Control de vibraciones verticales en puentes peatonales mediante amortiguadores de masa sintonizados: Master´ s thesis

En la actualidad no existen normas mexicanas de diseño para puentes peatonales, por lo que los diseños estructurales no contemplan la revisión del estado límite de servicio para vibraciones excesivas inducidas por peatones. El cruce de las personas sobre los puentes peatonales genera frecuencias armónicas que en ocasiones pueden coincidir con alguna de las frecuencias estructurales, lo cual se traduce en vibraciones resonantes que pueden exceder el nivel de confort soportado por el ser humano. El trabajo comienza con una breve revisión de la normatividad internacional existente de puentes peatonales y el estado límite de servicio que éstas consideran ante la vibración inducida por peatones. En esta tesis se estudiaron tres puentes peatonales existentes en México, además de un puente tipo que muchas empresas constructoras utilizan como modelo preestablecido sin que se realice un diseño estructural previo. Los puentes peatonales estudiados fueron modelados analíticamente en un software comercial de elemento finito con objetivo de obtener las propiedades dinámicas de los mismos y posteriormente se realizaron pruebas in situ de vibración ambiental en los tres puentes peatonales existentes, con el objetivo de calibrar los resultados de los modelos analíticos. También se realizaron pruebas in situ de vibración forzada en dos de los tres puentes peatonales reales, con el objetivo de obtener su respuesta dinámica real ante distintos casos de excitación peatonal en movimiento. Las estructuras estudiadas resultaron ser más propensas a las vibraciones inducidas por peatones en la dirección vertical, por lo que posteriormente se modelaron matemáticamente dichas estructuras como vigas uniformes Euler-Bernoulli sometidas a una carga peatonal móvil con objetivo de comparar las propiedades y respuestas dinámicas obtenidas, y determinar bajo que cargas de excitación peatonal se satisface el nivel de confort. Por último se diseñó un sistema de amortiguadores de masa sintonizados capaz de reducir las vibraciones verticales inducidas por peatones, y se modelaron matemáticamente las estructuras estudiadas como vigas uniformes Euler-Bernoulli con masas resonantes adjuntas a ellas y sometidas a una excitación peatonal móvil; verificando que estos dispositivos de disipación de energía son capaces de cambiar las propiedades dinámicas de los puentes peatonales, y por ende, lograr una reducción significativa de las vibraciones verticales hasta alcanzar satisfacer los niveles de confort deseados.