Normas

VIBRACIONES CAUSADAS POR ACTIVIDAD HUMANA:
caracterizaci´n, efectos y manejo en la Ingenier´ Civil
o
ıa

JUAN MANUEL BENJUMEA CADAVID

Universidad del Valle
Facultad de Ingenier´
ıas
Escuela de Ingenier´ Civil y Geom´tica
ıa
a
Santiago de Cali
2003

VIBRACIONES CAUSADAS POR ACTIVIDAD HUMANA
Caracterizaci´n, efectos y manejo en la Ingenier´ Civil
o
ıa

JUAN MANUEL BENJUMEACADAVID

Trabajo de grado presentado como requisito parcial
para optar al t´
ıtulo de Ingeniero Civil

Director:

¨
Prof. HANSJURGEN MEYER
M.Sc. en Geof´
ısica

Universidad del Valle
Facultad de Ingenier´
ıas
Escuela de Ingenier´ Civil y Geom´tica
ıa
a
Santiago de Cali
2003

Nota de Aceptaci´n:
o

¨
Prof. HANSJURGEN MEYER M.Sc. en Geof´
ısica
Director

Prof. PETERTHOMSON Ph.D. en Ingenier´ Aeroespacial
ıa
Jurado

´
Prof. HAROLD CARDENAS M.Sc. en Ingenier´ Estructural
ıa
Jurado

Santiago de Cali, 3 de diciembre de 2003

AGRADECIMIENTOS
Al Prof. Hansj¨rgen Meyer, director de este proyecto, y a PhD. Jorge Mej´ (Observatorio
u
ıa
Sismol´gico del SurOccidente), quienes apoyaron y aportaron tiempo para discusiones y
o
correcciones de este proyecto.A Cementos del Valle, por medio del Ing. Carlos Aramburo (Intendente Cementos del Valle)
quien proporciono recursos para la adquisici´n de los equipos utilizados en este trabajo. A
o
Ing. Juan Carlos Pinz´n, Ing. Martin Monsalve, Ing. Omar Giraldo, T´c. Beatriz Valencia y
o
e
otros m´s de la Mina La Calera, quienes proveyeron informaci´n para la elaboraci´n de este
a
o
o
proyecto.
Y atodas aquellas personas que en una u otra forma colaboraron en la realizaci´n de este
o
proyecto.

i

RESUMEN
Las vibraciones causadas por actividad humana han venido cobrando importancia a medida
que las fuentes generadoras de tales vibraciones aumentan en cantidad, magnitud y cercan´
ıa
a zonas pobladas. Cementos del Valle en la mina La Calera, dedicada a la extracci´n de caliza
opara la fabricaci´n de cemento, realiza alrededor de dos voladuras diarias con este fin. Para
o
evaluar los efectos de las vibraciones producidas por estas voladuras se instalaron estaciones
de monitoreo en las poblaciones de San Marcos y Mulal´, de las cuales se obtuvieron 504
o
registros de vibraciones durante el periodo comprendido entre mayo 1999 y agosto 2002.
Los resultados obtenidosdeb´ tener un punto de comparaci´n, el cual no existe en Colomıan
o
bia. Por tanto, se hizo necesario adquirir algunas normas internacionales (alemana, escocesa,
americana, espa˜ola, sueca, suiza, y la internacional -ISO-), las cuales son ampliamente den
scritas en este proyecto. De esta manera, los resultados de las vibraciones producidas por
estas voladuras se compararon con normatividadinternacional, aplic´ndolas al caso espec´
a
ıfico de la iglesia de Mulal´. Los datos obtenidos demuestran que las vibraciones producidas
o
por Cementos del Valle para ese per´
ıodo cumplieron con las normas.
Dada la ineficiencia de asociar la m´xima velocidad resultante con la frecuencia estimaa
da mediante los m´todos tradicionales (cruce por ceros, an´lisis de Fourier y espectro de
e
arespuesta), se aplic´ el m´todo de frecuencia instant´nea –desarrollado a partir de las relao
e
a
ciones tiempo-frecuencia–, el cual ha sido desarrollado en procesamiento de se˜ales, sin
n
haber sido usado antes para este fin. Se pudo determinar la similitud de ´sta con cruce por
e
ceros y la divergencia de ´stas respecto al an´lisis de Fourier.
e
a
Buscando relacionar par´metros del dise˜ode las voladuras con la vibraci´n producida por
a
n
o
√
cada una de ellas, se utiliz´ la relaci´n emp´
o
o
ırica u = K (R/ 3 W )α , frecuentemente utilizada
˙
√
para predecir la velocidad resultante (u) a partir de la distancia escalada (R/ 3 W ). A partir
˙
de un an´lisis de regresi´n por m´
a
o
ınimos cuadrados se obtuvo para Mulal´ K = 104 , α =
o
2
2
-1.40 y con R de 0.26...