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ANALISIS DE LA INTERACION DINAMICA HUMANO ESTRUCTURA
EN GIMNASIOS DE LA CIUDAD DE SANTIAGO DE CALI
PATRICIA VALENZUELA SUAREZ
Estudiante de ingeniería Civil, Universidad del Valle, Colombia. Grupo de Investigación en
Ingeniería Sísmica, Ingeniería Eólica y Estructuras Inteligentes, G-7. Escuela de Ingeniería
Civil y Geomática, Universidad del Valle, Cali, Colombia.
DIANA CAROLINA MILLAN YUSTI
Estudiante de ingeniería Civil, Universidad del Valle, Colombia. Grupo de Investigación en
Ingeniería Sísmica, Ingeniería Eólica y Estructuras Inteligentes, G-7. Escuela de Ingeniería
Civil y Geomática, Universidad del Valle, Cali, Colombia.
PETER THOMSON.
Doctor en Ingeniería Aeroespacial, Universidad de Minnesota, USA. Director Grupo de
Investigación en Ingeniería Sísmica, Ingeniería Eólica y Estructuras Inteligentes, G-7.
Profesor Titular, Escuela de Ingeniería Civil y Geomática, Universidad del Valle, Cali,
Colombia.
DANIEL GÓMEZ P.
Ingeniero Civil, Especialista en Estructuras, Universidad del Valle, Colombia. Grupo de
Investigación en Ingeniería Sísmica, Ingeniería Eólica y Estructuras Inteligentes, G-7.
Profesor Auxiliar, Escuela de Ingeniería Civil y Geomática, Universidad del Valle, Cali,
Colombia.
ALBERT RICARDO ORTIZ L.
Ingeniero Civil, Estudiante de Maestría en Ingeniería, Universidad del Valle, Colombia.
Grupo de Investigación en Ingeniería Sísmica, Ingeniería Eólica y Estructuras Inteligentes,
G-7. Escuela de Ingeniería Civil y Geomática, Universidad del Valle, Cali, Colombia.
RESUMEN: Actualmente las estructuras se construyen usando materiales ligeros de
alta resistencia generando una disminución de la masa y en las propiedades de
amortiguamiento. Adicionalmente se han producido algunos cambios de uso de
estructuras existentes, provocando un incremento en los casos de vibraciones
excesivas de los sistemas de entrepiso. Los gimnasios son estructuras susceptibles
a problemas de vibraciones de entrepiso debido a las actividades rítmicas que se
realizan en ellas. Estas vibraciones frecuentemente afectan las condiciones de
servicio de las estructuras. En este trabajo se presenta la evaluación de las
vibraciones de diferentes tipos de losas debido a las fuerzas producidas por
personas. Las cargas dinámicas generadas por las personas en movimiento al
bailar, caminar y hacer aeróbicos, fueron determinadas mediante registros
experimentales de campo y laboratorio y se caracterizó su efecto en los parámetros
dinámicos del sistema de piso. Se presentan recomendaciones desde el punto de
vista de seguridad estructural y confort, teniendo en cuenta la interacción humanoestructura.
PALABRAS CLAVE: Gimnasios, Vibraciones excesivas, Sistema de entrepiso,
Interacción Humano-Estructura.
ABSTRACT: Structures are currently built from high-strength lightweight materials,
which reduces both mass and structural damping. There has also been a change in
the end use of several existing buildings that has caused vibration levels to increase
excessively, particularly on floor systems. Health Clubs are susceptible to
serviceability problems due to vibrations induced by the rhythmic activities performed
upon them. This work presents an assessment of vibration levels on different types of
floor systems due to human-induced excitations. The dynamic loads produced by
occupants while walking, dancing and doing aerobics were measured from laboratory
and field tests and their effect on dynamic properties of the floor was quantified.
Recommendations are given from structural safety and serviceability points of view,
taking human-structure interaction into account.
KEYWORDS Health clubs, Excessive vibration, floor systems, Human-structure
interaction
1. INTRODUCCIÓN:
Actualmente las estructuras se están construyendo con materiales ligeros de alta
resistencia, generando una disminución de la masa estructural y propiedades de
amortiguación (H. Kappyo, 2003); Adicionalmente se han producido algunos
cambios de uso de estructuras existentes, provocando un incremento en los casos
de vibraciones excesivas de los sistemas de entrepiso.
Por lo anterior el análisis de la interacción humano/estructura, ha despertado un gran
interés en la ingeniería especialista en estructuras, ya que se ha observado que la
influencia humana produce cambios en las propiedades dinámicas naturales de las
estructuras, que pueden llegar a afectar el funcionamiento de esta. En el caso de los
sistemas de entrepiso de Gimnasios, se ha podido observar que los movimiento
rítmicos de las personas como saltar, hacer aeróbicos, bailar, etc, produce
vibraciones que generan incomodidad y sensación de inseguridad a los usuarios.
Actualmente las recomendaciones de las normas locales son muy limitadas a la hora
de incluir las actividades rítmicas de las personas como cargas dinámicas en el
análisis estructural, por que los diseñadores optan por basarse en normas
diseñadas especialmente para otras regiones, las cuales dan recomendaciones para
géneros musicales, movimientos rítmicos y culturas diferentes a los que se
presentan en la región, lo que hace necesario realizar estudios que incluyan las
condiciones locales.
En este documento, se presentan los resultados obtenidos a partir de registros
experimentados realizados en diferentes sistemas de entrepiso, donde se ha
encontrado, que la máxima respuesta de la estructura se presenta cuando hay
sincronización y los saltos están implicados en las rutinas. Dichas cargas pueden
causar problemas de seguridad en algunas estructuras.
2. METODOLOGIA
2.1 Pruebas de laboratorio:
Se realizaron registros de vibraciones en dos plataformas de diferentes
características para el trabajo de laboratorio. La plataforma tipo 1, es un sistema de
entrepiso aligerada, compuesto por una loseta en concreto reforzado con malla
electrosoldada, fundida sobre perfiles de acero colmena y con un aligeramiento
hecho con bloquelones, los cuales son ubicados entre cada uno de los perfiles.
Dicha losa se construyo a escala real de 2.75m de ancho y 4.30m de largo.
La plataforma tipo 2 es una losa de Ferrocemento, a escala real de 2.0m de ancho y
3.20m de largo. El sistema de entrepiso consiste en una loseta de ferrocemento
unida a perfiles formados en frío, a través de conectores de cortante conformados
por tornillos auto-perforantes más arandela. Se utilizaron cinco perfiles P4x2x1.2 con
una separación centro a centro de 50 cm, a los cuales se les adosó una placa de
ferrocemento de 3 cm de espesor con dimensiones de 205cm x 320cm, con
conectores de cortante conformados por tornillos auto-perforantes #10 de 11/2” con
cabeza hexagonal más arandelas de 1/4", dispuestos en toda la longitud de los
perfiles. El ferrocemento que se utilizó en las placas de las probetas estuvo
conformado por una matriz de mortero de cemento, reforzado con mallas
hexagonales de alambre galvanizado de alta resistencia a la corrosión calibre 24 con
un hueco de ½” producida por Colmallas S.A.
Se realizó el registro de ensayos de vibración ambiental, impacto de talón y caída
del saco. El impacto de Talón es empleado para determinar el amortiguamiento con
al menos un ocupante sobre el piso y para comparar la respuesta del piso con los
criterios de aceptabilidad, en este caso el ensayo se llevo a cabo con un peso
aproximado de 700N, alzando los talones y dejándolos caer sobre el piso. Este
procedimiento se repitió 5 veces aproximadamente. La caída del Saco es un
método empleado para medir la frecuencia natural del sistema basada solo en la
masa de la estructura, el saco usado en la prueba es una bolsa de arena de 10 kg,
que al caer sobre la losa produce una vibración libre en esta.
A partir del procesamiento de los registros de vibración ambiental se obtuvo la
primera frecuencia natural para cada losa, correspondiente al modo vertical. Para
esto se uso el método de la Transformada de Fourier. Con esta identificación de las
características dinámicas, se llevo a cabo el ajuste de los modelos analíticos, para
obtener de una manera más confiable la respuesta de la estructura ante las cargas
de servicio esperadas.
La adquisición de datos se hizo con el quipo portátil del LINSE de la escuela de
ingeniería Civil y Geomática de la Universidad del Valle. La señales son captadas
por medio de 4 acelerómetros sísmicos Wilcoxon Research Model 731A, cada uno
con un amplificador Wilcoxon Research Model P31. Las señales, son trasmitidas a
una caja para conexiones tipo National Instruments NI BNC 2110 y posteriormente a
un computador portátil, donde la señal analógica se convierte en digital por medio de
la tarjeta de adquisición DAQCard 6024E.
Figura 1: Ubicación Acelerómetros
Los cuatro acelerómetros se ubicaron en un cuadrante de la losa, tal y como se
muestra en la figura 1 los acelerómetros fueron colocados en sentido vertical y los
datos adquiridos por cada canal fueron analizados, con el fin de identificar las
frecuencias fundamentales del sistema de entrepiso.
2.2 Pruebas de Campo:
Figura 2: Ubicación de Acelerómetros
Losa Fitness Park
Se analizaron los registros obtenidos en dos gimnasios de la ciudad de Santiago de
Cali, los cuales cuentan con salas de clases grupales ubicadas en el segundo piso.
El trabajo se realizo inicialmente en el gimnasio Fitnnes Park, el cual cuenta con una
losa de concreto reforzado con aligeramiento recuperable, armada en dos
direcciones, con nervios de 15cm de espesor separadas cada 89cm, y una altura
total de 35cm, como se muestra en la figura 2.
Figura 3: Ubicación Acelerómetros
Losa Las Pilas
El otro sistema de entrepiso corresponde al gimnasio Las Pilas, el cual consiste en
una losa de concreto reforzado, aligerada con material no recuperable armada en
una sola dirección. Los nervios están separados cada 80cm y cuentan con un
espesor de 12cm y una altura total de 40cm, como se muestra la figura 3.
Se realizaron registro de las aceleraciones ambientales en las losas de entrepiso de
los dos gimnasios para identificar las propiedades naturales, y posteriormente se
realizo la adquisición de datos durante las clases grupales con el fin de identificar la
respuesta de la estructura ante la excitación producida por los usuarios. Se
identificaron los cambios a lo largo de los registros realizados cada uno con una
duración aproximada de 12 minutos, a una frecuencia de adquisición de 250Hz. En
general, Se ubicaron acelerómetros en la viga principal de carga y los nervios de la
losa.
2.3 Procesamiento de las señales:
El procesamiento de las señales se realizó en el paquete matemático de MATLAB,
utilizando las herramientas para el procesamiento digital de señales, algoritmos de
distribución de tiempo-frecuencia que emplean la transformada en tiempo corto de
Fourier.
Las señales obtenidas originalmente, se analizaron en el tiempo para excluir los
tramos que contengan datos difusos que pueden dar resultados erróneos, por
ejemplo que un canal se hubiese saturado. Seguidamente, se elimino el desfase de
la señal y se muestreo la señal en un rango de frecuencias de 20 a 40 Hz, ya que el
rango de interés de la señal está por debajo de estas. A la señal resultante se le
aplico la transformada de Fourier (espectrograma) y se le calculo la densidad
espectral de potencia para observar su contenido de frecuencias, deducida a partir
de la potencia media de la señal discreta periódica en el tiempo, Ec. (Proakis y
Manolakis (1998) en (Tischer (2007)).
Donde:
N: periodo de la señal
x(n): señal periódica discreta en el tiempo, representada a través de series de
Fourier como (Ec. 2):
ck: coeficientes de la representación en serie, y
potencia en función de la frecuencia.
representa la distribución de la
2.4 Ajuste de modelos de elementos finitos:
Método optimización directa:
Este método se basa en el uso de tres cantidades: los datos modales
experimentales, las matrices de rigidez y las matrices de masa del modelo analítico.
Suponiendo que una de las tres cantidades se conoce de forma precisa, de modo
que las dos restantes se ajustan a partir de esta (Velez, W. (2009)).
En este trabajo se toma los datos modales experimentales procesados como la
cantidad precisa y a este valor se ajusta las cantidades de rigidez y masa de los
modelo analíticos; esto se logro usando como parámetros de ajuste cantidades
físicas como el modulo de Young, medidas geométricas y densidad de masa. Siendo
estrictos para garantizar que los cambios a estos parámetros tengan sentido físico.
Los modelos se realizaron en el programa de elementos finitos SAP2000. Estos se
ajustaron de acuerdo a las frecuencias naturales obtenidas de los datos modales
experimentales, garantizando que todos tuvieran una forma modal vertical.
Luego de calibrar los modelos se paso a variar las luces entre apoyos para cada
sistema de entrepiso determinando la luz óptima de acuerdo a las frecuencias
recomendadas para Gimnasios por la Norma Colombiana de Diseño SismoResistente NSR-10. (ASI, (2010))
3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
El análisis de los datos, obtenidos en campo consistió en identificar la respuesta de
la estructura durante las clases grupales, donde se llevo a cabo rutinas de aeróbicos
convencionales y una nueva modalidad que incluye el baile. Los datos obtenidos en
el laboratorio se usaron como referencia para el análisis.
3.1 Resultados de pruebas de Laboratorio
3.1.1 Plataforma tipo1: Losa aligerada
Dicha losa se construyo a escala real de 2.75m de ancho y 4.30m de largo, los
ensayos dinámicos realizados fueron los siguientes: impacto de talón y caída del
saco. Al analizar los datos de impacto de talón se encontró una frecuencia de
6.87Hz, con un coeficiente de amortiguamiento de 5.0%, encontrado con el método
de decremento logarítmico, (Chopra, 1995). A partir de los registros obtenidos en la
prueba de la caída del saco de 10 Kg, se obtuvo una frecuencia de 6.75 Hz, y un
coeficiente de amortiguamiento de 8 %. Estos resultados se muestran en la figura 4.
(a)
(b)
Figura 4: Espectro de potencia (a) impacto de talón, (b) caída de saco.
A partir de los resultados obtenidos, se encontró el nivel de perceptibilidad con la
escala de Reiher-Meister, que se presenta en la Figura 5, para ello se ingresa el
valor del amortiguamiento y la amplitud el eje vertical izquierdo que corresponde a la
escala de Reiher-Meister modificada. En este caso el sistema cae en el rango de
“claramente perceptibles” por debajo de la recta (Murray 1975), puede lo cual indica
que se podría mejorar el comportamiento al incrementar el amortiguamiento del
sistema, y así ofrecer un buen servicio.
3.1.2 Plataforma tipo: Losa de Ferro cemento
Esta plataforma tiene una frecuencia natural de 10.88Hz, y al realizar la prueba de la
impacto de talón la frecuencia representativa que se encontró es de 10.040Hz, para
un periodo de 0.0996 seg y un coeficiente de amortiguamiento= 2.7572%. Por otro
lado, en la prueba de caída del saco se encontró una frecuencia representativa de
10.68Hz y un coeficiente de amortiguamiento= 4.1543%.
Figura 5: Escala de Reiher-Mesiter para
Definición del Nivel de Perceptibilidad Humano
Al evaluar el nivel de perceptibilidad humana en la escala de Reiher-Meister
modificada (figura 5), se encontró para este sistema que cae en el rango de
“claramente perceptibles”, al igual que la plataforma anterior.
3.2 Resultados de pruebas de vibración en Campo
En los resultados de los registros de vibración forzada se caracterizaron dos
parámetros, la aceleración pico máxima registrada y se asoció con la frecuencia de
excitación promedio registrada para cada tipo de movimiento, esto con el objetivo de
correlacionar la excitación dinámica con la respuesta dinámica de la estructura.
3.2.1 Registro de Vibraciones durante clase de aeróbicos en el gimnasio
Fitness Park
Los resultados que se presentan a continuación, corresponde al análisis de los datos
que se adquirieron en el gimnasio Fitness Park de la Ciudad de Santiago de Cali.
Las aceleraciones fueron registradas el 14 de Julio del 2010, usando el sistema
portátil de laboratorio LINSE de la Escuela De Ingeniería Civil y Geomática de La
Universidad del Valle.
El registro de las aceleraciones se realizo durante la clase de aeróbicos, con el fin de
identificar la respuesta de la estructura ante la excitación generada por el público.
Los datos tomados, corresponden a dos modalidades: El Step o escalón y la AeroRumba. En la primera modalidad, se realizan rutinas con el uso de una plataforma
rectangular con una superficie antideslizante y un conjunto de soportes que permiten
regular su altura. La segunda consiste en ejercitarse por medio del baile, donde se
efectuaron movimientos al ritmo de varios géneros musicales. En las clases
participaron 20 personas aproximadamente.
Para la clase de Step se analizaron 3 registros, cada uno con una duración
aproximada de 10 min, para un total de 30 min y por lo tanto 450 000 datos. Para
esta modalidad las frecuencias identificadas se encuentran cerca de 2.683 Hz, la
cual fue la frecuencia dominante y otras alrededor de 5.3Hz, 7.3Hz Y 8.0 Hz (Figura
7)
Figura 6: Aceleración vs tiempo modalidad
de Step:
Figura 7: Espectro de frecuencias
modalidad Step.
Los registros de las clases de Aero-Rumba, se clasificaron según los géneros
musicales. Los ritmos con mayor cantidad de registros fueron la salsa y el
reggaetón cada uno con 3 registros. Los demás géneros como el vallenato, el
merengue y la bachata cuentan con dos registros. Para cada uno de los géneros se
obtuvo el espectro de frecuencias, a partir del registro de aceleraciones en el tiempo.
Los resultados se presentan en la siguiente tabla:
Género
Reggaetón
Salsa
Bachata
Merengue
Vallenato
Samba
Estiramiento
Frecuencias
Frecuencia predominante 3.3Hz,
alrededor de 4.9Hz y 6.4Hz.
Frecuencia predominante 3.5Hz,
alrededor de 5.2Hz, 7.0Hz y 8.7Hz.
Frecuencia predominante 4.9Hz,
alrededor de 7.4Hz y 11.7Hz.
Frecuencia predominante 2.8Hz,
alrededor de 5.6Hz, 7.141Hz y 8.5Hz.
Frecuencia predominante 2.4Hz,
alrededor de 3.6Hz, 4.8Hz y 7.2Hz.
Frecuencia predominante 4.0Hz,
alrededor de 6.0Hz y 8.0Hz.
3.54Hz.
otras
otras
otras
otras
otras
otras
Tabla 1: Frecuencias para cada género musical.
En el procesamiento digital de los registros, a lo largo de las actividades realizadas,
se ha observado que las frecuencias de contenido energético alto se encuentran en
un rango de 2.5 Hz y 5Hz, pero hay que tener en cuenta que a lo largo de las rutinas
de ejercicio de como se muestra en las siguientes figuras:
Figura 8: Registro de aceleraciones vs
tiempo de Reggaetón.
Figura 9: Espectro de frecuencias de
Reggaetón.
Figura 10:Registro de aceleraciones vs
tiempo de Salsa
Figura 11: Espectro de frecuencias de
Salsa.
Figura 12: Registro de aceleraciones vs
tiempo de Merengue.
Figura 13: Espectro de frecuencias de
Merengue.
3.2.2 Registro de Vibraciones durante clase de aeróbicos en el gimnasio Las
Pilas
Los resultados que se presentan a continuación son de la modalidad Step, AeroRumba y Cardio Box. Las aceleraciones fueron registradas el 17 de Julio del 2010,
usando el sistema portátil de laboratorio LINSE de la Escuela De Ingeniería Civil y
Geomática de La Universidad del Valle.
Para la clase de Step, se analizaron 3 registros, cada uno con una duración
aproximada de 10 min, para un total de 30 min y por lo tanto 450 000 datos; en la
modalidad de cardio Box se obtuvieron la misma cantidad de registros. En la
figura…se presenta el espectro de frecuencias para la modalidad de Step donde se
presenta uno de los tres gráficos, donde se puede identificar una frecuencia
predominante, a aproximadamente 2.93Hz. Además hay frecuencias mayores
alrededor de 5.45Hz y 5.84Hz con una contribución de energía menor.
En el caso de los resultados obtenidos de la modalidad Cardio Box, en la figura…Se
puede identificar una frecuencia predominante en 2.667Hz, y una segunda
frecuencia de 5.341Hz. Además de estas, se presenta otras de menor energía
alrededor de los 12.18Hz.
Figura 16: Registro aceleración en el
tiempo de Step.
Figura 17: Espectro de frecuencias Step.
Figura 18: Registro aceleración en el
tiempo de Cardio Box.
Figura 19: Espectro de frecuencias Cardio
Box.
Los registros de las clases de Aero-Rumba, se clasificaron según los géneros
musicales. Los ritmos con mayor cantidad de registros fueron la salsa y el Hip Hop
cada uno con 3 registros. Los demás géneros como la samba, la champeta y la
bachata cuentan con dos o un registro.
Género
Reggaetón
Salsa
Bachata
Hip Hop
Samba
Frecuencias
Frecuencia predominante 3.2Hz
Frecuencia predominante 3.1Hz
Frecuencia predominante 2.6Hz, otras alrededor
de 5.2Hz y 3.3Hz1.
Frecuencia predominante 2.5Hz y 5.1Hz.
Frecuencia predominante 2.2Hz, 3.9Hz y
alrededor de los 4.5Hz.
Tabla 2: Resumen de frecuencias para cada género
En la tabla anterior se observa el resumen de las frecuencias obtenidas para cada
uno de los géneros musicales, allí se resalta la frecuencia de mayor contenido
energético o predominante para cada género. A continuación se presenta el
espectro de frecuencias de uno de los canales para los ritmos de Samba, Salsa y
Hip Hop.
Figura 20: Registro de aceleraciones vs
tiempo del género Samba.
Figura 21: Espectro de frecuencias
genero Samba.
Figura 22: Registro de aceleraciones vs
tiempo del género Salsa.
Figura 23: Espectro de frecuencias
genero Salsa.
Figura 24: Registro de aceleraciones vs
tiempo del género Hip Hop
Figura 25: Espectro de frecuencias
genero Hip Hop.
3.2.3 Modelos en un programa de elementos finitos
Los modelos fueron construidos en el programa de elementos finitos SAP2000, y
ajustados de acuerdo a las frecuencias naturales obtenidas de los datos modales
experimentales, garantizando que todos tuvieran una forma modal vertical. A cada
uno de los modelos ajustados, se le modificaron las luces con el fin de observar el
cambio de la frecuencia de la losa y compararla con los valores que recomienda la
NSR-10 (ASI, 2010), en el capitulo B.4-7 “Las edificaciones expuestas a excitaciones
dinámicas producidas por el público tales como: estadios, coliseos, teatros,
gimnasios, pistas de baile, centros de reunión o similares, deben ser diseñadas de
tal manera que tengan frecuencias naturales verticales iguales o superiores a 5 Hz
(períodos naturales verticales menores de 0.2 s)”.
Modelos de Campo:
• Losa Gimnasio Fitness Park:
Figura 26: Modelo losa Fitness Park
Figura 27: Modo 1, frecuencia 10.97hz
En el caso del sistema de entrepiso de Fitness Park, se encontró que para luces
mayores a 9.5m, como se muestra en la figura 28, la frecuencia es menor a la
recomendada en la NSR-10 (5 Hz), sin embargo es recomendable que este tipo de
sistema se use para luces menores a 8.0m, si se tiene en cuenta las frecuencias de
los segundos armonicos, las cuales pueden afectar la estructura.
Figura 28: Variación de la frecuencia con respecto a la luz.
• Losa Gimnasio Las Pilas:
Figura 29: Modelo losa gimnasio Las
Pilas.
Figura 30: Modo 1,frecuencia 17.81hz
Para el sistema de entrepiso de Las Pilas, se puede observar en la figura 31 que
para luces mayores a 9.5m, la frecuencia es menor a la recomendada en la NSR10, por lo tanto se puede observar que este tipo de sistema para luces menores a
8m, tiene un buen comportamiento, teniendo en cuenta las frecuencias de los
segundos armónicos, las cuales pueden afectar la estructura.
.
Figura 31: Variación de la frecuencia con respecto a la luz.
Modelos Plataformas Experimentales:
• Losa Ferrocemento:
Figura 32: Modelo losa de Ferrocemento
Figura 33. Modo 1, frecuencia 10.88hz
Este tipo de losa, por ser compuesta (viguetas de acero, losa en concreto), si es
usada en gimnasios se recomienda que su frecuencia natural sea mayor a 9Hz, al
observar la figura 34, este sistema tiene un buen comportamiento para una luz
menor a 3.20m.
Figura 34: Variación de la frecuencia con respecto a la luz.
• Losa Colmena “Placa Fácil”:
Figura 35: Modelo losa de Placa Fácil.
Figura 36: Modo 1, frecuencia 6.97hz
Al analizar el modelo realizado para este sistema de entrepiso, se encontró que
para luces mayores a 4.5m (Figura 37), no cumple con la frecuencia natural mínima
recomendada de 8Hz para gimnasios.
Figura 37: Variación de la frecuencia con respecto a la luz.
4 CONCLUSIONES Y PERSPECTIVAS
Los picos de máxima aceleración, se presentaron cuando hubo mayor sincronización
y las rutinas de aeróbicos incluían saltos. La identificación de las frecuencias
realizadas permite observar la respuesta de la estructura ante la excitación humana,
la cual varía de acuerdo a la modalidad de aeróbicos y los géneros musicales.
Además se encontró que la respuesta en frecuencia en actividades rítmicas
deportivas llega al límite de lo que indica la norma, de igual manera a partir de los
resultados obtenidos, es necesario tener en cuenta que existen frecuencias mayores
a 5Hz que pertenecen a los segundos armónicos, que pueden afectar las
condiciones de servicio.
En las estructuras civiles, es importante tener en cuenta el confort y seguridad de los
usuarios, es decir que esta tenga un comportamiento adecuado en condiciones de
servicio. En el caso de los gimnasios de la ciudad, es recomendable seguir con un
trabajo de monitoreo, principalmente los que han sido construidos sin tener en
cuenta el uso de la estructura.
La capacidad de disipación de energía de las estructuras, juega un papel importante
en la interacción humano-estructura, por eso es necesario que sea estudiado con
mayor profundidad en futuras investigaciones, teniendo en cuenta la influencia de los
usuarios.
Los sistemas de entrepiso tradicionales como las losas nervadas en una y dos
direcciones presentan un buen grado de servicio para el uso de Gimnasios siempre
y cuando se garantice que las frecuencias asociadas a la estructura de acuerdo a las
luces entre apoyos sean diferentes a las que producen las personas al realizar
actividades rítmicas. Por otra parte, los sistemas de aligeramientos nuevos o
experimentales que fueron objeto de estudio en este trabajo pueden llegar a ser
soluciones futuras para estructuras con usos similares, mientras las características
de amortiguamiento de la forma de la estructura y de los materiales se tengan en
cuenta a la hora de diseñar.
En próximos trabajos se pretende determinar la fuerza de impacto de las personas al
realizar actividades rítmicas para complementar los estudios que hasta el momento
se han realizado solo con aceleraciones.
En la actualidad la escuela de ingeniería Civil y Geomática de la Universidad del
Valle, con el apoyo de Colciencias, está llevando a cabo el proyecto “Desarrollo de
una guía de diseño estructural para disminuir el efecto de la interacción humanoestructura en estructuras civiles”, teniendo como objetos de estudio estructuras
representativas de la ciudad de Santiago de Cali. Este proyecto nació con el fin de
aportar algunas recomendaciones que pueden ser complementarias a la NSR-10.
5. AGRADECIMIENTOS
Los autores agradecen la financiación de la Universidad del Valle y COLCIENCIAS,
para el proyecto “Desarrollo de una guía de diseño estructural para disminuir el
efecto de la interacción humano-estructura en estructuras civiles”. Igualmente se
gradece al grupo de investigación en Ingeniería Sísmica, Ingeniería Eólica y
Estructuras Inteligentes, G-7, al equipo de trabajo del Laboratorio de Ingeniería
Sísmica y Dinámica Estructural de la Universidad de Valle y a los Gimnasios Fitness
Park y las Pilas en la ciudad de Santiago de Cali por su colaboración en el desarrollo
de este artículo.
5 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
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