interaccion suelo estructura

EFECTOS EFECTOS DE INTERACCIÓN SUELO - ESTRUCTURA

JUAN CARLOS BOTERO PALACIO

PROGRAMA  CONCEPTOS

•

 PROPIEDADES

•

 ANÁLISIS DINÁMICO

•

 CIMENTACIONES

•

 CRITERIOS DE DISEÑO

•

CONCEPTOS  INTRODUCCIÓN

•

 EFECTOS LOCALES

•

 INTERACCIÓN SUELO-ESTRUCTURA

•

 SOLUCIÓN DEL PROBLEMA ISE

•

CONCEPTOS Las ondas sísmias s!"#$n im%o#&an&$s modi"iaion$s a' (ia)a# %o# 'os di"$#$n&$s &i%os d$ s!$'o*

EFECTOS LOCALES

EFECTOS DE INTERACCIÓN SUELO ESTRUCTURA

FUENTE

Pa#a sim%'i"ia# $' %#o+'$ma s$ &oma 'a $,i&ain d$' si&io $n &$##$no "i#m$. %a#a onsid$#a# im%'íi&am$n&$ 'os $"$&os d$ 'a "!$n&$ / 'a &#a/$&o#ia*

EFECTOS LOCALES ONDA S0SMICA

Mod$'os !nidim$nsiona'$s

S$ am%'i"ia $n s!$'o +'ando

S$ a&$n1a $n s!$'o "i#m$

Las in&$#"a$s $n&#$ $s&#a&os / 'as "#on&$#as 'a&$#a'$s %#od!$n !n "$nm$no d$ di"#ain m1'&i%'$ 2!$ 3$n$#a am%'i"iaion$s / a&$n!aion$s $n $' mo(imi$n&o d$' s!$'o*

EFECTOS LOCALES La am%'i"iain $s 'a #$'ain 2!$ $,is&$ $n&#$ 'a a$'$#ain. ($'oidad o d$s%'a4ami$n&o d$ 'os mo(imi$n&os sísmios d$ 'a s!%$#"ii$ / s!s #$s%$&i(os (a'o#$s $n #oa. %a#a i3!a'$s "#$!$nias*

La am%'i"iain s$ %!$d$ %#$s$n&a# !ando 'os %$#íodos d$' s!$'o son simi'a#$s a 'os d$ 'a $,i&ain* Es&o im%'ia 2!$ ada si&io am%'i"ia o a&$n!a 'as ondas sísmias $n "o#ma di"$#$n&$*

EFECTOS LOCALES 5 A R  I

D$%$nd$nia d$' s!$'o6 •

Es"!$#4o o#&an&$ / d$"o#main an3!'a#*

•

Amo#&i3!ami$n&o d$' s!$'o*

•

Es&#a&i"iain / %#o"!ndidad d$' s!$'o*

A

D$%$nd$nia d$' $($n&o sísmio6

B

•

M$anismo d$ #!%&!#a*

•

Con&$nido "#$!$nia' / d!#ain d$' sismo*

L E S

D$%$nd$nia d$ 'a #$3in6 •

Com%o#&ami$n&o &#idim$nsiona' d$' m$dio*

EFECTOS LOCALES La im%o#&ania %#7&ia d$ 'os $"$&os d$ si&io #adia $n 2!$ d$ $''os d$%$nd$ 'a a#a&$#i4ain d$' &$##$no d$ im$n&ain %a#a "in$s d$ mi#o4oni"iain sísmia* PER0ODO DEL SITIO 5ELOCIDAD DE ONDA FUNCIONES DE TRANSFERENCIA

EFECTOS LOCALES La mi#o4oni"iain onsis&$ $n a3#!%a# 'os s!$'os $n "!nin d$ 'os (a'o#$s $s%$#ados d$ o#d$nadas m7,imas $s%$&#a'$s / $n asi3na# a ada 3#!%o s! $s%$&#o d$ dis$8o*

EFECTOS LOCALES

 H ( ω )

=

 H ( ω )

wb ( 0 ) wr  ( H  s )

=

1 =

wb ( 0) w f   ( 0 )

Cos ( k  s H  s )

=

 FUNCIONES DE TRANSFERENCIA

Cos ( k o H  s ) + i Sen( k o H  s ) Cos ( k  s H  s ) + i  pSen( k  s H  s )

ρs βs =  p ρo βo

ωs k  = β

EFECTOS LOCALES

INTERACCIÓN SUELO-ESTRUCTURA E' $"$&o d$ in&$#ain din7mia s!$'o-$s&#!&!#a 9ISE: onsis&$ $n !n on)!n&o d$ $"$&os in$m7&ios $ in$#ia'$s %#od!idos $n 'a $s&#!&!#a / $' s!$'o. omo #$s!'&ado d$ 'a "'$,i+i'idad d$ ;s&$ an&$ so'ii&aion$s din7mias*

INTERACCIÓN SUELO-ESTRUCTURA

INTERACCIÓN CINEMÁTICA

In&$#ain To&a'

 R$d!$ mo(imi$n&os d$ 'a   im$n&ain  Ind!$ &o#sin / a+$$o  Fi'&#a a'&as "#$!$nias •

•

•

INTERACCIÓN INERCIAL  A'a#3ami$n&o d$' %$#íodo  5a#ía $' amo#&i3!ami$n&o  R$d!in d$ 'a d!&i'idad

•

•

•

INTERACCIÓN SUELO-ESTRUCTURA EFECTOS CINEMÁTICOS

 R$d!$ mo(imi$n&os d$ 'a   im$n&ain  Ind!$ &o#sin / a+$$o  Fi'&#a a'&as "#$!$nias •

•

•

La $,i&ain $"$&i(a d$ 'a im$n&ain $s&7 om%!$s&a &an&o d$ &#as'aion$s omo d$ #o&aion$s* Las &#as'aion$s s!"#$n #$d!ion$s d$+ido a' $"$&o %#om$diado# d$ 'a im$n&ain / 'as #o&aion$s a%a#$$n %o# 'a misma #a4n*

INTERACCIÓN SUELO-ESTRUCTURA

CONSER5ADOR 

In&$#ain In$#ia'

In&$#ain Cin$m7&ia

Si 'a am%'i"iain d$' si&io $s onsid$#ada %a#a d$&$#mina# $' mo(imi$n&o sísmio $n 'a s!%$#"ii$ d$' &$##$no. $' !a' s$ asi3na omo 'a $,i&ain d$ dis$8o $#a d$ 'a im$n&ain* En 3$n$#a'. $s&a $,i&ain #$s!'&a s$# m7s d$s"a(o#a+'$ 2!$ $' mo(imi$n&o $"$&i(o 2!$ s$ o+&i$n$ d$ !n an7'isis d$ in&$#ain in$m7&ia*

INTERACCIÓN SUELO-ESTRUCTURA A!m$n&a $' %$#íodo

EFECTOS INERCIALES E' %$#íodo "!ndam$n&a' d$ !n sis&$ma s!$'o-$s&#!&!#a si$m%#$ s$ in#$m$n&a %o#2!$ $' on)!n&o &i$n$ !na "'$,i+i'idad ma/o# 2!$ 'a d$ 'a $s&#!&!#a d$s%'an&ada so+#$ s!$'o ind$"o#ma+'$* <

T  ISE 

<

T e

<

T h

<

T c

INTERACCIÓN SUELO-ESTRUCTURA EFECTOS INERCIALES E' amo#&i3!ami$n&o d$' sis&$ma 3$n$#a'm$n&$ a!m$n&a %o#2!$ $,is&$ !na disi%ain adiiona' d$ $n$#3ía %#od!&o d$ 'os amo#&i3!ami$n&os ma&$#ia' / 3$om;&#io d$' s!$'o* Sin $m+a#3o. omo 'a in&$#ain dismin!/$ 'a $"$&i(idad d$' amo#&i3!ami$n&o $s&#!&!#a'. s$ %!$d$ %#$s$n&a# !na #$d!in d$' amo#&i3!ami$n&o d$' sis&$ma !ando 'a disi%ain adiiona' d$ $n$#3ía %o# $' s!$'o no om%$ns$ di?a #$d!in* @

e

T  ISE 

5a#iain d$' amo#&i3!ami$n&o

<

T e  ISE 

=><

T h

h

=

<

<

<

h

T  ISE 

T c

c

=

<

<

c

T  ISE 

INTERACCIÓN SUELO-ESTRUCTURA EFECTOS INERCIALES

 9

T$ > TISE: <  =

F Sin ISE

Con ISE

10 8

U$

6 4 2 0 0.4

0.6

0.8

T e /T ISE

1.0

U

U$

INTERACCIÓN SUELO-ESTRUCTURA 5ISE   ISE U  M$

ISE

U

5$   $ U$  M$

U 9 U 9

$

>

ISE

:  U$ $:  U$

ISE

>

$

U$

INTERACCIÓN SUELO-ESTRUCTURA R$d!in d$ d!&i'idad

F Sin ISE

Con ISE

U  9TISE > T$:< U$ U  U$  U - U$

U$

U

 9

U$

U

  U!>U" 

T$ > TISE: <  =

INTERACCIÓN SUELO-ESTRUCTURA 10 8 6 4 2 0 0.4

0.6

0.8

T e /T ISE

1.0

INTERACCIÓN SUELO-ESTRUCTURA Sa > Sa ma, Sin ISE

1.0

Con ISE

0.5

0.0 0

1

T$ 9s:

2

La modi"iain %o# in&$#ain d$' %$#íodo "!ndam$n&a'. $' amo#&i3!ami$n&o / 'a d!&i'idad %!$d$n da# '!3a# a #$s%!$s&as $s&#!&!#a'$s ma/o#$s o m$no#$s. d$%$ndi$ndo d$ 'a %osiin d$ 'os %$#iodos #$sonan&$s d$' $s%$&#o d$ #$s%!$s&a / d$ 'os ni($'$s d$ amo#&i3!ami$n&o / d!&i'idad*

INTERACCIÓN SUELO-ESTRUCTURA

SOLUCIÓN DEL PROBLEMA ISE MTODO DIRECTO E' m;&odo d$ so'!in di#$&o %$#mi&$ o+&$n$# 'a #$s%!$s&a d$ &odo $' on)!n&o s!$'oim$n&ain-$s&#!&!#a. m$dian&$ $' 7'!'o d$ "!nion$s d$ &#ans"$#$nia*        

E,i&ain S!$'o Cim$n&ain Es&#!&!#a R$s%!$s&a

SOLUCIÓN DEL PROBLEMA ISE MTODO DE SUPERPOSICIÓN S!ma d$ So'!ion$s Pa#ia'$s  In&$#ain in$m7&ia  In&$#ain In$#ia' •

•

E' %#ini%io d$ s!%$#%osiin $s&a+'$$ 2!$ 'a in&$#ain &o&a' $s 'a s!ma d$ 'a in&$#ain in$m7&ia m7s 'a in&$#ain in$#ia'6 Us  U 9in$m7&ia:U i 9In$#ia': La in&$#ain in$m7&ia s$ d$"in$ on 'a $s&#!&!#a s!%!$s&a sin masa / s!)$&a a 'a $,i&ain sísmia*



La in&$#ain in$#ia' s$ d$"in$ m$dian&$ 'a $s&#!&!#a on masa som$&ida a 'as "!$#4as d$ in$#ia 2!$ #$s!'&an d$ onsid$#a# 'a a$'$#ain in$m7&ia*

SOLUCIÓN DEL PROBLEMA ISE

**U

**U

s

In&$#ain To&a'



INTERACCIÓN CINEMÁTICA

Ms  M  Mi

** MU i



**U

i

INTERACCIÓN INERCIAL

M Sin masa d$ 'a $s&#!&!#a Mi Sin masa d$' s!$'o

SOLUCIÓN DEL PROBLEMA ISE E!ain d$ $2!i'i+#io d$' sis&$ma  + C  U   +  K  U  = − M  U    M  sU   s  s  s  s  s  s  g 

E!aion$s $2!i(a'$n&$s   M cU  c

+

 +  K  U  C  sU  c  s c

  M  sU   g 

= −

   M  sU  i

+

 + K  U  C  sU  i  s i

  M iU  c

= −

SOLUCIÓN DEL PROBLEMA ISE En im$n&aion$s #í3idas %!$d$n $'imina#s$ 'os 3#ados d$ 'i+$#&ad d$' s!$'o m$dian&$ ond$nsain $s&7&ia / on $''o d$som%on$# 'a so'!in $n &#$s %asos6 In&$#ain Cin$m7&ia

F!nion$s d$ Im%$dania

In&$#ain In$#ia'

M

o

o

F



 ?  ?



 #   o

Cim$n&ain #í3ida sin masa

Cim$n&ain #í3ida sin masa

o

SOLUCIÓN DEL PROBLEMA ISE  Interacción cinemática

D$&$#mina $' mo(imi$n&o d$ 'a im$n&ain a#$n&$ d$ masa %#o(oado %o# 'a $,i&ain sísmia* Funciones de impedancia

E(a'1a 'as #i3id$$s din7mias d$ 'a im$n&ain a#$n&$ d$ masa*  Interacción inercial

D$&$#mina 'a #$s%!$s&a d$ 'a $s&#!&!#a a%o/ada so+#$ 'os #$so#&$s / amo#&i3!ado#$s d$' %aso an&$#io# / som$&ida a' mo(imi$n&o $"$&i(o d$' %aso iniia'*