Executive Secretary
XIV International Symposium on Structures, Geotechnics and Construction Materials
ESTRUCTURAS 2025
14th Colloquium on Structural Analysis, Design and Monitoring
Abstract
The analysis of the Soil-Structure Dynamic Interaction in the seismic response of buildings has been the subject of study in multiple investigations, highlighting its relevance in structural safety, especially in contexts of high seismicity such as Peru. Studies carried out by Villarreal (2023), Braña, Gamón, Fundora and Martínez (2022) indicate that the structural behavior of buildings can be modified by considering the soil-structure interaction in the structural analysis and modeling of buildings. By incorporating the dynamic coefficients obtained with the elastic properties of the soil stratum, it is feasible to determine if there is any significant variation in the structural behavior of the model, in this sense the present study proposes as a research objective: to determine if the incorporation of the dynamic models of soil structure interaction of Barkan & Savinov, Russian Standard SNIP 2.02.05-87 and Gazetas & Mylonakis established in the NIST GCR 12-917-21 standard, can significantly modify or influence the structural behavior of the building to be considered within the structural analysis and later in the Peruvian standard E030. The building considered for the analysis has a structural system by shear absorbent walls (high rigidity), and the foundation is uniform by means of a foundation slab of e=0.40 cm. Through the study of soil mechanics, the properties of the soil were determined, categorizing the soil as S3, with an elasticity modulus Es=1150 ton/m2 and a Poisson coefficient μ=0.30, the height of the stratum at the foundation level is 1.20 m. The building is located in a peak acceleration zone of 0.25g. Through the analysis of the results it was demonstrated that the structure having high rigidity does not significantly modify its period, being the greatest variation of the period of 1.60% for the Barkan & Savinov model, followed by the Gazetas & Mylonakis model with 1.42%. Concerning the drifts, a significant increase was observed in the level in contact with the foundation, with an average variation of 16.56% in the most flexible XX' direction of the building, while in the most rigid direction the increase was 10.50%. The results of the drifts were verified through a time history analysis, considering the Lima Earthquake of October 1966 and its two components (EW-NS), verifying that for the EW case the increase in the drift was 16.82%, while for the NS case an increase of 16.81% was obtained, both in the XX' direction. These results led to the conclusion that there was a significant increase in lateral deformations at the level in contact with the foundation slab, while the variation in the fundamental period and shear stresses were not significant, largely due to the structural system of shear-absorbing walls, which have a higher rigidity than other construction systems.
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.
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Dr. Juan Contreras
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