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14th Colloquium on Structural Analysis, Design and Monitoring "ESTRUCTURAS 2025"

XIV International Symposium on Structures, Geotechnics and Construction Materials

ESTRUCTURAS 2025

14th Colloquium on Structural Analysis, Design and Monitoring

Soil-structure interaction of a building with a foundation slab using the Winkler and Pasternak static models
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Abstract

Winkler and Pasternak established that the soil-structure interaction between the base of a structure and the foundation soil can be idealized as a set of stiffness springs that move as a result of the load applied to its surface (Ubani, 2022). The contribution of static models is the incorporation of the dynamic properties of the soil through linear elastic soil behavior models, facilitating the calculation procedures based on the mechanical properties obtained from the foundation soil stratum. By incorporating the static coefficients obtained with the elastic properties of the soil, in a structural model it is possible to verify if there may be any variation in the structural behavior of the model (Villarreal, 2017). In this aspect, the research arose with the objective of determining if these variations can be significant in affecting the structural behavior of the building that has a foundation slab as a foundation. For this purpose, the soil properties obtained from a soil mechanics study (SMS) were considered, through which it was determined that the soil is categorized as S3, with an elasticity modulus E_s=1150 ton/m2, Poisson coefficient υ=0.30 and height of the stratum in the study area. The seismic zone was determined as an acceleration zone with 0.25g. The results were obtained from the comparison of the model with earthquake-resistant design that considers as part of its parameters that the foundation soil is non-deformable, and the models with the SSI coefficients of Winkler and Pasternak. Through the results, it was concluded that there is a significant increase in the shear stresses at the level that is in direct contact with the foundation slab, while the variation in the fundamental period and the lateral deformation of the building was not significant, considering in part that the structure is highly rigid due to its structural system of shear walls.

Resumen

Winkler y Pasternak establecieron que la interacción suelo estructura entre la base de una estructura y el suelo de cimentación, se puede idealizar como un conjunto de resortes de rigidez que se desplazan como resultado de la carga aplicada sobre su superficie (Ubani, 2022). El aporte de los modelos estáticos es la incorporación de las propiedades dinámicas del suelo mediante modelos de comportamiento elástico lineal del suelo, facilitando los procedimientos de cálculo en función a las propiedades mecánicas obtenidas del estrato del suelo de fundación.  Mediante la incorporación de los coeficientes estáticos obtenidos con las propiedades elásticas del suelo, en un modelo estructural es posible verificar si puede existir alguna variación en el comportamiento estructural del modelo (Villarreal, 2017). En este aspecto la investigación surgió con el objetivo de determinar si esas variaciones pueden ser significativas afectando el comportamiento estructural de la edificación que tiene como fundación una losa de cimentación. Se consideró para ello las propiedades del suelo obtenidas de un estudio de mecánica de suelos (EMS), mediante el cual se determinó que el suelo se categoriza como S3, con un módulo de elasticidad E_s=1150 tonf/m2 , coeficiente Poisson υ=0.30  y altura del estrato en la zona de estudio. La zona sísmica se determinó como una zona de aceleración con 0.25g. Los resultados se obtuvieron de la comparación del modelo con diseño sismorresistente que considera como parte de sus parámetros que el suelo de la cimentación es indeformable, y los modelos con los coeficientes de ISE de Winkler y Pasternak. Mediante los resultados se llegó a concluir que existe un incremento significativo en los esfuerzos cortantes en el nivel que se encuentra en contacto directo con la losa de cimentación, mientras que la variación en el periodo fundamental y la deformación lateral de la edificación no fue significativa, considerando en parte que la estructura es altamente rígida por su sistema estructural de muros a corte. 

About The Speaker

Juan Contreras

Dr. Juan Contreras

Universidad Nacional del Santa Flag of Peru

Discussion

Practical Info
Presentation
Spanish / Español
Not defined
15 minutes
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Authors
Dr. Juan Contreras
Genner Villarreal Castro
Keywords
coeficientes de rigidez del suelo.
interacción suelo estructura
modelos estáticos de winkler y pasternak
soil stiffness coefficients.
soil-structure interaction
static winkler and pasternak soil models