4.Estudios Acusticos y Vibratorios

(1)

Estudio y Análisis de distintas Tipologías

de Vía en Placa desde el punto de vista

Vibratorio

Mario Ferreiro Casal

Jefe de Departamento de Tecnología de Vía DIRECCIÓN DE VÍA Y EXPLOTACIÓN

(2)

ÍNDICE

1. PRESENTACIÓN DEL PROYECTO

Á

2. ANÁLISIS NORMATIVA

3. INVENTARIO

4. PARÁMETROS DE MODELIZACIÓN

5. ESTUDIO VIBRATORIO

GENERACIÓN

Ó

TRANSMISIÓN

RECEPCIÓN

• MODELO DE ELEMENTOS FINITOS (FEM)

• MEDIDAS EXPERIMENTALES

NIVELES VIBRATORIOS

(3)

1. Presentación del Proyecto

OBJETIVO: Determinar el sistema de vía en placa más adecuado a implementar en el

Túnel de Alta Velocidad

FENÓMENOS VIBRATORIOS A ESTUDIAR:

GENERACIÓN (ESTUDIO DE SISTEMAS DE VÍA)

Ó

TRANSMISIÓN A TRAVES DEL TERRENO

(4)

1. Presentación del Proyecto

FASE 1:

ANÁLISIS DE LAS NORMAS DE CONFORT Y SEGURIDAD

ANÁLISIS DE LAS EDIFICACIONES PRESENTES EN EL TRAZADO

PARÁMETROS DE MODELIZACIÓN

CARACTERIZACIÓN EXPERIMENTAL DEL TERRENO Y EDIFICIOS TÍPICOS

MODELIZACIÓN

PARÁMETROS DE MODELIZACIÓN

CONDICIONANTES DE TRAZADO

DATOS EXPERIMENTALES

MODELIZACIÓN TEÓRICA

ANÁLISIS DE RESULTADOS

FASE 2 (2010):

(5)

2. Análisis Normativa

RESOLUCIÓN de la Secretaría General para la Prevención de la

Contaminación y el Cambio Climático por la que se formula declaración

Contaminación y el Cambio Climático, por la que se formula declaración

de impacto ambiental del proyecto Línea de Alta Velocidad objeto de

estudio.

Normativa local.

Normativa autonómica.

Normativa europea.

Medidas para la coordinación de la Ley 16/2002 de protección contra la

contaminación acústica con las previsiones del Real Decreto 1367/2007

por el que se desarrolla la Ley 37/2003 del ruido

REAL DECRETO 1367/2007, de 19 de octubre, por el que se desarrolla la

Ley 37/2003, de 17 de noviembre, del Ruido, en lo referente a zonificación

(6)

2. Análisis Normativa

CRITERIOS DE ESTUDIO:

Í di

L

Índice L

_aw

Uso del edificio Índice de vibración L_aw Vivienda o uso residencial 75

Hospitalario 72 Educativo o cultural 72

Factor K

z

Uso Día 7-23h Noche 23-7h Residencial 2 1,4 Oficinas 4 4 1 10 100 (m /s ²) k = 2 k = 4 k = 1.4

(7)

(8)

3. Inventario: Edificaciones presentes en el trazado

(9)

4. Parámetros de Modelización

PARÁMETROS ESTUDIADOS

RHEDA 2000 CON y SIN MANTA (REFERENCIA)

EDILON CON y SIN MANTA (REFERENCIA)

Sección Tipo

Módulos de elasticidad

EDILON CON y SIN MANTA (REFERENCIA)

DFF-D

Módulos de elasticidad

Coeficiente de Poissón

Densidad de los materiales

SISTEMA HILTI + MANTA

Densidad de los materiales

Coef. de amortiguamiento

BLOQUES LVT HA

Distancia entre traviesas

Longitud

LOSA FLOTANTE (Apoyos discretos)

Anchura

(10)

4. Parámetros de Modelización

SISTEMAS DE VÍA ESTUDIADOS:

Rheda 2000 CON y SIN MANTA

Sist. monolítico con traviesa embebida

(11)

4. Parámetros de Modelización

SISTEMAS DE VÍA ESTUDIADOS:

DFF-D SIN MANTA

Sist monolítico con anclaje directo

DFF-D SIN MANTA

Sist. monolítico con anclaje directo

(12)

4. Parámetros de Modelización

SISTEMAS DE VÍA ESTUDIADOS:

LVT HA

Sistema de bloques

LVT HA

Sistema de bloques

(13)

5. Metodología del Estudio Vibratorio

Vibraciones en el hastial del emisor ↓ Vib i l

Generación

T

i ió

Modelo FEM

Vibraciones suelo ↓ Vibraciones cimentación ↓

Transmisión

Caracterización experimental

Vibraciones en suelo y paredes de viviendas ↓

Percepción de vibraciones

_{Nivel de vibraciones}

Recepción

Transmisión

(14)

5. Metodología del Estudio Vibratorio

GENERACIÓN:

RHEDA 2000 CON y SIN MANTA (REFERENCIA)

EDILON CON y SIN MANTA (REFERENCIA)

DFF-D

SISTEMA HILTI + MANTA

BLOQUES LVT

LOSA FLOTANTE

VIA I: Vmax 143,9 km/h VIA II: Vmax 127,8 km/h

(15)

5. Metodología del Estudio Vibratorio

GENERACIÓN:

SIEMENS S103 LOCOMOTORA SIEMENS 252 SIEMENS S103

Parámetros Siemens S103 Siemens 252

Carga máx, de eje 170 kN 225 kN Longitud de tren 200 m 20,38 m Masa no suspendida 992,4 kg 1700 kg Distancia entre ruedas del mismo ‘bogie’ 2,5 m 3,0 m

(16)

5. Metodología del Estudio Vibratorio

120.00

GENERACIÓN:

_{SIEMENS S103} 100.00 110.00 70 00 80.00 90.00 ( ref 1e -9 m/ s ) 50.00 60.00 70.00 Ve lo ci da d Vd B 30.00 40.00

(17)

5. Metodología del Estudio Vibratorio

120.00 LOCOMOTORA SIEMENS 252

GENERACIÓN:

100.00 110.00 80.00 90.00 (ref 1 e -9 m /s ) 50.00 60.00 70.00 Ve lo c id a d V d B 30.00 40.00 20.00 4 5 6 8 10 13 16 20 25 32 40 50 63 80 100 125 160 Frecuencia (Hz)

(18)

5. Metodología del Estudio Vibratorio

Acelerómetros Pesa

TRANSMISIÓN:

(19)

5. Metodología del Estudio Vibratorio

0

TRANSMISIÓN: MEDICIONES EXPERIMENTALES

-10 -30 -20 d B r e f 1 e -9 m /s ) -40 30 V e loc ida d ( V d

VALORES NEGATIVOS = ATENUACIÓN DE VIBRACIONES

-50 -60 4 5 6.3 8 10 12 .5 ₁₆ ₂₀ ₂₅ 31 .5 ₄₀ ₅₀ ₆₃ ₈₀ 100 125 160 Frecuencia (Hz)

(20)

5. Metodología del Estudio Vibratorio

0

TRANSMISIÓN: ESTIMACIÓN MEDIANTE AJUSTE

-2 -1 5 -4 -3 B r e f 1 e -9 m /s ) -7 -6 -5 V e lo ci da d ( V d B -9 -8

(21)

5. Metodología del Estudio Vibratorio

ONDAS VOLUMÉTRICAS: SE PROPAGAN POR EL INTERIOR DEL TERRENO Y SE DIVIDEN EN DOS TIPOS:

TRANSMISIÓN:

¾ ONDAS P: ONDAS DE PRESIÓN

¾ ONDAS S: ONDAS CORTANTES

ONDAS SUPERFICIALES: APARECEN EN LA FRONTERA DE UN SEMI-ESPACIO Y SON CONSECUENCIA DE LA

Ó É Í Á

REFLEXIÓN DE LAS ONDAS VOLUMÉTRICAS EN EL LÍMITE DEL SEMI-ESPACIO, LAS MÁS REVELANTES POR LA ENERGÍA QUE TRANSPORTAN SON LAS RAYLEIGH

(22)

5. Metodología del Estudio Vibratorio

SEMI-ESPACIO HOMOGÉNEO

2ª FASE:

TRANSMISIÓN:

OBJETIVO: VALIDAR-CALIBRAR EL MODELO DE TRANSMISIÓN MEDIANTE LA GENERACIÓN DE IMPULSOS EN EL INTERIOR DEL TÚNEL

5 METROS SOBRE LECHO DE ROCA

IMPULSOS EN EL INTERIOR DEL TÚNEL Acelerómetros

5 METROS SOBRE SEMI-ESPACIO RÍGIDO

(23)

5. Metodología del Estudio Vibratorio

FENÓMENOS

RECEPCIÓN:

ACOPLAMIENTO

AMPLIFICACIÓN

AMPLIFICACIÓN

(24)

5. Metodología del Estudio Vibratorio

ACOPLAMIENTO + AMPLIFICACIÓN 10.00

RECEPCIÓN:

5.00 0.00 ref 1 e -9 m /s) -10.00 -5.00 V e locida d ( d B r -15.00

(25)

6. Resultados

LAS LOCALIZACIONES SE HAN ESCOGIDO PARA ENFOCAR EL ESTUDIO EN:

¾ EDIFICIOS SINGULARES

¾ TRAZADO GENERAL: EDIFICACIONES - PROFUNDIDAD

SE HAN REALIZADO 544 CÁLCULOS PARA UN TOTAL DE 34 LOCALIZACIONES

110 p / 70 80 90 100 M S [d B 1E-6 ] k=2 k=4 k=1.4 k=8

Ficha 024 1/8 Subtramo Sants - La Sagrera

GENERACIÓN + TRANSMISIÓN + RECEPCIÓN

30 40 50 60 A cel er ac ió n R M

PK 2+840 Tipo de tren Siemens 252

Margen Izquierda Velocidad [km/h] 120 km/h Distancia [m] 30 m Tipo de via Rheda 2000 Tipo de edificio Large building - 6+ floors Profundidad de tunel 26 m Valores limites

Law,lim [dB1e-6m/s²] 75 klim [-] 1,4

4 5 6.3 8 10 12.5 16 20 25 31.5 40 50 63 80 100 125 160 200 10

20 Indicadores del nivel de vibracion Valores maximos del indicador K

Law,max [dB1e-6m/s²] 71,21 Kmax [-] 1,02

(26)

6. Resultados

LOS NIVELES DE VIBRACIÓN GENERADOS POR LA LOCOMOTORA 252 > SIEMENS S103, DEBIDO A:

UNA MAYOR CARGA AXIAL EN LOS VEHÍCULOS DE TRACCIÓN ORIGINA MAYOR IMPACTO DE LA RUEDA SOBRE EL CARRIL

Siemens S103 Siemens 252

LOS VALORES MÁXIMOS DE VIBRACIÓN GENERADOS POR LA LOCOMOTORA 252 SE DAN EN UNA BANDA DE FRECUENCIA MENOR QUE LOS GENERADOS POR EL TREN SIEMENS S103

80.00 100.00 120.00 e-9 m /s ] Siemens 252 80.00 100.00 120.00 e -9 m /s ] 40.00 60.00 V e lo c id a d [ V dB re f 1 40.00 60.00 Ve lo c idad [V dB ref 1 e

(27)

6. Resultados

Siemens S103 Siemens 252 Sistema de vía L_aw Índice K L_aw Índice K

Rheda 69,49 0,83 50,0 Hz 68,17 0,71 40,0 Hz 72 1,4 Rheda - FST 58,97 0,16 63,0 Hz 58,68 0,18 25,0 Hz Carril embebido - FST 48,84 0,05 16,0 Hz 49,79 0,06 16,0 Hz Carril embebido 63,06 0,37 50,0 Hz 62,29 0,32 40,0 Hz 72 1,4

Railtech Floating Slab 56,61 0,14 25,0 Hz 58,21 0,16 20,0 Hz

DFF-D 66,82 0,50 50,0 Hz 64,96 0,47 31,5 Hz

CDM-Hilti - FST 50,46 0,06 31,5 Hz 52,60 0,08 25,0 Hz

LVT 60 23 0 28 25 0 Hz 62 47 0 37 20 0 Hz

LVT 60,23 0,28 25,0 Hz 62,47 0,37 20,0 Hz

¾

NO EXISTIRÁN PROBLEMAS VIBRATORIOS PARA NINGUNO DE LOS

SISTEMAS DE VÍA ESTUDIADOS

(28)

6. Resultados

100

k = 8 k = 4 k = 2 k = 1.4

k = 1 UNE 22.381-93 Sn 640 312a max Sn 640 312a min

10

n

(

m

/s²)

DIN 4150 - zeil 1 DIN 4150 - zeil 2 DIN 4150 - zeil 3

0.1 1 Acceleració n 0.01 0.001 1 Frecuencia (Hz) 10 100

(29)

6. Resultados

TREN S 103

Edilon FST < CDM Hilti FST < Railtech FS ~ Rheda 2000 FTS < LVT HA < Edilon < DFF D < Rheda 2000 Edilon_FST < CDM_Hilti_FST < Railtech FS ~ Rheda 2000_FTS < LVT_HA < Edilon < DFF-D < Rheda 2000

Mayor nivel de vibraciones generado

Edilon_FST < CDM_Hilti_FST < Edilon ~ Railtech FS ~ Rheda 2000_FTS < DFF-D ~ LVT_HA ~ Rheda 2000

Edilon_FST < CDM_Hilti_FST < Railtech FS ~ Edilon < Rheda 2000_FTS < DFF-D ~ LVT_HA ~ Rheda 2000

(30)

6. Resultados

LOCOMOTORA 252

Edilon FST < CDM Hilti FST < Railtech FS ~ Rheda 2000 FTS < LVT HA < Edilon < DFF-D < Rheda 2000_ _ _ _ _

Edilon_FST < CDM_Hilti_FST < LVT_HA ~ Railtech FS < Rheda 2000_FTS ~ Edilon < Rheda 2000 < DFF-D

(31)

7. Conclusiones

MEDIANTE EL ANÁLISIS DE LA NORMATIVA APLICABLE SE HAN DETERMINADO LOS LÍMITES

ADMISIB ES

ADMISIBLES:

Índice K

Uso Día 7-23h Noche 23-7h

Residencial 2 1,4

Uso del edificio Índice de vibración L_aw

Vivienda o uso residencial 75

Oficinas 4 4

Comercial 8 8

Sanitario 1 1

Hospitalario 72

Educativo o cultural 72

SE HAN DOCUMENTADO EN UN INVENTARIO LAS EDIFICACIONES MÁS SENSIBLES EN EL

TRAMO AFECTADO IDENTIFICANDO UN Nº DE ZONAS

SE RECOPILARON LAS CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS Y MECÁNICAS DE LOS SISTEMAS

DE VÍA ESTUDIADOS

¾ RHEDA 2000 CON Y SIN MANTA ¾ LOSA FLOTANTE PREFABRICADA RAILTECH

¾ RHEDA 2000 CON Y SIN MANTA

¾ EDILON CON Y SIN MANTA

¾

¾ LOSA FLOTANTE PREFABRICADA RAILTECH

¾ DFF-D

(32)

7. Conclusiones

LA CAMPAÑA DE MEDICIONES EXPERIMENTALES HA PERMITIDO CARACTERIZAR:

Ó Ó

¾ LA PROPAGACIÓN DE LA VIBRACIÓN EN EL SUELO, SE VALIDARAN LOS RESULTADOS EN UNA 2ª FASE ¾ EL ACOPLAMIENTO SUELO – ESTRUCTURA EN LAS EDIFICACIONES

4.Estudios Acusticos y Vibratorios

Estudio y Análisis de distintas Tipologías

de Vía en Placa desde el punto de vista

Vibratorio

ÍNDICE

1. PRESENTACIÓN DEL PROYECTO

Á

2. ANÁLISIS NORMATIVA

3. INVENTARIO

4. PARÁMETROS DE MODELIZACIÓN

5. ESTUDIO VIBRATORIO



GENERACIÓN

Ó



TRANSMISIÓN



RECEPCIÓN

1. Presentación del Proyecto

OBJETIVO: Determinar el sistema de vía en placa más adecuado a implementar en el

Túnel de Alta Velocidad

FENÓMENOS VIBRATORIOS A ESTUDIAR:



GENERACIÓN (ESTUDIO DE SISTEMAS DE VÍA)

Ó



TRANSMISIÓN A TRAVES DEL TERRENO

1. Presentación del Proyecto

FASE 1:



ANÁLISIS DE LAS NORMAS DE CONFORT Y SEGURIDAD



ANÁLISIS DE LAS EDIFICACIONES PRESENTES EN EL TRAZADO



PARÁMETROS DE MODELIZACIÓN



CARACTERIZACIÓN EXPERIMENTAL DEL TERRENO Y EDIFICIOS TÍPICOS



CARACTERIZACIÓN EXPERIMENTAL DEL TERRENO Y EDIFICIOS TÍPICOS



MODELIZACIÓN



PARÁMETROS DE MODELIZACIÓN



CONDICIONANTES DE TRAZADO



DATOS EXPERIMENTALES



MODELIZACIÓN TEÓRICA



ANÁLISIS DE RESULTADOS

FASE 2 (2010):

FASE 2 (2010):

2. Análisis Normativa



RESOLUCIÓN de la Secretaría General para la Prevención de la

Contaminación y el Cambio Climático por la que se formula declaración

Contaminación y el Cambio Climático, por la que se formula declaración

de impacto ambiental del proyecto Línea de Alta Velocidad objeto de

estudio.



Normativa local.



Normativa autonómica.



Normativa europea.



Medidas para la coordinación de la Ley 16/2002 de protección contra la



Medidas para la coordinación de la Ley 16/2002 de protección contra la

contaminación acústica con las previsiones del Real Decreto 1367/2007

por el que se desarrolla la Ley 37/2003 del ruido



REAL DECRETO 1367/2007, de 19 de octubre, por el que se desarrolla la

Ley 37/2003, de 17 de noviembre, del Ruido, en lo referente a zonificación

2. Análisis Normativa



CRITERIOS DE ESTUDIO:



Í di