Algunos aspectos de la interacción dinámica suelo-estructura

Abstract

El presente trabajo es un intento para visualizar matemáticamente el problema de la interacción suelo - estructura. La práctica y la experiencia han demostrado a través "de los años, lo difícil que es tratar de tipificar un suelo, ya que para obtener la. resistencia estática de cualquier suelo es necesario conocer su profundidad, composición, influencias de la napa freática, etc.; así podemos hacernos idea que para hacer un análisis dinámico de un suelo el investigador se encuentra a su vez enfrentado a muchas variables, que hacen prácticamente imposible determinar su comportamiento exacto ante un sismo. También tenemos presente el problema de la estructura, donde es posible obtener una mejor aproximación teórica con respecto a su comportamiento frente a las ondas sísmicas, pero esa aproximación varía en la práctica cuando actúan elementos rigidizantes no previstos en los cálculos, tales como muros y tabiques; además, es necesario tener en cuenta la diferencia que existe entre el análisis bidimensional de una estructura aporticada y un análisis tridimensional, este último nos permite una mayor aproximación al comportamiento real de la estructura. Para el análisis teórico del problema, se ha procurado efectuar un estudio en base a los trabajos efectuados en la universidad de Stanford en U.S.A.; donde se puede obtener el panorama que presenta el uso de elementos finitos para resolver el problema de la interacción suelo estructura en forma tridimensional. Para este propósito se va a presentar un modelo analítico tridimensional, en el desarrollo del cual presenta remos las siguientes partes: Estructura.- Se presentará como un edificio común de varios pisos, procurando que sea adaptable a los diferentes diseños arquitectónicos. Cimentación.- Se aproximará a un bloque rígido considerándose también el posible uso de pilotes. Suelo.- Será idealizado como un conjunto de elementos finitos suponiendo condiciones especiales para el límite de contacto con otra superficie (amortiguación viscosa). Este modelo analítico es posible de incorporar a un programa de computación, de manera que pueda dar respuestas analíticas a sismos específicos. Se incluirán ejemplos simples de un programa de computación efectuado en la Universidad de Stanford, que demuestra las posibilidades del modelo analítico y del programa. El resultado demuestra que la combinación de un modelo analítico tridimensional y la presencia del suelo en que está cimentado, tiene influencias muy importantes en las respuestas calculadas de un edificio con respecto de los sismos.