INFLUENCIA DE
LA INTERACCIÓN SUELO ESTRUCTURA DEL BLOQUE DE AULAS DE INGENIERA CIVIL
INFLUENCE OF THE INTERACTION SOIL STRUCTURE OF THE BLOCK OF CLASSROOMS
OF CIVIL ENGINEERING
Correo Electrónico
Teléfono
0990697055
UNIVERSIDAD ESTATAL DEL SUR DE MANABI
Resumen
El análisis del comportamiento
estructural de un bloque de Aulas de la Carrera de Ingeniería Civil de la
Universidad Estatal del Sur de Manabí, consistio en la comparación de los
desplazamientos, derivas y periodos de vibración, considerando el sistema
tradicional de base rígida versus la interacción suelo-estructura. Para la
aplicabilidad de la interacción suelo – estructura, se utilizó el modelo
propuesto por los científicos WINKLER y PASTERNAK, mediante lo cual se pudo
determinar que los desplazamientos, derivas y periodos de vibración aumentaron
al considerar la interacción suelo-estructura.
Palabras
clave: Interacción ; Sismoresistentes; Construcciones
Abstract
The analysis of the
structural behavior of a block of Classrooms of the Civil Engineering Degree of
the Southern State University of Manabí, consists of the comparison of the
displacements, drifts and periods of vibration, considering the traditional system
of rigid base versus the interaction ground -structure. For the applicability
of the soil - structure interaction, the model proposed by the scientists
WINKLER and PASTERNAK was used, through which it was possible to determine that
the displacements, drifts and periods of vibration increased when considering
the soil-structure interaction
Keywords: Buildings; Earthquake Resistant; Interaction
1. INTRODUCCIÓN
La interacción suelo
estructura se obtiene modelando la cimentación e introduciendo la flexibilidad
en la dirección horizontal y vertical mediante el módulo de balasto. En los
últimos años se ha dado mucha importancia a un nuevo campo en la ingeniería
civil que es la interacción suelo-estructura, en donde se une la ingeniería
estructural y la ingeniería geotécnica. Al considerar el efecto de la
interacción suelo-estructura en el diseño de las edificaciones interviene en la
determinación de los modos de vibración naturales de la estructura,
desplazamientos, en los esfuerzos y por consiguiente en su diseño estructural.
Este comportamiento ha sido
analizado y explicado por diversos científicos cada uno ha tenido un punto de
vista propio, aportando en cuanto a las características a considerar del suelo.
Esto se ve reflejado en determinados coeficientes de rigidez, los cuales van a
ser necesarios para el cálculo. A pesar de esto, la información y estudio de
este tema siguen siendo limitados.
En la interacción
suelo-estructura el suelo forma parte del análisis estructural de una
edificación, para lo cual es necesario la determinación de los coeficientes de
rigidez equivalentes del suelo con el fin de considerar la flexibilidad de la
base de fundación, estos coeficientes de rigidez dependen de las
características de suelo de cimentación, así como también de las
características de la cimentación.
El concepto de interacción
suelo estructura está orientado a una reducción significativa de cargas
dinámicas, lo contrario al diseño convencional que está basado en un aumento de
resistencia. Para su modelación se considera al suelo como una serie de
resortes los cuales se ubican en nudos de la cimentación discretizadas, las
cuales, en un evento sísmico, provén a la estructura la suficiente flexibilidad
para diferenciar la mayor cantidad posible del periodo natural de la estructura
con el periodo natural del sismo, así evitando que se produzca resonancia lo
cual podría provocar daños severos o el colapso de la estructura.
Otro efecto de la
interacción suelo estructura es el aumento de los desplazamientos generados por
el sismo, ya que estos desplazamientos van a comenzar desde la base.
2.
DESARROLLO DE
LA PONENCIA
Interacción suelo estructura
La investigación sobre la ISE es necesaria, ya que no hay una
edificación que pueda desarrollar su comportamiento sísmico natural, sin tener
un contacto dinámico con el suelo.
Lo que plantea la ISE es tomar en cuenta las propiedades elásticas del
suelo, es decir, el suelo no es infinitamente rígido, como suele plantearse en
la mayoría de análisis, sino que tiene cierto grado de amortiguación y absorbe
parte de la energía entregada por el sismo. Esto va a ocasionar que una menor
cantidad de energía llegue a la superestructura, por ende, los elementos
estructurales soportarán menores fuerzas internas que lo que se obtiene del
cálculo común sin ISE.
Efectos de La
Interacción Suelo-Estructura
De manera de poder ilustrar los efectos de
la interacción suelo-estructura, consideramos para el primer caso una
estructura cimentada sobre roca y para el segundo caso la misma estructura cimentada
sobre suelo natural, tal como se indica en la figura Nº1.
Al producirse un sismo, en el primer caso
las ondas sísmicas hacen que el movimiento horizontal de las partículas del
suelo sea directamente proporcional a la intensidad de dicho sismo. De acuerdo
a la fig. 1 el punto A y B corresponden a la superficie de la roca y a la base
de la estructura respectivamente, en donde para este caso se considera que
ambos puntos tienen el mismo comportamiento.
Durante el tiempo que actúa un sismo se
genera un cortante y un momento de vuelco en la base de la estructura, donde
para el primer caso debido a la rigidez de la roca los esfuerzos resultantes no
producen deformaciones adicionales en la base y ningún movimiento de vuelco,
por tanto, el desplazamiento horizontal en la base (punto B) es idéntico que en
la superficie de la roca (punto A).
