Interacción suelo-estructura de una edificación con losa de cimentación por los modelos dinámicos de Barkan y Savinov, Norma Rusa SNIP 2.02.05-87 y Gazetas y Mylonakis

Resumen

El análisis de la Interacción Dinámica Suelo-Estructura en la respuesta sísmica de edificaciones ha sido objeto de estudio en múltiples investigaciones, destacando su relevancia en la seguridad estructural, especialmente en contextos de alta sismicidad como Perú. Estudios realizados por Villarreal (2023), Braña, Gamón, Fundora y Martínez (2022) señalan que el comportamiento estructural de las edificaciones puede verse modificada al considerar la interacción suelo estructura en el análisis estructural y modelación de edificaciones. Mediante la incorporación de los coeficientes dinámicos obtenidos con las propiedades elásticas del estrato del suelo, es factible determinar si existe alguna variación significativa en el comportamiento estructural del modelo, en ese sentido el presente estudio se propone como objetivo de investigación: determinar si la incorporación de los modelos dinámicos de interacción suelo-estructura de Barkan & Savinov, Norma Rusa SNIP 2.02.05-87 y Gazetas & Mylonakis establecidos en la norma NIST GCR 12-917-21, pueden modificar o influir significativamente en el comportamiento estructural de la edificación  para ser consideradas dentro del análisis estructural y posteriormente en la Norma Peruana E030. La edificación considerada para el análisis tiene un sistema estructural por muros absorbentes a cortantes (alta rigidez), y la cimentación es uniforme mediante una losa de cimentación de e=0.40 cm. Mediante el estudio de mecánica de suelos se determinó las propiedades del suelo, categorizando al suelo como S3, con un módulo de elasticidad E_s=1150 ton/m² y un coeficiente Poisson μ_(1=) 0.30, la altura del estrato a nivel de cimentación es de 1.20 m. La edificación se ubica en una zona de aceleración pico de 0.25g. Mediante el análisis de los resultados se llegó a demostrar que la estructura al tener alta rigidez no modifica significativamente su periodo, siendo la mayor variación del periodo de 1.60% para el modelo de Barkan & Savinov, seguido del modelo de Gazetas & Mylonakis con 1.42%, en lo concerniente a las derivas se observó un incremento significativo en el nivel en contacto con la cimentación, con un promedio de variación de 16.56% en la dirección XX’ más flexible de la edificación, mientras que en la dirección más rígida el incremento fue de 10.50%. Los resultados de las derivas se verificaron mediante un análisis tiempo historia, considerando el Sismo de Lima de Octubre de 1966 y sus dos componentes (EW-NS), verificando que para el caso EW el incremento de la deriva fue de un 16.82%, mientras que para el caso NS se obtuvo un incremento del 16.81%, ambos en la dirección XX’. Con estos resultados se llegó a concluir que existe un incremento significativo en las deformaciones laterales en el nivel que se encuentra en contacto con la losa de cimentación, mientras que la variación en el periodo fundamental y los esfuerzos cortantes no fueron significativas en gran medida por el sistema estructural de muros absorbentes de cortante que presentan una rigidez superior a otros sistemas constructivos.