Ingeniería Civil · 2020
Efecto de la interacción suelo-estructura sobre las cantidades de obra de un sistema estructural combinado
El análisis estructural de edificaciones en la práctica se basa en la suposición que la estructura de cimentación se encuentra empotrada en la base (base fija), lo que en la práctica implica una desconexión entre el comportamiento del suelo y la estructura para efectos de diseño. Como es bien sabido, la realidad es que el suelo interactúa con la estructura de cimentación, por lo tanto, la verdadera respuesta de la estructura está ligada a esta interacción. El presente estudio se enfoca en comparar las cantidades de acero de refuerzo y volumen de concreto del sistema de resistencia sísmica de una edificación con sistema estructural combinado ubicada en la ciudad de Bucaramanga, a partir de un análisis dinámico lineal teniendo en cuenta la interacción suelo-estructura por medio de resortes elásticos lineales y coeficientes de amortiguamiento viscosos; y un análisis dinámico lineal suponiendo la base fija en el software de análisis estructural Midas Gen. La metodología utilizada en este estudio tiene en cuenta las recomendaciones del Programa Nacional para la Reducción del Riesgo Sísmico (NERHP por sus siglas en Inglés) en lo que respecta a la incorporación de los efectos de interacción inercial en el análisis. Los resultados evidencian una redistribución de las solicitaciones de la estructura inducida por la incorporación de la flexibilidad en la base respecto al modelo rígido, presentándose en algunos elementos estructurales aumento de sección y de acero de refuerzo, sin embargo, en otros elementos se presentó el efecto contrario; situación que generó una especie de compensación en las cantidades de obra (acero de refuerzo) en los elementos que hacen parte del sistema de resistencia sísmica.
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Contenido
- Introducciónp. 9
- 1. Objetivosp. 11
- 1.1 Objetivo Generalp. 11
- 1.2 Objetivos Específicosp. 11
- 2. Marco de referenciap. 12
- 2.1 Cantidades de obrap. 12
- 2.2 BIMp. 12
- 2.3 Sistema estructural combinadop. 13
- 2.4 Interacción suelo-estructurap. 13
- 2.5 Fenómenos relacionados con la interacción suelo-estructurap. 14
- 2.5.1 Interacción inercialp. 14
- 2.5.2 Interacción cinemáticap. 15
- Joint Venturep. 16
- 3. Metodologíap. 20
- 3.1 Características de la estructura y los materialesp. 20
- 3.2 Solicitaciones de la estructurap. 21
- 3.3 Modelo matemático de la estructurap. 22
- 3.4 Análisis dinámico lineal suponiendo la base fijap. 23
- 3.6 Análisis dinámico lineal de interacción suelo-estructurap. 27
- 3.7 Diseño de los elementosp. 27
- 3.8 Modelamiento BIMp. 29
- 4. Resultadosp. 30
- 4.1 Características del suelop. 30
- 4.2 Parámetros que determinan el diseñop. 30
- 4.3 Solicitaciones de diseño de los elementos estructuralesp. 32
- 4.4 Comparación de cantidades de obra entre modelosp. 36
- 4.4.1 Columnas y muros estructuralesp. 36
- 4.4.2 Vigasp. 38
- 4.4.3 Cimentacionesp. 39
- 4.5 Cantidades totalesp. 40
- 5. Conclusionesp. 41
- Referencias Bibliográficasp. 43
- Figura 1. Modelo matemático de la estructurap. 23
- Figura 2. Flujo de trabajo análisis sísmico de interacción suelo estructurap. 26
- Figura 3. Periodos fundamentalesp. 31
- Figura 4. Cortante basalp. 32
- Figura 5. Carga axial máxima de diseño col E1p. 33
- Figura 6. Momento máximo de diseño en X muro 2p. 33
- Figura 7. Momento máximo de diseño en X col D1p. 34
- Figura 8. Cortante máximo de diseño en Y muro 1p. 35
- Figura 9. Cortante máximo de diseño en Y col A4p. 36
- Figura 10. Cantidad de concreto en columnas y murosp. 37
- Figura 11. Cantidad de acero de refuerzo en columnas y murosp. 38
- Figura 12. Cantidad de acero de refuerzo vigasp. 38
- Figura 13. Cantidad de concreto en zapatasp. 39
- Figura 14. Cantidad de acero de refuerzo en zapatasp. 39
- Tabla 1. Profundidad necesaria para cálculo de velocidad efectiva del perfilp. 19
- Tabla 2. Características de los materialesp. 21
- Tabla 3. Análisis de carga muerta por unidad de áreap. 22
- Tabla 4. Resumen parámetros que caracterizan los efectos localesp. 24
- Tabla 5. Combinaciones de diseñop. 29
- Tabla 6. Comparación de cantidades totalesp. 40