V/cm/s).

Unidad de Medida: m/s.

Filtro Paso bajo: 50 Hz.

Frecuencia de Muestreo: 200 Hz

Tiempo de Medicin: 60 seg. por grabacin

Numero de grabaciones por estacin: 15

Duracin del Registro Total por Estacin: 15 minutos.

Tipo de Medicin: Vibracin Natural.

Nmero de Estaciones: 217

3.2.4 Software de Adquisicin

Se utiliz el programa WINCOM para introducir los parmetros anteriormente descritos al

equipo Syscom MR2002 y realizar la correccin por lnea base.


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25

Se activ la funcin de ganancia para obtener un amplificador en el sensor MS 2003+; de

esta manera se obtienen registros con una relacin 1:50, haciendo que el lmite inferior de las

medidas sea en unidades dem/seg.

Luego se eligi el filtro deseado entre los diferentes filtros disponibles (Tabla 3.1) y para

este estudio se trabaj con el filtro pasa bajo de 50 Hz, comnmente aplicado para estructuras de

gran tamao como torres y puentes (Cuadra, 2007).

Tabla 3.1 Filtros que se pueden aplicar a los registros de vibraciones naturales.

N Filtro s/s Aplicaciones Tpicas

1 Paso Bajo de 50 Hz. 200 Torres y Puentes

5 Paso Bajo de 156 Hz. 400 Edificios de Concreto

6 Pasa Banda de 4 a 80 Hz (=KB (t)). 400 Acorde a DIN 4150/2

7 Filtro-KB con valor efectivo (=KB F (t)). 400 Acorde a DIN 4150/2

8 Paso Bajo de 315 Hz. 800 Estructuras Metlicas

Nota:Los filtros 1,5 y 8 truncan la seal en frecuencias altas y no alteran las frecuencias bajas. El filtro 6trunca la seal en frecuencias menores a 4 Hz y mayores a 80 Hz; y el filtro n 7 aplica un "movingaverage"como lo define la DIN 4150/2 (Vsquez, 2008).

El tiempo delimitado de grabacin fue de sesenta (60) segundos para cada uno de los 15

registros adquiridos en cada punto de medicin.


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26

Figura 3.2 Ubicacin de los puntos de adquisicin a lo largo de la ruta del tren


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27

3.3 Procesamiento de los Datos

Los datos adquiridos se procesaron con el programa VIEW 2002 (Figura 3.3) el cual

permite analizar las seales tanto en el dominio del t iempo como en el dominio de la frecuencia

de acuerdo a las diferentes normativas establecidas internacionalmente.

Figura 3.3Ventana de inicio del Programa View2002.

3.3.1 Periodo Fundamental

Los datos de periodo fundamental se trabajaron en modo de vibracin ambiental; con el

software utilizado se puede apreciar el registro correspondiente a cada canal del gefono (X, Y y

Z, Figura 3.4). El rango de escala est delimitado entre 0 y 10 m/s ya que es el rango de

frecuencias importante para el estudio de los microtremores segn las recomendaciones de

Sesame (2004).

Como el programa VIEW2002 no permite eliminar los picos (spikes)para poder trabajar

con ventanas "limpias" en toda la longitud del registro, la seleccin de los registros debe hacerse

de forma manual escogiendo un intervalo que sea representativo de la medicin realizada,

tratando de perder la menor cantidad de frecuencias relevantes para el estudio a realizar.


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Figura 3.4 Ventana Principal del programa View2002, donde se observa cada uno de los canales del

velocmetro.

El anlisis de los datos se realiz de forma estadstica, analizando cada archivo, y de

forma concatenada para relacionar de 5 a 8 archivos en un slo registro. Concatenar los 15

archivos en un slo registro, provocaba un error en el programa de procesamiento.

Para el anlisis de frecuencias se trabaj con el espectro de amplitud que permite el

anlisis de H/V. Al tener el espectro de amplitud para cada una de las 3 componentes, se escoge

el rango de frecuencia de inters que, en este caso es de 0 a 10 Hz, ya que es el rango de

frecuencia de los microtremores. Luego se suaviz la seal para obtener curvas limpias y libres

de frecuencias superpuestas; de esta manera se eliminaron picos transitorios que no representan la

verdadera respuesta del sitio (Figuras 3.5 y 3.6).


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Figura 3.5 Espectro de amplitud vs. Frecuencia antes del suavizado

Figura 3.6 Espectro de amplitud vs. Frecuencia despus del suavizado


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Luego se evalu la seal de acuerdo a la relacin de Nakamura, que permite calcular el

cociente espectral con la siguiente relacin:

Finalmente se seleccion el mayor de los picos para cada uno de los registros (Figura 3.7)

que representa la frecuencia fundamental de vibracin para cada punto de medicin. No siempre

este pico se observa claramente; por lo general, segn la calidad de los registros aparecen varios

picos. La finalidad de realizar la concatenacin de los archivos es observar claramente el pico

real, ya que esta opcin muestra la totalidad de respuesta y cubre todos los registros, arrojando

como resultado un pico ms claro.

En el caso de los archivos concatenados, primero se seleccion estadsticamente el valor

de la frecuencia fundamental a partir del valor promedio de los resultados para cada archivo y se

compar con los valores obtenidos de los archivos concatenados para determinar el espectro de

frecuencia del sitio.

Figura 3.7Ventana correspondiente a la obtencin de la frecuencia fundamental del sitio posterior al

clculo del radio de H/V


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31

3.3.2 Monitoreo de Vibraciones

El anlisis de las seales a travs de las vibraciones naturales (H/V) permite establecer la

velocidad pico de propagacin de la vibracin en mm/s, su frecuencia en Hz y efectuar una serie

de anlisis numricos tanto en el dominio de la frecuencia como en el dominio del tiempo.

Para el monitoreo de vibraciones se utiliza la Norma Alemana DIN4150, una de las ms

usadas a nivel internacional. Esta norma regula el monitoreo de vibraciones en reas urbanas y

cmo stas afectan tanto a las estructuras, como a los seres humanos.

El programa View2002permite obtener tanto el valor de la velocidad pico de propagacin

para el establecimiento de una lnea base a partir de la cual se puede determinar qu edificios

pueden catalogarse sensibles o no a las vibraciones (Figura 3.8), como el valor de KB paradeterminar el posible grado de afectacin a los seres humanos (Figura 3.9).

Figura 3.8 Ventana del programa View2002 de donde se obtiene el valor de velocidad pico de

propagacin


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32

Figura 3.9 Ventana del programa View2002 de donde se obtienen los valores de KB

Los valores de la velocidad mxima de las partculas (Vp) para cada punto de medicin,

obtenidos sumando vectorialmente los valores de los tres canales, fueron utilizados para

determinar el nivel de sensibilidad de las edificaciones basado en la norma DIN4150/2. De igualmanera los valores mximos obtenidos de KB y la norma DIN4150/3 fueron utilizados para

determinar el posible efecto que las vibraciones puedan tener con respecto a los seres humanos.


43/71

CAPTULO 4

ANLISIS Y RESULTADOS

4.1 Periodo Fundamental

A lo largo de toda la ciudad de Quito, se obtuvieron perodos de vibracin natural que varan

entre 0.15s y 0.46s. En la parte central (entre las progresivas 7050-13980 aproximadamente,

Figura 4.1) se visualizan las mayores discontinuidades en los periodos que van desde 0.15 s a0.46 s. En el rea sur entre las progresivas 3-6940 los valores varan de 0.18 s a 0.46 s y al norte

entre las progresivas 14080-2179 se reportan valores de perodo fundamental con cambios menos

abruptos que varan entre 0.18 s - 0.30 s

Detallemos cada zona de estudio por separado, correlacionando datos geolgicos,

topogrficos y estudios de Downhole previamente realizados, con algunas normas de

construccin y los valores de periodos fundamentales obtenidos a travs de la tcnica de

vibraciones naturales.

Zona Sur

En la zona sur se tiene un periodo fundamental promedio de 0.31s. La geologa es bastante

homognea; tenemos depsito lagunar de ceniza, con una transicin a Cangahua sobre

sedimentos del Ro Machngara (Figura 2.4). Este cambio de litologa coincide con una bajada y

subida brusca de los valores de periodo, de 0.30 s a 0.45 s en el rea de El Calzado (progresiva5000 aproximadamente, Figura 4.2), lo cual es de esperarse debido al cambio de material.

Cambia de sedimentos volcnicos a Cangahua, que es un material mucho ms consolidado.


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Figura 4.1Perfil topogrfico, posicin pilas (arriba), perodo fundamental (abajo) en funcin de la progresiva


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Esta variacin de periodo coincide con un cambio en la curva de Vs30 cercano al pozo

SMQ-16 llegando a alcanzar un valor mximo de 360 m/s para luego descender abruptamente

(Figura 4.2). Tomando en cuenta la clasificacin de suelos segn la norma International Building

Code (IBC) (Anexo 3), estos valores corresponden a suelos firmes a densos sin ser consideradosmuy buenos para la construccin. Sin embargo, segn el Cdigo Ecuatoriano para la

Construccin (CEC-2002) (Anexo 4) los suelos con un valor de Vs30 = 400 m/s son

considerados roca dura, por lo cual estos valores estimados con los estudios de Downhole,

cercanos a 400 m/s, son considerados buenos para la construccin.

Figura 4.2 Valores de Vs30 y clasificacin de suelos segn la norma IBC. (Tomado de TRX Consulting)

Con respecto a la topografa se observan 3 valles no rellenados debidamente corroborados

por descensos de los valores de periodo (Figura 4.1) y con el alza de la curva de Vs30. El

primero, en la zona de Quitumbe (cercano a la progresiva 1000), valores relativamente bajos

indican una secuencia relativamente ms rgida con excepcin de un pico relativo asociado a los

sedimentos de la Quebrada de Ortega. Los datos se estabilizan alrededor de los 0.3 s desde

2+700 a 5+200 con un pico relativo en correspondencia de la Quebrada El Trnsito. El mximo

relativo de los datos (entre la zona del Calzado, 5+200, y aproximadamente la Magdalena,

8+200) est asociado con un bajo topogrfico y la presencia de espesores relativamente mayores


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de sedimentos lagunares blandos. El tercer valle, en donde se perfor el pozo SMQ-19 cerca del

curso del Ro Machngara y la Quebrada Clemencia, en donde el cambio de periodo no es tan

brusco debido al bajo contraste entre los materiales; sin embargo se observa el cambio en la curva

de Vs30 llegando a un valor de 180m/s aproximadamente.

Segn la norma IBC, valores de Vs30


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37

Figura 4.3 Mapa de Isoperiodos a lo largo de la ruta de estudio


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38

Zona Centro

En esta zona, el valor promedio de periodo esta alrededor de 0.30s teniendo esta rea la mayor

variacin en los valores de periodo debido a su complejidad estructural. El rea centralgeolgicamente est constituida por dos unidades principales (Figura 2.4); en la mayor parte de su

extensin son depsitos de Cangahua sobre sedimentos del Ro Machngara y en la parte central

Cangahua de depsito coluvial que corresponde a El Panecillo (entre las progresivas 8800-11400

aproximadamente), delimitado por las estaciones La Magdalena y San Francisco.

En el mapa de isoperiodos y el perfil de periodos se observa un rea de periodos altos alrededor

de 0.40 s correspondiente a la cuenca sedimentaria del rea de El Recreo, seguido de dos cambios en

los valores de periodo correspondientes a la transicin de la zona sur al rea de El Panecillo. El

primer cambio de periodo vara abruptamente de 0.40 s a 0.29 s (rea de La Magdalena); esto

coincide con un alza en la curva de Vs30 hasta alcanzar valores de 360-370 m/s aprox. (Figura 4.2),

valor considerado por el CEC-2002 roca y por el IBC todava suelo firme.

Este cambio brusco en los periodos est asociado al paso del Ro Machngara (progresiva 9000),

en donde se tiene una depositacin reciente de sedimentos aluviales poco consolidados en contraste

con depsitos de Cangahua. Cercano a esta zona se encuentra el pozo SMQ-24, con el cual se hanpodido corroborar que los valores de periodo fundamental obtenidos, son congruentes con la

litologa de la zona (figura 2.4). En esta rea se infiere una discontinuidad estructural (falla

estructural) evidenciada por las curvas topogrficas y por los cambios tanto en los valores de periodo

como en la curva de Vs30.

En el segundo cambio de periodo se observan valores que van de 0.30 s a 0.20 s (Figura 4.2) y

llegan a alcanzar el valor ms bajo de toda la ruta de estudio, asociados a una secuencia ms rgida y,

probablemente, a la presencia de un substrato asociable a roca relativamente ms superficial., con un

periodo fundamental de 0.15 s (observado fcilmente en el mapa de isoperiodos, Figura 4.3). Estos

cambios bruscos, estn respaldados por la curva de Vs30; y corresponde a la cota topogrfica ms

alta de la zona, denominada El Panecillo, constituido principalmente por Cangahua de depsito

coluvial.


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39

Finalmente hay un nuevo incremento de los valores de periodo (zona de San Francico),

coincidentes con los cambios en la Vs30 y el cambio de unidad geolgica de la Cangahua coluvial a

una Cangahua menos consolidada, depositada sobre los sedimentos del Ro Machngara.

Zona Norte

En la zona norte de la ciudad de Quito se observan los valores de periodos con variaciones ms

sutiles de todas las zonas, con un valor promedio de 0.23 s (Figura 4.1). La ruta estudiada a lo largo

de esta zona se mantiene en la unidad geolgica correspondiente a un depsito lagunar de ceniza en

su mayor parte.

Se observa un cambio entre las progresivas 15400-15800 aprox. (entre las estaciones

Universidad Central y La Pradera) en donde se perfor el pozo SMQ-45, correspondiente a depsito

coluvial, el cual se ve evidenciado por la curva de Vs30 y la disminucin de los valores de periodo.

En la transicin de la zona centro a la zona norte se refleja un cambio brusco en los valores de

periodo de 0.31 s a 0.18 s, mostrado en el mapa de isoperiodos (Figura 4.3) en el cual se observa

cierta estabilidad entre los periodos alrededor de esta regin y se fundamenta en la topografahomognea de la zona. Justo donde ocurre esta transicin a sedimentos de relleno, se especula que

hay una falla geolgica entre el parque El Ejido y el parque La Alameda; esta inferencia se ve

respaldada por los cambios de periodo observados, mapas de relieve y la disposicin de la curva de

Vs30 (Figuras 4.1 y 4.2).

En el extremo ms al norte de la zona (entre Iaquito y Jipijapa) se tiene una ligera alza de

periodos apoyada por un descenso en la curva de Vs30 la cual, observando el perfil geolgico

(Figura 2.4), se especula que se trate de un paleocanal existente en la zona con sedimentos menos

consolidados que los circundantes y depositados por la Quebrada Caicedo.

En la Figura 4.4, se tiene una visin global e integrada de los resultados de periodo fundamental,

la curva de Vs30 y la rigidez mxima, asociados a la topografa de la zona. Con la curva de rigidez


50/71


51/71

41

4.4Correlacin de Gmx, Vs30, Clasificacin de suelos segn norma IBC, Periodo fundamental y Topografa.


52/71

42

4.2 Monitoreo de Vibraciones

Adicionalmente a los valores de periodo fundamental, del estudio de vibraciones

naturales, se extrajeron valores de velocidad pico (Vp) y la intensidad de vibraciones (valores

Kb) para el monitoreo de las mismas y el efecto que estas puedan tener en los seres humanos y en

las diferentes edificaciones.

4.2.1 Control de vibraciones en reas urbanas, afectacin a edificios

En la Figura 4.5 se muestra el valor pico de velocidad obtenido para cada punto de

medicin en funcin de su frecuencia en las distintas zonas en las que fue dividida la ruta de

estudio. Se grafica tambin el patrn para la Norma aplicada DIN4150/3 para edificios

residenciales y para edificios ultrasensibles.

.

Figura 4.5 Valores picos medidos con la norma relativa a afectacin edificios, diferenciados segn las

zonas de medicin. (Norma DIN4150/3: Control de vibraciones en reas urbanas, afectacin a edificios)


53/71

43

Las mediciones realizadas arrojan resultados de valores picos medidos y su frecuencia

asociada, en su mayora por debajo de los lmites de posible afectacin a estructuras; sin embargo

se encuentran 5 puntos de medicin debidamente identificados, muy cercanos o ligeramente por

encima del lmite de edificios sensibles. En estas ubicaciones se debe tener especial cuidado al

momento de la excavacin y construccin de la obra, principalmente en el casco histrico, debido

a que se trata de edificaciones muy antiguas. Estos puntos crticos se enumeran en la Tabla 4.1

detallando el valor pico, la progresiva y el lugar de referencia a los que se encuentran asociados.

Tabla 4.1Puntos crticos que se encuentran al borde del lmite de afectacin a edificios sensibles

Zona Pto Vp (mm/s) Progresiva (m) Lugar de referencia

Zona Sur P47 3.51 4609 Unidad Educativa del Sur

P57 3.06 5645 Calle 6, El Calzado 200m al N de la Est El CalzadoCentro P120 3.74 12026 Calle Manab, San Blas. 200m al NHistrico de Plaza la Independencia

P155 3.3 15489 Estacin Universidad Central

Zona Norte P169 2.48 16908 Estacin La Pradera 200m hacia el norte

4.2.2 Control de vibraciones en reas urbanas, afectacin a humanos

En la grfica de la Figura 4.6 se muestra la relacin entre los valores de KB y el grado de

afectacin en el ser humano. En la mayora de los puntos de medicin se obtuvieron valores que

estn por debajo del lmite de percepcin del ser humano. El valor ms alto de KB percibido es

de 0.5801, en el punto de medicin 147 ubicado en la progresiva 14681; sin embargo este valor

no es representativo ni acarrea repercusiones en el desenvolvimiento normal de las personas,

debido a que no son apreciables y por lo tanto no tienen repercusiones en la salud de los seres

humanos.

Segn la norma DIN4150/2, que evala el lmite de percepcin del ser humano, el 69.5%

de los puntos medidos se localizan por debajo del Lmite de percepcin,mientras que el 30.5%

de los puntos corresponden a mediciones con Escasa percepcin. En estas ubicaciones se

recomienda ser previsivo ya que en esta zona la percepcin al ser humano puede elevarse con la

incorporacin de la actividad de excavacin y la operacin de la infraestructura.


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44

Figura 4.6 Grado de afectacin a humanos en funcin de la progresiva.

(Norma DIN4150/2: Control de vibraciones en reas urbanas, afectacin a humanos)


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CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Los resultados obtenidos del estudio de Vibraciones Naturales realizado en la ciudad de

Quito, Ecuador, procesadas con la metodologa de Nakamura permitieron determinar las

siguientes conclusiones:

Los periodos obtenidos a travs de los estudios de vibraciones naturales varan entre

0.15 s y 0.46 s. Estos periodos relativamente bajos son correlacionados con una capa

resonante superficial relativamente poco espesa de suelos y sedimentos semi-blandos por

encima de un substrato ms rgido, duro/denso, con un marcado contraste de impedancia

en su transicin. Estos valores parecen inicialmente contrastar con evidencias de las

perforaciones que, particularmente en el sur, evidencian espesores de sedimentos hasta

mayores de 50m.

Para la Zona Sur se obtuvieron valores de periodo fundamental promedio de 0.31 s,

siendo la zona de mayor valor de periodo, asociado a la presencia de una pequea cuenca

sedimentaria de depsito lagunar.

En la Zona Centro se presentan valores promedio de periodo de 0.30 s, mostrando los

contrastes ms fuertes de periodo de toda la ruta de estudio. Esto se debe a la transicin

entre la subcuenca sur de la ciudad y el domo El Panecillo, el cual es el mayor alto

estructural de toda la ruta. Los valores de periodo tan bajos obtenidos en El Panecillo

(0.15 s) se corroboran al correlacionarlos con los valores de Vs30 y Vs400 suministrado

por TRX Consulting C.A. en donde se puede observar que el sustrato rocoso se hace ms

superficial en esta zona.

De la Zona Norte se deriva un periodo de vibracin promedio de 0.23 s. Esta rea el

contraste entre los valores de periodo no es tan notorio como en las otras zonas, puesto

que constituye una cuenca sedimentaria al norte de la ciudad con mayor grado de

compactacin que la cuenca ubicada al otro extremo de la urbe.


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46

En el mapa de isoperiodos derivado del perfil de periodos fundamentales, se pueden

observar los cambios de litologas presentes en la regin y la correspondencia con el

entorno topogrfico de la ciudad, lo cual ratifica la confianza en este tipo de estudios de

ssmica pasiva.

Con respecto al monitoreo de vibraciones, los datos arrojados muestran que la zona de

mayor tendencia a la posible afectacin a los seres humanos es la zona central, ya que los

valores de KB obtenidos sobrepasan ligeramente el lmite de escasa percepcin.

En cuanto a la afectacin de edificios, se detectaron 5 puntos debidamente identificados

que se encuentran muy cercanos o ligeramente por encima del lmite de edificios

sensibles. En estas localizaciones se deben tener consideraciones especiales al comenzar

con las excavaciones ya que, de los dos valores de Vp ms altos registrados, uno

corresponde al centro histrico de la ciudad (Vp=3.74 mm/s) en donde se encuentran

estructuras antiguas que se intentan preservar. La otra localizacin (Vp=3.51 mm/s)

corresponde a un colegio antiguo en la zona sur de Quito.

El estudio de vibraciones naturales resulta un mtodo de fcil aplicacin en zonas

urbanas, de bajos costos y amigable con el ambiente, pues utiliza fuentes de energa

naturales que permiten obtener parmetros de utilidad para cumplir con las normativas

vigentes de construccin.

El mtodo de H/V deber ser complementado con la aplicacin de alguna tcnica que

permita obtener la distribucin de valores de la velocidad de onda de corte, porque el

periodo fundamental como parmetro nico no resulta concluyente para realizar una

caracterizacin de sitio. En este caso fue complementado con mediciones de ReMi yexcavaciones de DownHole.


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47

A partir de este estudio se sugieren las siguientes recomendaciones:

Debido a que la cantidad de puntos de adquisicin y distribucin espacial de los mismos

es importante para la caracterizacin de sitio, se recomienda hacer un estudio ms

detallado en las principales zonas de discontinuidad de los valores de periodo y en donde

se infieren discontinuidades estructurales como fallas. Una mayor concentracin de

puntos de medicin en las zonas de inters permitira observar mejor la transicin entre

unidades geolgicas y cambios estructurales que no se pueden apreciar con los estudios

realizados.

De igual manera se recomienda realizar un estudio de monitoreo de vibraciones a todos

los edificios del casco histrico con un mayor tiempo de adquisicin para poder

determinar los cambios de las estructuras a lo largo del da previo a las excavaciones del

metro y as poder preservar el patrimonio histrico de la ciudad.


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REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS

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ANEXO 1

Instrumento de Medicin (Detalles Tcnicos)

El equipo utilizado para registrar los datos de las vibraciones naturales, y al que est enfocado

este manual, est compuesto principalmente por dos elementos fundamentales:

Unidad de Grabacin:Mr2002-CE.

Unidad compacta utilizable como sismgrafo principal o como unidad adicional, cuando

se requiere de un monitoreo mltiple. Contiene una batera recargable con una posible duracin

de hasta 10 das. Los sensores utilizados pueden ser fcilmente reconfigurados en campo, previo

a la adquisicin, de acuerdo al tipo de aplicacin.

Equipo Utilizado

Caractersticas Principales:

Tasa de muestreo de frecuencia:1024 muestras por canal por segundo, todos los canales

y todos los tiempos de registro.

Respuesta: Todos los canales: 1 a 300Hz (-3dB), independiente de los tiempos de

registro.


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Modos de Registro: Manual, disparo sencillo, continuo y automtico. Posibilidad de

adquisicin simultnea de transientes activados por trigger y vibraciones naturales,

determinados segn intervalos de tiempo.

Opciones de Registro:

- VM Vibration Mode:Vmxseleccionadas por duraciones de los perodos.

- KB Mode (Time Averaged Window): es anloga al VM recording, pero contiene los

valores KB como se definen en la norma DIN 4150/, stos sirven para evaluar la molestia

causada por la accin de las vibraciones a los humanos, generalmente se evalan en

entornos de trabajo y habitacionales a fin de cumplir con las normas establecidas para

estos casos.

Figura 1 Esquema de funcionamiento de los diferentes modos de registro.

Tiempo fi jo de Registro:1 a 10seg.con incrementos de 1 segundo.

Ti empo de auto registro:1 a 20seg.

Almacenamiento de Eventos:40 - 100 eventos de un segundo de duracin, incluyendo

todos los parmetros de grabacin.

Funciones Especiales:Temporizador de Operaciones:Tiempos de inicio y finalizacin programables.

Documentacin de Eventos: Documentacin a texto completo de eventos cuando se

programa con un computador de campo. Documentacin numrica cuando se programa

slo con el sismgrafo. Reportes imprimibles en el campo.


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Tabla 1 Normas y estndares del equipo

Cumplimiento con Estndares y Regulaciones:Principio de medicin DIN 4150 part I, II y III

DIN 45669 meets class 1

Seguridad Elctrica EN 61010RMI/RFI RN 50081 y EN 50082Ambiente IEC 68-2Conformidad CE

Transductor Tri-axial Amplificado:MS 2003+

Mide vibraciones verticales, transversales y longitudinales. Incluye tres tipos de puntas

para la instalacin en superficies delicadas. El transductor tambin puede ser acoplado a

superficies duras como paredes, pisos e instalaciones en techos.

Caractersticas Principales:

Pri ncipio de operacin:Gefono activo compensado electrnicamente.

Medicin:En 3 direcciones ortogonales de medicin. (Tri-axial).

Rango de medicin: Hasta 0.0035 a 115 mm/s de autorange con opcin de alta

sensibilidad para medidas de rangos comprendidos entre 0.000012.3 mm/s.

Rango de frecuencia:De 1 a 315 Hz.Eficacia:alrededor del 1%, calibrada a 15 Hz.

Este sensor de alta sensibilidad es ampliamente capaz de caracterizar vibraciones dentro

de los rangos especificados por el usuario y segn toda la normativa establecida

internacionalmente.


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ANEXO 2

Normativa Alemana DIN 4150

El Instituto de Normalizacin Alemana o DIN (Deutsches Institut fr Normung) ha

publicado varios criterios de niveles mximos de vibracin; el primero en 1975, el cual fue

actualizado en 1999 y 2001 y desglosado en 3 partes:

1) Prediccin de los parmetros de medicin

2) Efectos en las personas dentro de edificaciones

3) Efectos en estructuras

Norma DIN 4150/2. Control de vibraciones en reas urbanas, afectacin a humanos.

Normalmente los humanos dentro de edificios, especialmente residenciales, deberan estar

expuestos a la menor cantidad posible de vibraciones perceptibles. Pero no es posible eliminar

todas las vibraciones con la tecnologa actual.

La extensin en la cual los efectos de las vibraciones son molestos depende de la

naturaleza de la vibracin y las caractersticas individuales de la persona, as como de otros

factores fsicos. Los efectos negativos solo pueden ser eliminados cuando las vibraciones son

completamente imperceptibles.

Los parmetros de las Vibraciones que deberan ser considerados son:

-

Magnitud de la vibracin.

-

Frecuencia de Vibracin

-

Duracin de la exposicin.

- La frecuencia y la hora del da de exposicin, as como su naturaleza.

-

El tipo y el modo de operacin de la fuente de vibracin.

Los factores humanos incluyen

- La salud de la persona (psicolgica y fsica).

- Actividades realizadas durante la exposicin.


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- El grado en que la persona se ha acostumbrado a la vibracin.

- La relacin de la persona con la fuente de la vibracin.

- Las condiciones de vida de la persona, que pueden depender del tipo de vecindario en

el que se encuentra la residencia.

- Efectos secundarios.

Conjuntamente con la frecuencia de las oscilaciones, la velocidad, el desplazamiento y la

aceleracin permiten obtener un valor emprico para la intensidad de la percepcin conocido por

KB. El problema relacionado a la percepcin humana del movimiento casual es cubierto en

estndar DIN 4150/2 (Tabla 1). En el estndar, los valores por el grado de percepcin cuyos

valores KB son derivados de la relacin:

Tabla 1: (DIN 4150 / 2) Relacin entre valores KB y la percepcin humana de vibraciones

Valor KB Grado de Percepcin

< 0,1 No percibido

0,1 Lmite de percepcin0,25 Escasamente perceptible

0,63 Apreciable

1,6 Fcilmente apreciable

4,0 Fuertemente detectable

10,0 Detectable muy fuertemente

Bajo ciertas condiciones el cuerpo humano puede detectar amplitudes tan bajas como un

micrn; amplitudes del orden de 0.5 micrn pueden ser detectadas con la puntas de los dedos

(todos los desplazamientos son picos de amplitudes). El dato bsico concerniente a la sensibilidad

de todo el cuerpo a las vibraciones son descritas en la escala Reiher-Mesiter. En el caso de

vibraciones transientes (actividad industrial, trfico, construccin) se observa que se necesitan

KB = 0.005 A f2 A= desplazamiento en micrones; f= frecuencia en Hz

100 + f2
http://integrity.kuasa.com/vibrations.htm#Table1#Table1http://integrity.kuasa.com/vibrations.htm#Table1#Table1


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amplitudes ms grandes (de las descritas en la escala) para producir una sensacin de percepcin

en los humanos a una frecuencia dada.

En la investigacin Reiher-Mesiter se not que las vibraciones verticales son detectadas

por humanos con mayor facilidad estando en pie, mientras las vibraciones horizontales sonpercibidas mayormente estando acostados. La sensacin producida depende de la frecuencia y la

amplitud. En trmino de velocidad pico el lmite de percepcin corresponde a una velocidad de

0.3mm/s y una vibracin es molesta si la velocidad excede 2.5 mm/s.

Los niveles de vibraciones pueden acarrear efectos segundarios como movimientos

visibles de objetos o sonidos que se pueden escuchar en el espacio que se est evaluando, causado

por los efectos de la vibracin. Esto incluye:

- Movimientos visibles o vibraciones de lmparas, cuadros colgados en las paredes,

plantas, etc.;

- Golpeteo de puertas, ventanas, etc.; Sonidos causados por recipientes de vidrios;

- Movimiento de vidrios y piezas de cermica en alacenas.

Norma DIN4150/3. Control de vibraciones en reas urbanas, afectacin a edificios.

Esta norma permite de relacionar diferentes frecuencias de vibracin en funcin de la

tipologa estructural del edificio, tomando como referencia los registros triaxiales de la velocidad

de vibracin de la partcula (Vp).

Las tres clases de edificios definidas por la norma son:

a) Edificios estructurales

b) Habitaciones

c) Monumentos histricos y construcciones ultrasensibles (madera, barro,)

Las frecuencias son analizadas en tres intervalos, o sea, valores menores de 10 Hz, valoresentre 10-50 Hz y valores entre 50-100 Hz. La norma prev que para frecuencias encima de 100

Hz, a estructura soporta niveles altos de vibracin.


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ANEXO 3

Tabla de clasificacin de los suelos segn International Building Code (IBC)

(Tomado de International Building Code, 2003)


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ANEXO 4

Clasificacin de los Suelos de acuerdo al CEC-2002

Segn el Cdigo Ecuatoriano de la Construccin CEC-2002, los suelos de la ciudad deQuito presentan cuatro perfiles que van desde S1 a S4, a continuacin se presenta la descripcin

de cada uno de estos tipos de suelos.

Perfil tipo S1: Roca o suelo firme. Corresponden las rocas y los suelos endurecidos con

velocidades de ondas de corte similares a las de una roca (mayor a 750m/s), con periodos

fundamentales de vibracin menores a 0,2s. Entre ellos se incluyen:

-

Roca sana o parcialmente alterada, con resistencia a la compresin no confinada

mayor o igual a 500 KPa (5 Kg/cm).

- Gravas arenosas, limosas o arcillas densas o secas.

- Suelos cohesivos duros con resistencia al corte en condiciones no drenadas mayores a

100 KPa, con espesores menores a 20 m., suprayacentes a roca u otro material

endurecido con velocidad de onda de corte superior a 750m/s.

- Suelos y depsitos de origen volcnico firmemente cementados, tobas y

conglomerados con nmeros de golpes del SPT: N>50.

Perfil de suelo S2, tienen caractersticas intermedias entre los suelos S1 y S3. Estos suelos

corresponden a Cangahua de poco espesor no muy consolidados, depsitos lacustres y

depsitos lahariticos suprayacente a potentes estratos de toba y Cangahua.

Perfil tipo S3: Suelos blandos o estratos profundos. Incluye aquellos suelos cuyo periodo

fundamental es mayor a 0,6 s. En la tabla 3 se indican las caractersticas de los suelos

blandos o estratos de gran espesor que son considerados S3.


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Tabla 3 Caractersticas de los suelos tipo S3. (Tomada de CEC-2002).

Suelos Cohesivos V (m/s) Resistencia al corte Su Espesor del Estrato

Blandos < 200 < 25 Kpa > 20 m.Semi blandos 200-400 25 Kpa - 50 Kpa > 25 m.

Duros 400-750 50 Kpa - 100 Kpa > 40 m.

Muy Duros >750 100 Kpa - 200 Kpa > 60 m.

Suelos Granulares V (m/s) Valores N del SPT Espesor del Estrato

Sueltos < 200 4--10 > 40 m.

Semi densos 200-750 10--30 > 45 m.

Densos >750 > 30 > 100 m.

Perfil de suelo S4 son suelos con condiciones especiales. En este grupo se incluyen los

siguientes:

- Suelos con alto potencial de licuacin, susceptible de colapso y sensitivo.

-

Turbas, lodos y suelos orgnicos.

- Rellenos colocados sin control ingenieril.

- Arcillas y limos de alta plasticidad (IP> 75).

- Arcillas suaves y medio duras con espesores mayores a 30 m.

Los perfiles de este grupo incluyen a suelos particulares altamente compresibles, donde

las condiciones geolgicas y/o topogrficas son especialmente desfavorables y que requieran

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