Efecto del Suelo en la Respuesta No Lineal de Edificios de Hormigón Armado

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2021-12

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Universidad de Valparaíso

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Escuela de Ingenieria Civil

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El comportamiento de una estructura se ve alterado por su interacción entre la fundación y el medio del suelo bajo ella. Este comportamiento mutuamente dependiente de la estructura y el suelo se denomina interacción suelo-estructura (SSI). Por lo tanto, no siempre puede ser realista analizar una estructura según la práctica de diseño estructural convencional que considera que la base es fija. Este trabajo tiene como objetivo principal estudiar el efecto favorable o desfavorable de incorporar la interacción suelo-estructura en el análisis de estructuras comúnmente comerciales en Chile sometidas a solicitaciones sísmicas. Para ello, se analizaron y diseñaron tres edificios compuestos principalmente por muros de hormigón armado, de secciones transversales simétricas y asimétricas de 10, 15 y 20 pisos mediante un modelamiento tridimensional en el software de elementos finitos ETABS verificando las especificaciones de las normativas chilenas vigentes. Las edificaciones se encuentran situadas sobre las mismas condiciones del terreno el cual corresponde a un suelo tipo D, según la clasificación de la NCh433.Of1996 Mod.2009 y DS N°61, compuesto principalmente de arena mal graduada en algunos casos saturada como es el caso del suelo existente en el centro de la Ciudad de Viña del Mar, Chile. Se realizaron análisis tiempo-historia con registros de aceleraciones del terremoto del Maule del 27 de febrero del 2010 obtenidos en las ciudades de Viña del Mar, Concepción y Constitución. Además, se agregaron al estudio registros de terremotos impulsivos como el de Christchurch del año 2011 y el registrado en Sylmar en 1994 con la intención de comparar la respuesta estructural de las edificaciones cuando son sometidas a distintos tipos de registro sísmico. La interacción suelo-estructura se analizó mediante modelos bidimensionales en el software de elementos finitos Ruaumoko2D. Donde se compararon las metodologías más utilizadas en este tipo de investigaciones como es el caso de Winkler, Pasternak y Vlazov-Leontiev. Además, se realizaron variaciones en el coeficiente de balasto del suelo para entender como esto afecta en las respuestas estructurales de las distintas edificaciones. Se estudian los periodos, desplazamientos relativos entrepisos, diagramas de esfuerzos en los muros, curvas de histéresis, desplazamientos laterales del techo y demandas de curvatura de cada edificación cuando se incorpora el efecto de la flexibilidad del suelo, realizando análisis comparativos versus la modelación empotrada convencional. El estudio muestra los efectos significativos de SSI en distintos sismos alterando en algunos casos considerablemente la respuesta sísmica de las estructuras en comparación al modelamiento convencional, generando que muros empotrados que presentan un comportamiento lineal, alcancen el rango no-lineal al incorporar la interacción con el suelo. Si dicha alteración es favorable o desfavorable para cada edificio depende del tipo de registro sísmico y el periodo de oscilación que tenga, lo cual, depende del tipo de suelo y el número de pisos de la edificación respectiva.

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Auspiciador

Palabras clave

SUELOS, EDIFICIOS DE HORMIGON, CHILE

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