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EFECTO DE LAS VIBRACIONES PRODUCIDAS POR EL TRÁFICO SOBRE LA TORRE DEL CAMPANARIO DE LA IGLESIA SAN FRANCISCO

Kohan, Paul CONICET, Facultad de Ingeniería, Universidad Nacional de Salta.

Av. Bolivia 5150 - Salta paul@kohan.name

Gea, Susana Consejo de Investigación, Facultad de Ingeniería, Universidad Nacional de Salta.

Av. Bolivia 5150 - Salta geas@unsa.edu.ar

RESUMEN

La Basílica San Francisco de la ciudad de Salta, declarada patrimonio histórico nacional, se encuentra localizada sobre una arteria de intenso tráfico vehicular.

El aumento de la cantidad de automóviles y de vehículos de transporte público que circulan, sumado al periódico deterioro de la calzada, llevaron a la necesidad de evaluar posibles o potenciales daños que dicho tráfico pudiera producir en la torre del campanario del templo. El estudio de los efectos de las vibraciones, que estuvo a cargo de docentes e investigadores del Laboratorio de Estructuras de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de Salta, se realizó empleando un acelerógrafo constituido por cuatro acelerómetros triaxiales. Los registros se llevaron a cabo en momentos de distinta intensidad de tránsito.

El presente trabajo muestra el diseño de la localización de los acelerógrafos y los criterios de evaluación de las vibraciones. Los registros obtenidos fueron comparados con diversas normativas y recomendaciones internacionales, típicamente utilizadas en la literatura. Se indican las conclusiones derivadas del estudio, que corresponden específicamente a edificios históricos.

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INTRODUCCIÓN

La Basílica Menor y Convento de San Francisco de la ciudad de Salta, Argentina, es un templo católico y convento de la orden franciscana, notable por su belleza arquitectónica y que por su importancia integra el corredor histórico más importante de la ciudad, reconocida por ser una de las ciudades que mejor conservó el casco colonial español en la Argentina. Fue declarada Monumento Histórico Nacional el 14 de julio de 1941 y Basílica Menor el 4 de agosto de 1992.

La torre campanario, realizada en cuatro cuerpos superpuestos que se aligeran hacia arriba y culminan en un remate, fue inaugurada en 1882; su altura es de 54m y es considerada como una de las más altas de Hispanoamérica como cuerpo aislado. Su construcción es de piedra de la zona y ladrillos cerámicos macizos, unidos con mortero de cal, con espesores que van desde 0.80m en el nivel más alto hasta 2.11m en la planta baja (Figura 1).

Figura 1. Imagen de la basílica San Francisco con su torre campanario y esquema de la planta baja

Se ubica sobre la intersección de las calles Caseros y Córdoba, en pleno microcentro. Ambas calles poseen un elevado tránsito vehicular, desplazándose por calle Córdoba varias líneas de ómnibus, siendo esta además una importante vía que conecta el norte con el sur de la ciudad (Figura 2).

Figura 2. Tránsito vehicular en calle Córdoba

A fin de determinar si el incremento constante de este tránsito puede provocar daños en la estructura del edificio, la Secretaría de Obras Públicas de la Provincia de Salta encargó al

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Laboratorio de Estructuras de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de Salta llevar a cabo las tareas necesarias para determinar la influencia de las vibraciones en la integridad de la torre.

El problema de las vibraciones producidas por el tráfico sobre edificios históricos tiene características comunes en distintas ciudades del mundo: el aumento de la cantidad de autos en circulación, el deterioro de las calzadas en los centros históricos, la concentración de las rutas de transporte público en las calles adyacentes, etc. (Crispino y D'apuzzo, 2001; Kliukas et al., 2008; Rainer, 1982).

En general puede considerarse que las vibraciones producidas por el tráfico vehicular no representan un peligro inmediato para los edificios, pero en función del gran número de repeticiones que las caracteriza, con el correr del tiempo pueden contribuir a procesos de deterioro iniciados por otras causas. Las edificaciones pueden tener concentraciones de deformaciones debidas a asentamientos diferenciales, ciclos de variaciones de humedad o temperaturas, renovaciones o reparaciones, etc. Las pequeñas vibraciones provocadas por el tráfico (como también por otras actividades humanas como el hincado de pilotes o las explosiones) pueden amplificar las deformaciones residuales generando un mecanismo “disparador” que puede producir daño en el edificio. Por lo tanto, resulta difícil establecer el nivel para el cual las vibraciones inducidas por el tráfico generan daño. Asimismo, cuando los edificios son sometidos a estas vibraciones por períodos prolongados, existe la posibilidad de daño por fatiga principalmente en los componentes no estructurales, siempre que las tensiones inducidas tengan una magnitud mínima. Además, es posible que las vibraciones produzcan daño de forma indirecta debido a asentamientos en las estructuras relacionados a la densificación del suelo, particularmente en los casos de suelos sueltos (Hunaidi, 2000; Hunaidi y Tremlay, 1997; Rainer, 1982; Watts, 1990).

Puede considerarse que existen dos formas en las que el tráfico puede inducir vibraciones en los edificios:

Vibraciones propagadas por el aire: son producidas por pequeñas fluctuaciones de presión en el aire, generadas principalmente por motores de vehículos de mediano y gran tamaño, que se propagan por este medio en forma de ondas sonoras de baja frecuencia. En función de su contenido de frecuencias estas excitaciones pueden introducir vibraciones en las edificaciones, principalmente en sus componentes no estructurales más livianos, y en algunos casos producir un efecto de acoplamiento entre estas vibraciones y las propiedades acústicas de una habitación que resultan en un incremento en el nivel de sonido percibido por los ocupantes. Generalmente este tipo de vibraciones es denominado simplemente ruido. Si bien existen diversas reglamentaciones que definen límites de ruido aceptables (Hanson et al., 2006) difícilmente estas vibraciones produzcan daños arquitectónicos o estructurales en las edificaciones (Watts, 1988; Watts, 1990).

Vibraciones propagadas por el suelo: son producidas por fuerzas dinámicas generadas por la interacción entre las ruedas de vehículos y las irregularidades en la superficie de la calzada. En la literatura son generalmente denominadas vibraciones y, a diferencia del ruido, pueden producir daño en las edificaciones. Es por esta razón que el efecto de estas vibraciones sobre el campanario de la Iglesia San Francisco constituyen el objeto central de estudio en este trabajo.

Es interesante notar que si bien ambas vibraciones tienen características y efectos diferentes, existe una correlación en la forma en que las personas las perciben. Para un nivel de vibraciones dado, las personas tienden presentar más quejas por los efectos relacionados al ruido que por las vibraciones propagadas por el suelo, siendo una de las preocupaciones más recurrentes la posibilidad de que estas vibraciones puedan producir daño en sus viviendas (Watts, 1990).

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Vibraciones propagadas por el suelo

Las vibraciones producidas por el tráfico pueden caracterizarse a través de un esquema fuente de vibración – medio de propagación – receptor como se representa en la Figura 3, donde además se indican los principales factores de influencia.

Figura 3. Esquema de Propagación de las Vibraciones (adaptado de Hunaidi, (2000))

Fuente de Vibración. La condición de la superficie de la calzada es de decisiva importancia en la generación de vibraciones. Discontinuidades en el pavimento tales como grietas transversales mayores a 4mm pueden considerarse una fuente de generación de vibraciones que puede producir excitaciones de tal magnitud que pueden distinguirse de las correspondientes a las irregularidades aleatorias propias de la calzada (Hajek et al., 2006). Asimismo, existen distintas características de los vehículos que influyen en las perturbaciones producidas. Se ha observado que si bien vehículos pesados producen mayores vibraciones que aquellos de menor capacidad, los efectos generados dependen en gran medida del tipo de suspensión (Hunaidi y Tremlay, 1997). Otra variable de importancia es la velocidad del vehículo. De diferentes estudios se observa que la amplitud de las vibraciones puede considerarse proporcional a la velocidad del vehículo (Crispino y D'apuzzo, 2001).

Es importante notar que en general un aumento en la cantidad de vehículos pesados implica un aumento en la cantidad de picos de las vibraciones, pero no necesariamente un aumento de su amplitud. Esto se debe a la corta duración de las perturbaciones producidas y a la rápida disminución de la amplitud de las vibraciones con la distancia (Hendriks, 2002). No obstante, el incremento en el volumen de tráfico pesado aumenta la probabilidad de circulación de vehículos con sistemas de suspensión en mal estado y por lo tanto la posibilidad de un aumento en la amplitud de las vibraciones.

Medio de Propagación. El tránsito vehicular produce principalmente tres tipos de ondas (Figura 4): las ondas de volumen de compresión (P) y de corte (S), y las ondas superficiales o de Rayleigh (R) (Hendriks, 2002; Henwood y Haramy, 2002). Como su denominación lo indica, las ondas P y S se propagan a través del volumen del suelo, mientras que las R se propagan a través de la superficie. Las ondas P producen sucesivas compresiones y dilataciones del suelo y se desplazan con un frente esférico. Las ondas S producen deformaciones de corte en las que las partículas tienen un movimiento perpendicular a la dirección de propagación. Las ondas R son producidas por la interacción entre las ondas S y P con la superficie del terreno. Estas ondas presentan un frente de propagación que se expande de forma cilíndrica, generando desplazamientos horizontales y verticales que generan un movimiento elíptico en las partículas.

Estado de la superficieCaracterísticas de los vehículos

Fuente Medio de propagación Receptor

DistanciaAtenuación del suelo

Características de los edificios

Ubicación del receptor Velocidad de los vehículos Topografía

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Las vibraciones inducidas por el tráfico se propagan en el terreno principalmente a través de ondas superficiales R. La amplitud de estas ondas disminuye con la distancia a la fuente. Esta disminución es debida a la atenuación geométrica y al amortiguamiento del suelo. La atenuación geométrica se debe al aumento de la superficie a través del cual la energía se propaga a medida que el frente de onda se aleja de su origen, mientras que el amortiguamiento del suelo se debe a su comportamiento histerético.

Compresión

Dilatación

Medio InalteradoOnda P

Onda S

Doble de la Amplitud

Longitud de Onda

Onda R

Dirección de la Propagación

Figura 4. Tipos de Onda

Receptor. Las vibraciones propagadas por el suelo son transmitidas a nivel del terreno o de fundaciones pudiendo propagarse a otras partes de la edificación. La cantidad de vibraciones percibida por un observador depende de los parámetros dinámicos de los componentes estructurales y arquitectónicos y de su ubicación en el edificio.

CRITERIOS DE EVALUACIÓN DE LAS VIBRACIONES

A partir de fines de los sesenta y en base a diversas investigaciones, ensayos y observaciones se han elaborado criterios para la evaluación del daño potencial que puede ser generado por el tráfico vehicular. En algunos países estos criterios han sido adoptados como normativas oficiales. Si bien en nuestro país no existe ninguna reglamentación al respecto, a los efectos de este trabajo se adoptaron como referencia algunas de las normativas y recomendaciones típicamente utilizadas en la literatura.

La mayoría de los códigos y recomendaciones utilizan como variable de evaluación los picos de velocidad medidos. Algunas reglamentaciones toman como variable la Velocidad Pico de las Partículas (Peak Particle Velocity o PPV) que se define a partir del módulo de tres componentes ortogonales del vector velocidad (PPV = (Vx

2+Vy2+Vz

2)1/2), otras definen los límites a partir de la Componente Pico de Velocidad de las Partículas (Peak Component Particle Velocity o PCPV) que considera los máximos de las componentes del vector velocidad en forma independiente, y en algunos casos simplemente se toma como parámetro la velocidad vertical Vz debido a que por lo general, a nivel de terreno, esta es la componente

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de mayor magnitud. En cuanto a las frecuencias, las distintas investigaciones conducidas han demostrado que las vibraciones inducidas por el tráfico están contenidas dentro del rango de 10 a 20 Hz (Hao et al., 2001).

Por último, es importante notar que el hecho de superar los valores límites propuestos por las normativas no supone obligatoriamente la aparición de daño y que debe acompañarse estas evaluaciones con otro tipo de revisiones, tales como las inspecciones oculares.

Criterio del UK Transport and Road Research Laboratory (TRRL)

Investigadores del Laboratorio de Transporte e Investigación Vial del Reino Unido (Transport and Road Research Laboratory, TRRL) han desarrollado numerosas investigaciones sobre las vibraciones producidas por el tráfico y han definido criterios para evaluar su efecto. La Tabla 1 presenta los límites propuestos por el TRRL (Whiffin y Leonard, 1971) y que han sido adoptados por el Departamento de Transporte de California como criterios para evaluar la severidad de las vibraciones (Hendriks, 2002).

Tabla 1. Efectos de las Vibraciones según TRRL (Whiffin y Leonard, 1971)

Nivel de Vibraciones en

PPV [mm/s]

Reacción Humana Efecto en Edificios

0.15-0.3 Umbral de Percepción Vibraciones con baja posibilidad de producir cualquier tipo de daño

2 Vibraciones fácilmente perceptibles Nivel máximo recomendado para monumentos históricos

2.5 La exposición continua a vibraciones se torna molesta

Sin riesgo de daño arquitectónico a edificios convencionales

5 Vibraciones molestas para personas en edificios

Umbral sobre el que existe riesgo de daño arquitectónico en viviendas convencionales con cielorrasos y revoques de yeso

10-15 Vibraciones consideradas desagradables e inaceptables para personas

Nivel de vibraciones superior al esperado del tráfico, pero que puede causar daño arquitectónico y posiblemente inicio de daño estructural

Normativa DIN 4150

El Instituto de Normalización Alemana DIN define límites admisibles de vibraciones para edificios en la reglamentación DIN 4150 (1999). Esta norma propone límites en las

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vibraciones de edificios que no suponen daño o pérdida de su uso habitual según se indica en la Tabla 2.

Tabla 2. Límites de PCPV según DIN 4150 (1999)

Vibración a nivel de fundaciones

PCPV [mm/s]

Vibración en el en

nivel más alto [mm/s] Clase Tipo de Estructura

1 a 10 Hz

10 a 50 Hz

50 a 100 Hz

Cualquier frecuencia

1 Edificios utilizados con propósitos comerciales, industriales y similares

20 20-40 40-50 40

2 Edificios de vivienda y similares 5 5-15 15-20 15

3

Estructuras que debido a su sensibilidad a las vibraciones no pueden clasificarse bajo línea 1 y 2, y edificios de que son de gran valor patrimonial

3 3-8 8-10 8

Normativa SN 640312

La normativa Suiza SN 640312 a (1992) define los límites de vibración admisible distinguiendo entre los cuatro tipos de construcciones como se aprecia en la Tabla 3. Esta reglamentación considera como solicitación a cada valor máximo del vector de velocidad que supera el 70% de los valores indicativos y distingue tres niveles de exposición según la frecuencia de ocurrencia de las solicitaciones denominados ocasionales cuando la cantidad de solicitaciones es muy inferior a 1000, frecuentes entre 1000 y 100000, y permanentes cuando es superior a 100000.

INSTRUMENTACIÓN Y PROCESAMIENTO DE DATOS

El equipo utilizado para la medición de las aceleraciones en la torre de la Iglesia San Francisco de Salta, consiste en una registradora digital de doce canales modelo K2 marca Kinemetrics y cuatro acelerómetros triaxiales de balance de fuerzas denominados G, E70, E71 y E72. Cada acelerómetro puede medir aceleraciones en tres direcciones ortogonales, utilizando entonces un total de doce canales de medición.

Se realizaron mediciones de distintas duraciones, en todos los casos con una velocidad de 200 muestras por segundo. Para el procesamiento de los datos se utilizó el programa Strong Motion Analyst versión 2.5.2 desarrollado por Kinemetrics (SMA, 2004). Este programa permite integrar las aceleraciones para obtener los registros de velocidad y desplazamientos. Los algoritmos de procesamiento de señales contenidos en el programa realizan una corrección de las señales en función de las propiedades de los instrumentos, corrección de base y filtrado de las señales. Luego, para el análisis de los registros en el dominio del tiempo y de las frecuencias y la determinación de las transformadas de Fourier se utilizó el programa MATLAB (XXX).

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Tabla 3. Valores de referencia según la SN 640312 (1992)

Vibración a nivel de fundaciones PPV [mm/s]

Clase Tipo de Estructura Exposición

8 a 30 Hz

30 a 60 Hz

60 a 150 Hz

A

Muy poco susceptibles (puentes, estructuras de contención de hormigón armado, fundaciones de maquinaria)

Ocasionales Frecuentes Permanentes

Hasta el triple de los valores correspondientes a la clase C

B

Poco susceptibles (edificios industriales de hormigón o metálicos, silos, torres, chimeneas) construidas bajo las reglas generales del arte y adecuadamente mantenidas

Ocasionales Frecuentes Permanentes

Hasta el doble de los valores correspondientes a la clase C

C

Susceptibilidad normal (edificios de habitación de hormigón armado o mampostería, edificios de oficinas, escuelas, hospitales, iglesias) construidas bajo las reglas generales del arte y adecuadamente mantenidas

Ocasionales Frecuentes Permanentes

15 6 3

20 8 4

30

12 6

D

Particularmente susceptibles (monumentos históricos, edificaciones con cielorrasos de yeso o similares, edificios de clase C nuevos o renovados)

Ocasionales Frecuentes Permanentes

Entre los valores indicativos a la clase C y la mitad de

estos

Como parte de esta investigación se realizaron mediciones de aceleraciones en la estructura en diferentes días y horarios, y utilizando distintos arreglos de los acelerómetros. En primer lugar se realizaron mediciones colocando sensores en distintos niveles del campanario y en segundo lugar se los dispuso a nivel de terreno en la dirección perpendicular a la del tráfico, como se

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muestra esquemáticamente en la Figura 5 y Figura 6. En todos los casos los acelerómetros fueron orientados según las direcciones principales de la planta de la torre. De esta manera el eje x del acelerómetro tiene una orientación aproximadamente paralela al del tránsito por la calle Córdoba con sentido positivo hacia el norte, el eje y perpendicular al tránsito vehicular con el sentido positivo hacia el este y el eje z tiene una orientación vertical con sentido positivo hacia arriba. La Tabla 4 resume los registros obtenidos, su hora de inicio, duración y la disposición de los acelerómetros.

A fin de evaluar los efectos de las vibraciones a nivel de fundación se excavó un pozo adyacente a la base del campanario donde se ubicó un acelerómetro, como se aprecia en la Figura 8. Si bien se pudo determinar que la cota de fundación se encuentra a una profundidad de -3 m, por razones de seguridad para realizar las mediciones de vibraciones en este nivel se decidió colocar un acelerómetro a una profundidad de -1.80 m.

Tabla 4. Resumen de las mediciones realizadas

Fecha Medición Hora de inicio

Duración [seg]

Disposición o arreglo de

Acelerómetros

IH002 10:26 1200 A

IH003 10:47 1200 A

IH004 11:17 1200 A

IH006 11:52 1200 A

29 de Abril

IH008 12:21 1200 A

JL004 11:35 1507 B

JL005 12:00 1946 B

JL006 12:32 1536 B 2 de Diciembre

JL007 12:57 2491 B

JO002 11:42 877 B 16 de Diciembre

JO003 12:01 1200 B

JP002 11:21 1240 C

JP003 11:41 1162 C

JP004 12:09 1200 D 23 de Diciembre

JP005 12:29 1200 D

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Figura 5. Disposición de acelerómetros en la torre

Cal

le C

aser

os

Cal

le C

aser

os

Figura 6. Disposición de acelerómetros a nivel de terreno

(Nivel Descanso)

11

Figura 7. Ubicación de acelerómetros a nivel de terreno en vereda, patio y salón

Figura 8. Excavación a 1,80m de profundidad

ANÁLISIS DE LAS MEDICIONES REALIZADAS

Características de las vibraciones inducidas a nivel de terreno

La Figura 9 y la Figura 10 muestran los registros de aceleración y velocidad correspondientes al registro JL005 en el punto de medición NT (al nivel de superficie del terreno). Puede apreciarse que en ambos casos las componentes x e y medidas en el plano del terreno tienen una magnitud inferior a la componente vertical z. En la Figura 11 se grafica la magnitud de la transformada de Fourier de cada una de las componentes de velocidad donde se observa que el contenido de frecuencias queda definido aproximadamente dentro del rango de 10 a 20 Hz

Estas dos características típicas de las vibraciones producidas por el tráfico se repiten en todos los registros obtenidos.

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-0.3-0.2-0.1

00.10.20.3

Vel

ocid

ad [m

m/s

]

Componente Vx

-0.3-0.2-0.1

00.10.20.3

Vel

ocid

ad [m

m/s

]

Componente Vy

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800

-0.3-0.2-0.1

00.10.20.3

Tiempo [seg]

Vel

ocid

ad [m

m/s

]

Componente Vz

Figura 9. Velocidad vs. Tiempo correspondiente a la medición JL005 a nivel de terreno

-30

-20-10

010

2030

Ace

lera

ción

[mm

/s2 ]

Componente ax

-30

-20-10

010

2030

Ace

lera

ción

[mm

/s2 ]

Componente ay

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800-30

-20-10

010

2030

Tiempo [s]

Ace

lera

ción

[mm

/s2 ]

Componente az

Figura 10. Aceleración vs. Tiempo correspondiente a la medición JL005 a nivel de terreno

13

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000

2

4

6

8x 10

-4 Amplitud de la TF para Vx

Frequencia (Hz)

Am

plitu

d [m

m/s

]

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000

2

4

6

8x 10

-4 Amplitud de la TF para Vy

Frequencia (Hz)

Am

plitu

d [m

m/s

]

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000

2

4

6

8x 10

-4 Amplitud de la TF para Vz

Frequencia (Hz)

Am

plitu

d [m

m/s

]

Figura 11. Amplitud de la transformada de Fourier para las distintas componentes de

velocidad correspondientes a la medición JL005 a nivel de terreno NT

Efecto del tráfico sobre la Torre

En la Tabla 5, Tabla 6, Tabla 7 y Tabla 8 se resumen los PCPV y los PPV correspondientes a mediciones realizadas en la torre del campanario correspondientes a los arreglos A y B. Se puede observar que en ningún caso se alcanzan los límites de velocidad definidos en las diferentes reglamentaciones y criterios de daño para edificios históricos.

La Figura 12 muestra los registros de las componentes de velocidad correspondientes a la medición JL005 y la Figura 13 la variación del módulo del vector velocidad para la medición JL005 y arreglo B en el intervalo de tiempo donde se encuentra el PCPV en la dirección vertical en el nivel N3. Los datos presentados permiten ilustrar que los registros obtenidos a nivel de excavación NF tienen una magnitud menor que los medidos a nivel del terreno NT y que esta atenuación es más pronunciada para las vibraciones verticales. Esto resulta coherente con las características de las ondas superficiales que componen a las vibraciones inducidas por el tránsito y al amortiguamiento del terreno. Como se ha mencionado, la cota de fundación de la torre se encuentra aproximadamente 1.2m por debajo del nivel NF y por lo

14

tanto es razonable considerar que la magnitud de las vibraciones en ese punto debe ser todavía menor.

Tabla 5. PCPV [mm/s] correspondientes al arreglo A

NT N4 Medición

Vx Vy Vz Vx Vy Vz

IH002 -0.12 -0.08 -0.10 -0.3 -0.21 -0.31

IH003 0.13 0.11 -0.13 -0.24 0.25 0.34

IH004 0.25 0.13 -0.09 0.27 -0.15 -0.31

IH006 -0.11 -0.1 0.08 0.26 -0.14 -0.29

IH008 -0.13 0.11 -0.12 -0.26 0.22 0.42

Tabla 6. PPV [mm/s] correspondientes al arreglo A

Medición NT N3

IH002 0.13 0.37

IH003 0.15 0.35

IH004 0.28 0.35

IH006 0.13 0.32

IH008 0.15 0.50

Tabla 7. PCPV [mm/s] correspondientes al arreglo B

NF NT N1 N3 Medición

Vx Vy Vz Vx Vy Vz Vx Vy Vz Vx Vy Vz

JL004 0.23 -0.08 0.12 0.1 -0.13 -0.33 0.08 -0.12 0.11 -0.19 -0.17 0.31

JL005 -0.13 -0.13 0.15 0.12 0.14 0.29 0.09 -0.11 0.11 0.20 -0.18 0.50

JL006 0.11 0.09 0.13 0.09 -0.13 0.28 -0.07 0.11 0.08 0.15 -0.18 -0.26

JL007 0.11 0.12 -0.1 0.08 0.14 0.31 0.11 0.11 -0.11 0.17 -0.15 0.29

JO002 0.08 -0.08 -0.09 -0.08 0.11 -0.34 0.08 0.09 0.08 -0.14 -0.12 -0.23

JO003 -0.07 -0.06 0.08 -0.08 -0.13 0.26 -0.08 -0.08 0.07 -0.12 0.12 -0.17

15

Tabla 8. PPV [mm/s] correspondientes al arreglo B Medición NF NT N1 N3

JL004 0.24 0.33 0.13 0.32JL005 0.17 0.29 0.14 0.51JL006 0.14 0.28 0.13 0.29JL007 0.15 0.31 0.17 0.34

JO002 0.10 0.34 0.09 0.24JO003 0.09 0.26 0.12 0.20

1600 1700 1800

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

Tiempo [s]

Vel

ocid

ad [m

m/s

]

Vx en N3

1600 1700 1800

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

Tiempo [s]

Vel

ocid

ad [m

m/s

]

Vy en N3

1600 1700 1800

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

Tiempo [s]

Vel

ocid

ad [m

m/s

]

Vz en N3

1600 1700 1800

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

Tiempo [s]

Vel

ocid

ad [m

m/s

]

Vx en N1

1600 1700 1800

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

Tiempo [s]

Vel

ocid

ad [m

m/s

]

Vy en N1

1600 1700 1800

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

Tiempo [s]

Vel

ocid

ad [m

m/s

]

Vz en N1

1600 1700 1800

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

Tiempo [s]

Vel

ocid

ad [m

m/s

]

Vx en NT

1600 1700 1800

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

Tiempo [s]

Vel

ocid

ad [m

m/s

]

Vy en NT

1600 1700 1800

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

Tiempo [s]

Vel

ocid

ad [m

m/s

]

Vz en NT

1600 1700 1800

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

Tiempo [s]

Vel

ocid

ad [m

m/s

]

Vx en NT

1600 1700 1800

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

Tiempo [s]

Vel

ocid

ad [m

m/s

]

Vy en NT

1600 1700 1800

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

Tiempo [s]

Vel

ocid

ad [m

m/s

]

Vz en NT

Figura 12. Componentes de Velocidad vs. Tiempo correspondientes a la medición JL005 y

arreglo B

16

1600 1700 18000

0.2

0.4

Tiempo [s]

|Vel

ocid

ad| [

mm

/s]

|V| en N3

1600 1700 18000

0.2

0.4

Tiempo [s]

|Vel

ocid

ad| [

mm

/s]

|V| en N1

1600 1700 18000

0.2

0.4

Tiempo [s]

|Vel

ocid

ad| [

mm

/s]

|V| en NT

1600 1700 18000

0.2

0.4

Tiempo [s]

|Vel

ocid

ad| [

mm

/s]

|V| en NF

Figura 13. Módulos del vector Velocidad vs. Tiempo correspondientes a la medición JL005 y

arreglo B

Efecto del tráfico sobre el nivel de terreno

En la

Tabla 9, Tabla 10, Tabla 11 y Tabla 12 se resumen los PCPV y los PPV correspondientes a mediciones realizadas en la torre del campanario correspondientes a los arreglos C y D. La Figura 14 muestra los registros de las componentes de velocidad correspondientes a la medición JP005 y la Figura 15 la variación del módulo del vector velocidad a la de la misma medición utilizando la disposición de acelerómetros D en el intervalo de tiempo donde se encuentra el PCPV en la dirección vertical en el punto P1.

Estos datos muestran que en todos los casos las magnitudes de las vibraciones registradas se encuentran por debajo de los límites recomendados en la literatura para edificios de valor patrimonial. Si bien los registros obtenidos en los puntos P1 y P2 (vereda y centro de salón) que corresponden a los puntos de medición más próximos a la fuente de vibración no alcanzan valores que puedan implicar daño, estos superan el umbral de percepción humana definido por el TRRL (Whiffin y Leonard, 1971).

17

Tabla 9. PCPV [mm/s] correspondientes al arreglo C

P1 P2 P3 P4 Medi-ción

Vx Vy Vz Vx Vy Vz Vx Vy Vz Vx Vy Vz

JP002 0.22 -0.29 -0.44 -0.11 -0.15 0.35 -0.13 -0.13 0.22 -0.14 -0.12 -0.13

JP003 -0.09 -0.31 0.38 -0.10 -0.18 -0.38 0.08 -0.13 -0.21 0.07 -0.07 0.10

Tabla 10. PPV [mm/s] correspondientes al arreglo C

Medición P1 P2 P3 P4

JP002 0.46 0.35 0.23 0.23

JP003 0.43 0.40 0.21 0.10

Tabla 11. PCPV [mm/s] correspondientes al arreglo D

P1 P2 P4 P5 Medi-ción

Vx Vy Vz Vx Vy Vz Vx Vy Vz Vx Vy Vz

JP004 -0.13 0.45 -0.45 0.09 0.18 -0.41 -0.05 0.06 -0.14 0.07 -0.07 -0.11

JP005 -0.11 0.38 0.49 -0.11 -0.18 0.45 0.05 0.06 0.13 -0.07 -0.07 0.10

Tabla 12. PPV [mm/s] correspondientes al arreglo D

Medición P1 P2 P4 P5

JP004 0.52 0.42 0.11 0.14

JP005 0.60 0.46 0.11 0.13

18

1040 1060 1080

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

Tiempo [s]

Vel

ocid

ad [m

m/s

]

Vx en P5

1040 1060 1080

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

Tiempo [s]V

eloc

idad

[mm

/s]

Vy en P5

1040 1060 1080

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

Tiempo [s]

Vel

ocid

ad [m

m/s

]

Vz en P5

1040 1060 1080

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

Tiempo [s]

Vel

ocid

ad [m

m/s

]

Vx en P4

1040 1060 1080

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

Tiempo [s]

Vel

ocid

ad [m

m/s

]

Vy en P4

1040 1060 1080

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

Tiempo [s]V

eloc

idad

[mm

/s]

Vz en P4

1040 1060 1080

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

Tiempo [s]

Vel

ocid

ad [m

m/s

]

Vx en P2

1040 1060 1080

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

Tiempo [s]

Vel

ocid

ad [m

m/s

]

Vy en P2

1040 1060 1080

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

Tiempo [s]

Vel

ocid

ad [m

m/s

]

Vz en P2

1040 1060 1080

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

Tiempo [s]

Vel

ocid

ad [m

m/s

]

Vx en P1

1040 1060 1080

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

Tiempo [s]

Vel

ocid

ad [m

m/s

]

Vy en P1

1040 1060 1080

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

Tiempo [s]

Vel

ocid

ad [m

m/s

]

Vz en P1

Figura 14. Componentes de Velocidad vs. Tiempo correspondientes a la medición JP005 y arreglo D

19

1040 1060 10800

0.2

0.4

Tiempo [s]|V

eloc

idad

| [m

m/s

]

|V| en P5

1040 1060 1080

0

0.2

0.4

Tiempo [s]

|Vel

ocid

ad| [

mm

/s]

|V| en P4

1040 1060 10800

0.2

0.4

Tiempo [s]

|Vel

ocid

ad| [

mm

/s]

|V| en P2

1040 1060 1080

0

0.2

0.4

Tiempo [s]

|Vel

ocid

ad| [

mm

/s]

|V| en P1

Figura 15. Módulos del vector Velocidad vs. Tiempo correspondientes a la medición JP005 y

arreglo D

CONCLUSIONES

Con el objeto de evaluar los efectos de las vibraciones inducidas por el tránsito en el campanario de la Iglesia San Francisco se realizaron mediciones de vibraciones a lo largo de la torre y a nivel de terreno. Para obtener una muestra representativa de las vibraciones reales a la que la edificación se encuentra expuesta, las mediciones se realizaron en diferentes días y en horarios de tránsito pico.

Los registros obtenidos fueron comparados con diversas normativas y recomendaciones internacionales típicamente utilizadas en la literatura. En todos los casos analizados la magnitud de las vibraciones medidas se encuentra por debajo de los límites de daño potencial indicados en las referencias consultadas. Si bien las vibraciones registradas en los puntos a nivel de terreno más próximos a la calzada tampoco alcanzan los límites para edificios históricos, se pudo observar que su magnitud supera el umbral de percepción humana.

Por último, es importante considerar que si bien los estudios realizados indican que las vibraciones están dentro de los límites aceptables para edificios de valor patrimonial, es posible que esta condición varíe con el tiempo y por lo tanto es recomendable realizar evaluaciones periódicas que permitan evaluar su estado.

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