Análisis de los efectos de la interacción suelo – estructura en la dinámica estructural de un edificio de oficinas de 15 pisos

Abstract

Para el análisis de edificaciones es común el uso de modelos matemáticos que representen el comportamiento de estas. Elaborar un modelo que represente exactamente el comportamiento de una edificación en el medio que la rodea ante una solicitación externa es una labor prácticamente imposible. A pesar de las limitaciones actuales, los resultados obtenidos se pueden considerar estimaciones buenas para ser utilizadas en cálculos ingenieriles. Reducir la incertidumbre es importante para el progreso de la ingeniería sismorresistente, para lograrlo es crucial identificar las limitaciones de los modelos convencionales y aumentar los conocimientos sobre estas. En ese sentido, una de las limitaciones que se considerar es el desprecio de los efectos de la interacción suelo-estructura. El propósito principal de la investigación es analizar cómo difiere el estudio del comportamiento de las edificaciones con sótanos ante solicitaciones sísmicas en función a la manera en las que son modeladas. Se considerarán en el estudio 3 tipos de modelos para el mismo edificio de 15 niveles superiores. El primero, considera la estructura empotrada a nivel de la superficie sin considerar la influencia de los sótanos, en este caso se asume que los niveles subterráneos de la estructura se mueven en conjunto con el suelo en que se encuentran. El segundo, considerará la totalidad de la estructura incluidos los sótanos. El tercero, la estructura completa, pero considerando además el efecto que tiene la interacción del suelo con la estructura en los sótanos. Es importante mencionar que para cada tipo de modelo se estudiará la estructura con 2, 5 y 8 sótanos. Al analizar estructuras como la del primer caso mencionado se asume que el momento generado por acción de fuerzas y/o aceleraciones en la base (nivel de superficie) es de gran tamaño, y la distribución de momentos en los sótanos tiene valores menores y poco significativos. Sin embargo, queda en duda si este tipo de modelo representa correctamente el comportamiento que el edificio tendrá. En los modelos que consideran sótanos en el análisis se puede suponer que el momento aumenta considerablemente en función a la profundidad o también que, al considerar la interacción con el suelo, debido a las propiedades mecánicas de estos, el momento disminuye proporcionalmente con la misma. El análisis se efectuará para distintos niveles de sótanos, en donde la estructura será sometida a una perturbación dada por el espectro de la norma E.030; además se utilizarán distintas propiedades al modelar el suelo, con el fin de obtener respuestas para diferentes tipos de estos. La profundidad del suelo en el modelo será considerada hasta una profundidad de 1.5B por debajo de la cimentación. Con los resultados obtenidos se busca lograr una mejor comprensión de las respuestas del análisis dinámico de un edificio, para esto se pretende encontrar una relación entre el comportamiento de cada tipo de modelo estructural en los tipos de suelos analizados; enfocada en acercar los resultados, independientemente del tipo de modelo que se escoja, a valores que representen con mayor fidelidad el comportamiento real que tendrá la estructura estudiada.