ESTUDIOS DE RESPUESTA SISMICA DE SITIO PARA ACTUALIZAR EL MANUAL DE DISEÑO POR SISMO DE LA CFE
RESUMEN: En la práctica común del diseño por sismo se hace uso de factores con que se toman en cuenta, implícitamente, diferentes aspectos de la respuesta dinámica del terreno. Estos factores se suministran en forma tabular, dependiendo de la zona sísmica y del tipo de terreno. En este trabajo se presenta una forma racional de tomar en cuenta estos aspectos en forma explícita. Se reconocen tres tipos de factores: de terreno rocoso, de comportamiento lineal y de comportamiento no lineal. En los espectros de diseño que se construyen con estos factores se toman en cuenta correctamente los efectos de amplificación debidos a las condiciones del terreno. Los espectros, que varían en forma continua a lo largo del territorio nacional, están libres de factores ajenos al peligro sísmico.
INTERACCIÓN SUELO-ESTRUCTURA, ESTÁTICA Y DINÁMICA
La interacción suelo-estructura trata de la influencia que tiene la geometría, la rigidez y la masa de una estructura en el comportamiento del terreno de cimentación y en el comportamiento de la propia estructura. Aun cuando los análisis de una edificación y del suelo de soporte se basan en el estudio de la mecánica de sólidos, en la práctica estos análisis se llevan a cabo usualmente por caminos diferentes: una estructura está formada por muros, losas, trabes y columnas, con grandes huecos entre ellas, mientras que el suelo está constituido por partículas minerales que se apoyan unas sobre otras, dando lugar a un medio que se puede modelar en forma aproximada como un medio continuo. Por ello, los métodos de análisis de edificaciones siguen rutas distintas a los análisis del terreno de sustentación. Los métodos de interacción estática suelo-estructura están basados en el principio de que en el contacto cimiento-terreno los desplazamientos tanto de la subestructura como los del terreno son iguales, es decir, existe compatibilidad de deformaciones entre estructura y suelo. En términos generales, el procedimiento de cálculo para la interacción suelo-estructura consiste en tres pasos: (a) se calculan los desplazamientos de la subestructura, (b) se calculan los desplazamientos del terreno de cimentación, y (c) se establece la compatibilidad de deformaciones entre estructura y suelo. Podemos distinguir dos clases de situaciones en relación con la interacción: (i) cuando los cimientos están suficientemente separados, de tal forma que la carga sobre un apoyo no ejerce influencia sobre los desplazamientos de los apoyos vecinos (este fenómeno se presenta usualmente en zapatas aisladas), y (ii) cuando se trata de un cimiento continuo donde el desplazamiento de un punto de dicho cimiento está afectado por la carga repartida en toda la subestructura (es el caso de zapatas corridas o losas de cimentación). La interacción dinámica suelo-estructura ocurre cuando una edificación se apoya sobre uno o varios estratos de suelo blando, que sobreyacen a capas de materiales (suelos o rocas) de mayor rigidez o resistencia. Al estar soportada la construcción por un suelo blando, durante la ocurrencia de un sismo, a los desplazamientos ocasionados por su propia flexibilidad, hay que agregar los desplazamientos debidos al cabeceo o rotación de la estructura y los desplazamientos provocados por un movimiento de traslación entre la construcción y el suelo de fundación. El análisis de este comportamiento pertenece a lo que se conoce como interacción dinámica suelo-estructura. Dado que ahora se presentan tres clases de movimientos, el período natural de vibración del sistema suelo-estructura resulta mayor que el período de vibración de la sola estructura. En general, ocurre también un aumento del amortiguamiento del sistema suelo-estructura. Conocer el período de vibración y el amortiguamiento del conjunto es de vital importancia cuando se estudia la respuesta sísmica de este sistema acoplado. En este libro se pretende proporcionar al estudiante de ingeniería y al ingeniero de la práctica los conceptos básicos sobre los fenómenos de interacción estática e interacción dinámica suelo-estructura, con varias aplicaciones al análisis de las edificaciones en ingeniería.
30 noviembre, 2016