interaccion suelo estructura

1. INTERACCIÓN
SUELO
ESTRUCTURA

2. La interacción suelo estructura,
corresponde a las modificaciones
de la respuesta de una
construcción que reposa sobre o
está dentro del subsuelo; estas
modificaciones corresponden a
una alteración de los periodos de
vibración naturales por
desplazamientos en la
cimentación y del
amortiguamiento de la
construcción por radiación de
ondas desde la cimentación.

3. COMPORTAMIENTO SUELO ESTRUCTURA
La interacción suelo-estructura es un
conjunto de cambios en la respuesta
del suelo-cimentación-estructura
que en general es causado por dos
fenómenos; la flexibilidad del terreno de
desplante, y el cambio en los
movimientos de entrada debido a la
presencia de la estructura.

4. TIPOS DE INTERACCIÓN
INTERACCIÓN INERCIAL
• Fuerza inercial proveniente de la
vibración de la estructura y de la
cimentación
• Origina traslación y rotación de la
cimentación
– Afecta directamente la flexibilidad del
sistema y las formas modales
– Favorece a la generación de
amortiguamiento de la cimentación
INTERACCIÓN CINEMÁTICA
• Incoherencia de los movimientos del
terreno
• Variación de los movimientos del
terreno con la profundidad
• Dispersión de ondas
• De importancia para estructura de
periodos T bajos, grandes extensiones
en plantas y edificios con sótanos.

5. MODELOS DINÁMICOS DE
INTERACCIÓN SUELO-ESTRUCTURA
Existen modelos dinámicos aceptados que, a
través de coeficientes de rigidez, van a
expresar cómo es que realmente interactúa
el suelo con la estructura, que determinan la
condición real de interacción suelo-
cimentación:

6. RIGIDEZ DEL RESORTE PARA
CIMENTACIONES SUPERFICIALES
MÉTODO 1
Los investigadores han desarrollado soluciones
a la rigidez del resorte que son aplicables a
cualquier forma de sección sólida en la
superficie, o parcial o totalmente incrustado en
un semiespacio homogéneo. Las
cimentaciones rectangulares son más comunes
en los edificios. Por lo tanto, las soluciones de
rigidez del resorte en general se adaptaron al
problema de cimentaciones rectangulares
Para cimentaciones superficiales que son
rígidos con respecto al suelo de apoyo, un
modelo resorte desacoplado representará la
rigidez de fundación
MÉTODO 2
Para cimentaciones superficiales que no son
rígidos con respecto a los suelos de apoyo,
se utiliza una representación de elementos
finitos del comportamiento de la
cimentación lineal o no lineal utilizando
modelos de Winkler. Distribuidas las
propiedades de rigidez verticales se
calcularán dividiendo la rigidez vertical total
por el área. Uniformemente distribuida las
propiedades de rigidez de rotación se
calculan dividiendo el total de rigidez
rotacional de la zapata por el momento de
inercia de la zapata en la dirección de la
carga.

7. MÉTODO 3
• Para cimentaciones superficiales que son flexibles con respecto al suelo de apoyo,
basado en soluciones teóricas aprobados para vigas o placas en soportes elásticos, se
permitirá la rigidez de fundación de ser calculado por un modelo de Winkler
desacoplado usando un coeficiente de resorte unidad de sub-base. Para los sistemas
de base flexible, el coeficiente de resorte unidad de sub-base, KSV, se calculará
mediante la siguiente ecuación

8. METODO DE ANALISIS
MÉTODOS DIRECTOS
• Un análisis directo de interacción suelo
estructura, el suelo se representa como un
proceso continuo. En este tipo de análisis se
modela juntos como un solo elemento todo
el sistema representado por el suelo, la
cimentación y la estructura como se muestra.
y se resuelven directamente en su forma
unida y en un solo paso
• La complejidad del problema a resolver está
más allá de la capacidad de las soluciones de
forma cerrada. Se requieren soluciones
numéricas en un método de elementos
finitos. En un análisis directo, la estructura es
a menudo discretizado con elementos de
barras finitos y el suelo con elementos finitos
sólidos

9. MÉTODOS SUBESTRUCTURA
Este método también es llamado como método
simple, método de multipasos y método
indirecto. El método apelan al principio de
superposición para separar las dos
componentes de la ISE, la interacción cinemática
y la inercial, para considerar los efectos en un
enfoque subestructura se requiere, realizar una
evaluación de los movimientos del suelo en
campo libre y las propiedades del suelo, una
evaluación de las funciones de transferencia
para convertir los movimientos de campo libre a
movimientos de entrada de la cimentación, la
incorporación de resortes y amortiguadores
para representar la rigidez y amortiguación en la
relación suelo cimientos, y un análisis de la
respuesta de la combinada estructura de resorte
y amortiguador

10. MODELO DINÁMICO WINKLER –
COEFICIENTE DE BALASTO
Es uno de los métodos de cálculo más
utilizado para modelar la interacción
entre la base de cimentación y la
superestructura es la que supone al
suelo como un equivalente a un número
infinito de resortes elásticos -muelles o
bielas biarticuladas- cuya rigidez,
denominada módulo o coeficiente de
balasto (Ks), se corresponde con el
cociente entre la presión de contacto (q)
y el desplazamiento -en su caso asiento-
(δ)

11. INTERACCIÓN
MURO COLUMNA

12. Para que todos los elementos
estructurales trabajen en
conjunto, como si se tratara
de una sola pieza, es muy
importante que la unión entre
ellos sea buena; por ejemplo,
la unión entre el muro
portante y sus columnas de
confinamiento debe ser
consistente. Las columnas o
elementos de confinamiento
vertical, tienen como función
principal aumentar la
capacidad de deformación o
flexión del muro ante la
fuerza sísmica.

13. UNIÓN MURO COLUMNA
ENDENTADO DEL MURO:
El endentado del muro recibirá
posteriormente el vaciado del concreto de
la columna, logrando que la unión entre
ambos sea óptima. La Norma E-070 se
refiere a este tema y nos dice: "La
longitud del diente no debe exceder los 5
cm y deberá limpiarse de los desperdicios
de mortero y de partículas sueltas antes
de vaciar el concreto de la columna de
confinamiento.

14. En el caso de que las hiladas de ladrillo
terminen a ras y no de manera
“endentada”, deberá adicionarse
“chicotes” o “mechas” de anclaje,
compuestas por varillas de 6 mm de
diámetro, que penetren por lo menos 40
cm al interior de la albañilería y 12.5 cm
al interior de la columna, terminando en
un gancho de longitud de 10 cm. Estas
mechas deben adicionarse cada 3
hiladas
MECHAS DE ANCLAJE

15. ROTULA
PLÁSTICA

16. Una rótula plástica es un dispositivo de
amortiguación de energía, que permite
la rotación de la deformación plástica de
la conexión de una columna, de manera
rígida. En la teoría estructural, la viga de
ingeniería o rótula plástica se usa para
describir la deformación de una sección
en una viga donde se produce la flexión
de plástico.

17. COMPORTAMIENTO PLÁSTICO
• El comportamiento entre los miembros del PAI y
Momento plástico se considera elástico. Cuando se
alcanza el Momento plástico, una rótula plástica se
forma en el miembro, en contraste con una fricción
de la bisagra que permite la rotación libre y ocurre en
el momento plástico Momento plástico de forma
constante. Las bisagras de plástico se extienden en
los tramos cortos de las vigas, pero los análisis
detallados han demostrado que es que necesario
considerar que las vigas rígidas cuentan con unas
bisagras con plasticidad limitada en los puntos.
Mediante la inserción de una rótula plástica en un
límite de carga y una viga estáticamente
determinada, un mecanismo cinemático
• Permite un desplazamiento sin límites que se pueden
formar en el sistema, esto es conocido como el
“mecanismo de colapso”. Para cada grado de
indeterminación estática de la viga, se debe agregar
un plástico a la bisagra adicional para formar un
mecanismo de colapso.

18. ¿QUÉ GENERA LA FORMACIÓN DE
RÓTULAS PLÁSTICAS?
• Incremento de la resistencia que varía según el grado de hiperasticidad y la cantidad
de rótulas que puede formarse.
• Será un sistema resistente de gran ductilidad.
• Es importante un adecuado diseño de la estructura que posibilite una óptima
ubicación

19. DIAGRAMA DE DEFORMACIÓN PARA
UNA VIGA

20. ENERGÍA DISIPADA
• ¿POR QUÉ OCURRE?
El movimiento de partículas sobre superficies rugosas, están ante la presencia de
de rozamiento, estas fuerzas son fuerzas no conservativas, estas fuerzas disipan la
energía mecánica del sistema, ya se en forma de calor, sonido, luz, etc. Por eso la
mecánica no permanece constante.

21. CONTROL DE ROTULAS PLASTICAS EN
PORTICOS DE CONCRETOARMADO
La metodología trata de diseñar las columnas con
mayor capacidad resistente y de disipación de energía
que las vigas, debido que ante una acción sísmica los
mecanismos cinemáticos que se formen sean los más
deseables.
Cuando las columnas no tienen mayor capacidad
resistente y de disipación de energía que las vigas hay
la probabilidad de que las rótulas plásticas se formen
en las columnas formándose un mecanismo
indeseable, es decir un mecanismo de entrepiso que
puede conducir al colapso prematuro de la estructura.
La rotación delas rótulas plásticas en el mecanismo
deseable (en vigas) es muy pequeña con relación la
rotación de las rótulas plásticas en los mecanismos
indeseables o de entrepiso (en columnas).