Análisis de desempeño de una estructura compleja sometida a cambios en la rigidez de su suelo de fundación

Abstract

La Interacción Suelo Estructura es un fenómeno que determina la respuesta real de un sistema estructural ante una demanda sísmica. Los códigos de diseño actual, sin embargo, consideran al suelo y a la estructura como sistemas independientes, sin considerar la relación dinámica existente. Dentro de este contexto surge la pregunta de si incluir efectivamente la interacción suelo – estructura es importante en el diseño sísmico. En este proyecto se toma como base un modelo existente que considera de manera óptima las no linealidades del suelo y considera una estructura real existente. Se plantean cuatro escenarios de fundación, un escenario en que se mantienen las condiciones reales existentes, otro en que se sustituye todo el primer estrato por un suelo de una menor rigidez, un tercer escenario en que se realiza un mejoramiento del suelo mediante un relleno compactado, y un cuarto caso en que el mejoramiento es aún mayor mediante la técnica de vibrosustitución. A su vez se consideran distintos registros sísmicos, Concepción, 2010, San Pedro, 2010, Kocaeli, 1999 y Northridge, 1994. Los resultados obtenidos se interpretan mediante indicadores de daño y desempeño sísmico, el cual se divide en daños a nivel global y daños a nivel local. A nivel global se tiene: Desplazamiento de la estructura, drift máximo relativo entre pisos, drift global de la estructura, esfuerzos de corte y corte basal. A nivel local se analizan los elementos de la estructura. La creencia común es que suelos más rígidos, y con mayor capacidad de soporte, son beneficiosos en el desempeño estructural. Sin embargo, los resultados muestran un comportamiento destacable. Suelos de rigidez muy alta traspasan una mayor demanda a la estructura, la cual, si es sometida a demandas sísmicas de gran intensidad, provoca un mayor daño en los elementos del sistema. Suelos de rigidez muy baja son susceptibles a la rotación vertical de la estructura, y estos se vuelven sensibles a los efectos de segundo orden. En general, los resultados obtenidos muestran que la interacción suelo – fundación – estructura no debiera ser simplificada en el diseño sísmico