Análisis de las variables para el control de vibraciones verticales en losas macizas de concreto reforzado por actividades humanas

Abstract

En el presente trabajo se proporcionan recomendaciones y metodologías para el análisis de vibraciones verticales en losas macizas de concreto reforzado ante actividades humanas. Principalmente se analizan las vibraciones debido a las actividades del correr, salto, balanceo y caminar humano. En las Normas Técnicas Complementarias para Diseño y Construcción de Estructuras de Concreto (NTCC-21, 2021) se incluyen disposiciones actuales a las vibraciones estructurales que incluyen un método simplificado para determinar la intensidad perceptible de vibración debido a actividades humanas. Sin embargo, no se especifica el sistema de piso al que se refiere ni el tipo de actividad humana al que es aplicable. Por lo que, el objetivo de este trabajo es desarrollar expresiones prácticas y recomendaciones de diseño para el análisis de losas macizas de concreto reforzado ante vibraciones dinámicas producidas por actividades humanas, evaluando las variables que influyen en las vibraciones, basado en pruebas experimentales y modelos de elementos finitos en 3 dimensiones. El material presentado en esta tesis se divide en cinco capítulos: En el capítulo 1 se desarrolla una introducción sobre los conceptos básicos para el análisis dinámico en losas macizas de concreto reforzado ante actividades humanas, así como las variables principales para el análisis y las funciones de carga dinámicas que representan cada tipo de actividad humana para su aplicación en modelos numéricos. En el capítulo 2 se presentan las características y propiedades de la estructura de estudio, el análisis y la evaluación de vibraciones ente el correr, salto, balanceo y caminar humano por medio de modelos numéricos. En el capítulo 3 se analizan las aceleraciones máximas en la losa maciza de concreto reforzado al modificar los elementos estructurales principales y al añadir elementos como trabes secundarias de concreto reforzado y acero estructural. Con la finalidad de ampliar el estudio realizado en el capítulo anterior, en el capítulo 4 se realiza un estudio particular de la masa modal y frecuencia natural de trabes y losas con distintos tipos de apoyo mediante métodos analíticos y numéricos. Por último, en el capítulo 5 se evalúan expresiones analíticas para el cálculo de la aceleración máxima, 𝑎𝑚𝑎𝑥, basadas en la solución general de sistemas amortiguados de 1GDL ante carga armónica; principalmente se comparan los valores obtenidos analíticamente con valores numéricos y experimentales proporcionados por Caballero (2020), particularmente para la actividad del caminar de una persona.