Estudio del efecto de la interacción suelo-estructura en edificios bajos de albañilería

Abstract

Actualmente en Chile el material predominante en la construcción de viviendas es la albañilería, alcanzando un 47% del total de viviendas existentes. En este contexto, es importante entender el comportamiento de estas estructuras ante eventos sísmicos, poniendo énfasis en el estudio de factores que definan mejor su predicción de daño. Uno de estos factores es la interacción suelo-estructura, relacionada con la respuesta colectiva del suelo, la fundación y la estructura frente a una excitación sísmica, incorporando el comportamiento flexible de la interfaz suelo-fundación, el amortiguamiento por radiación y el amortiguamiento histerético del suelo. Para esto, se define un modelo de un grado de libertad representativo de una estructura de albañilería de un piso, el cual es implementado considerando una base empotrada y una base flexible. En el caso de la base flexible se estudian dos metodologías: Subestructura, en donde se representa a través de un sistema de resortes y amortiguadores, el comportamiento de la interfaz suelo-fundación, y el método de análisis directo que incorpora el efecto a través de bordes artificiales, de los cuáles se estudian los bordes absorbentes de Lysmer-Kuhlmeyer y los bordes TDOF. Se definen tres tipos de suelo, de acuerdo a la Norma Chilena NCh. 433 (suelos tipo A, C y E), los que se evalúan considerando comportamiento elástico y comportamiento histerético. Para cada caso estudiado, se construye el espectro de respuesta de aceleración, velocidad y desplazamiento variando la rigidez de la estructura para obtener la respuesta a distintos periodos de vibración, la cual es comparada con el espectro de diseño correspondiente. Se estima el amortiguamiento total de la estructura identificando el efecto del amortiguamiento por radiación y el amortiguamiento histerético del suelo. Los principales efectos observados en la estructura es el alargamiento del periodo, el aumento del amortiguamiento total debido a la interacción con el suelo y la reducción de la demanda sísmica, los cuales se acentúan en presencia de suelos blandos, en estructuras de bajo periodo y cuando la estructura posee el mismo periodo de vibración que el suelo.