Evaluación de comportamiento de losas metálicas compuestas con claros grandes ante vibraciones provocadas por cargas rítmicas

Abstract

RESUMEN Las actividades humanas rítmicas, llevadas a cabo sobre sistemas de piso metálicos con grandes claros libres, provocan niveles de vibración altos que pueden llegar a regir la respuesta dinámica de los entrepisos, afectando no sólo a la zona destinada para la realización de los eventos, sino también a espacios aledaños que, en caso de no estar preparados para soportar tales solicitaciones, reducirán la percepción de confort de los usuarios de las edificaciones y, en casos graves, pondrán en riesgo la integridad estructural de las obras, la seguridad de los ocupantes y las grandes inversiones económicas que se requieren para la construcción de este tipo de proyectos. La normativa mexicana actual remite a la Guía de Diseño 11 del American Institute for Steel Construction para el estudio detallado del fenómeno de vibraciones humanas rítmicas en la que se plantea una metodología simplificada para la revisión del estado límite de servicio por vibraciones cuyos criterios de aceptación datan de finales del siglo pasado y vuelven a los tableros de piso con grandes dimensiones en proyectos económicamente inviables. Investigaciones recientes caracterizan, de formas menos conservadoras, algunas de las actividades humanas rítmicas más comunes lo que, aunado al avance de las herramientas computaciones que permiten la construcción de modelos refinados, brindan a los diseñadores estructurales la posibilidad de realizar análisis detallados de sistemas de piso compuestos, que puedan resultar en estructuras más seguras, económicas y sustentables. Este trabajo toma el caso práctico de estudio de un salón de usos múltiples, proyectado para construirse en el Estado de Aguascalientes; sobre él se realiza una comparativa entre los resultados obtenidos con la metodología tradicional y aquellos estimados tras la realización de 2 modelos computacionales sobre los que se definen funciones dinámicas, basadas en enfoques modernos, que permiten la obtención de las historias de aceleración en puntos de interés sobre la pista de baile y un tablero aledaño. Palabras clave: vibraciones, actividades humanas rítmicas, sistemas de piso compuestos, aceleración perceptible, confort.

ABSTRACT Human rhythmic activities, performed on floor systems with large free spans, cause high vibration levels that could determine the dynamic response of the affected story due to this phenomenon, affecting not only to the destined zone for the activity development but also adjacent bays, which in case they are not prepared to endure these external actions, will reduce the human comfort perception from the building users and, in grave cases, will compromise the structural integrity of the construction, the safety of the occupants and the big economic investments required for the construction of this type of projects. The current Mexican regulations refer to the Design Guide 11 of the American Institute of Steel Construction for a detailed assessment of the human rhythmic vibrations, where it is stated a simplified methodology for the checking of the service limit state of vibrations whose acceptance criteria date from the late past century and turned the floor bays with big dimensions in economically unviable projects. Recent research characterizes, in less conservative ways, some of the most common human activities that, in addition to the development of computational tools that allow the construction of refined models, provide to the structural designers the possibility to perform detailed composite floor analysis, that could result in safer, more economical, and sustainable structures. This work takes a case-study of a multipurpose hall, projected to be built in the State of Aguascalientes, on which it is made a comparison between the results gotten with the traditional methodology and those estimated after the realization of 2 computer models on which they were defined dynamic functions, based on modern approaches, allowing the collecting of information regarding with the acceleration histories of interest points on the dance floor and an adjacent bay. Key words: vibrations, human rhythmic activities, composite steel floors, noticeable acceleration, comfort.