Onda Aerea Y Vibraciones

COMPORTAMIENTO DE LAS TUBERÍAS ENTERRADAS ANTE LAS VIBRACIONES PRODUCIDAS POR VOLADURAS. Jesús Félix Domingo

1. INTRODUCCIÓN La Norma UNE 22.381-93, “Control de vibraciones producidas por voladuras” establece unos criterios de prevención de daños en estructuras próximas al lugar donde se produce una voladura. Los tipos de estructuras considerados en dicha ley son: GRUPO I: Edificios y navesindustriales ligeras con estructuras de hormigón armado o metálicas. GRUPO II: Edificios de viviendas, oficinas, centros comerciales y de recreo, cumpliendo la normativa legal vigente. Edificios y estructuras de valor arqueológico, arquitectónico o histórico que por su fortaleza no presenten especial sensibilidad a las vibraciones. GRUPO III: Estructuras de valor arqueológico, arquitectónico ohistórico que presenten una especial sensibilidad a las vibraciones por ellas mismas o por elementos que pudieran contener. Los límites del criterio de prevención de daños se recogen en la siguiente tabla:
VALORES LÍMITES DEL CRITERIO

FRECUENCIA (Hz) 2 - 15
VELOCIDAD (mm/s)

15 - 75
DESPLAZ. (m)

>75
VELOCIDAD (mm/s)

En los tramos de frecuencia comprendida entre 15 y 75 Hz, se podrácalcular la velocidad equivalente, v, a través de la ecuación: v = 2 Π f d, siendo; f: frecuencia d: desplazamiento indicado en la tabla

GRUPO I GRUPO II GRUPO III

20 9 4

0.212 0.095 0.042

100 45 20

Pero dicha norma UNE añade una NOTA en la que hace referencia al resto de estructuras no incluidas en la misma y que dice textualmente: “Para el resto de estructuras el estudio de vibracionesse ajustará a los criterios de la Administración encargada de velar por la seguridad de las personas y las instalaciones, en función del objetivo del proyecto y del tipo de estructuras que previsiblemente puedan estar afectadas”. Este es el caso, por ejemplo, de las tuberías enterradas, caso que vamos a estudiar a continuación.

2. DEFORMACIÓN DE UNA TUBERÍA BAJO TIERRA COMO CONSECUENCIA DE LASVIBRACIONES GENERADAS POR LAS VOLADURAS. Si registramos la velocidad de vibración en una tubería enterrada y la comparamos con la velocidad de vibración obtenida en la superficie del terreno donde está enterrada dicha tubería y después representamos estas velocidades en función del tiempo, observamos que la duración y la frecuencia son similares en ambos casos.
S2 U2

t S1 TUBERÍA U1EXPLOSIÓN
FIGURA 1: GENERACION DE VIBRACIONES EN UNA TUBERÍA ENTERRADA

t

Generalmente las tensiones originadas en una tubería enterrada serán las mismas que se originan en el terreno que rodea la tubería. Una tubería enterrada en las inmediaciones de una voladura se ve sometida a diferentes tipos de tensiones.
TRACCIÓN AÑADIDA

Uno de estos tipos de tensiones (figura 2) son las producidassegún el eje de la tubería cuando las ondas P se propagan paralelamente a dicho eje. Estas tensiones hacen que la tubería se vea sometida a deformaciones por compresión y tracción.

COMPRESIÓN AÑADIDA

FIG. 2: TENSIONES PRODUCIDAS - ONDAS P

Otro tipo de tensiones (figura 3) son las producidas perpendicularmente al eje de la tubería cuando las ondas S se propagan paralelamente a dicho eje.También se producen tensiones verticales y paralelas al eje de la tubería (figura 3) cuando las ondas Rayleigh se propagan paralelamente dicho tubería eje. a La

entonces

se ve sometida a deformaciones por fuerzas actuando a por
FIGURA 3: TENSIONES PRODUCIDAS - ONDAS S y R

compresión fuerzas

y de

tracción añadidas.

Finalmente, también se pueden producir tensiones en la tubería cuandolas ondas P, S o Rayleigh se propagan perpendicularmente a la dirección del eje de la misma. En este caso la tubería se ve sometida a deformaciones circunferenciales
SECCIÓN DE LA TUBERÍA ANTES DEL MOVIMIENTO FRENTE DE ONDA

(figura 4). Las deformaciones producidas en la tubería cuando las ondas se propagan paralelamente al eje de la misma se presentan en una dirección perpendicular a las...