Modelo tradicional que no toma en cuenta la interaccion suelo estructura

Cuando tradicionalmente se modela una estructura se coloca en la base de las columnas y muros unas tipologías de apoyo: Móviles, fijos, empotrados, etc.

De por si estas tipologías afectan a la estructura en cuanto a la formación de reacciones en el lugar de apoyo y su consecuente cambio en los esfuerzos a través del elemento pero no toman en cuenta como el terreno puede interactuar con la estructura.

Modelo que toma en cuenta el amortiguamiento del suelo

Asimismo, en los modelos dinámicos se ha tomado generalmente como base el péndulo invertido sin peso con  masas concentradas en cada Diafragma y con la base empotrada.

Modelo representado por losa sobre el suelo que puede girar en el eje vertical y puede desplazarse y hundirse.

Como la idea es elaborar un modelo que represente lo más cercano a la realidad siempre será de interés ajustar lo más posible esa cercanía. En el caso de la idealización pendular tenemos algunas deficiencias que en resumen no toman en cuenta el posible efecto de deformación y desplazamiento del suelo que puede afectar a los primeros niveles de manera decisiva, especialmente en algunos tipos de edificaciones.

Modelo de masas concentradas en los nudos

Se han elaborado diferentes modelos tratando de buscar la mejor aproximación a la realidad y es que “el semiespacio elástico” que constituye el suelo conectado a la edificación se manifiesta de una manera que hasta el momento se ha tratado de definir mediante numerosos de esos modelos. No es nuestro objetivo en este artículo detallar todas esas propuestas sino más bien resumir y hacer asimilable al público las bases del tema.

Modelo de 6 grados de libertad que autogenera desplazamientos y rotaciones no lineales

Para ello hemos tomado como fuente de información el libro “Interacción Suelo Estructura en Edificios Altos” de la autoría del Dr. Genner Villareal Castro y que fue presentado en este Blog el ano pasado para su descarga con la anuencia del Autor y a quien de antemano expresamos nuestro agradecimiento y admiración. Tambien "Interaccion Suelo Estructura en Edificaciones con Cimientos Aislados" del mismo autor. Finalmente, notas de "Fundamentos de Ingenieria Sismica" de Rosenblueth y Newmark y "Diseno de Estucturas Resistentes a Sismos de Emilio Roseblueth. 

Modelo impulso cambio que toma en cuenta la rigidez y amortiguamiento del suelo

Se ha asumido como modelo de la edificación el cuerpo solido. El suelo se ha definido como un semiespacio elástico en el que se toman en cuenta los diferentes tipos de esfuerzos de tracción o compresión en los estratos y sus formas de reaccionar a ellas.

Inicialmente se considera el trabajo del suelo por conexiones elásticas sin tomar en cuenta la rigidez. Se tomara también en cuenta el efecto del movimiento del suelo adherido en las diferentes direcciones, incluyendo los efectos rotacionales.

Habrá que elegir en cada dirección en esquema de conexión para poder usar el enfoque diferencial de la descripción de la conexión suelo estructura.

En las edificaciones rígidas las deformaciones dinámicas se determinaran por las propiedades elásticas del suelo en el cual se considera la edificación como un cuerpo tridimensional de 6 grados de libertad que se une al suelo en la manera de un giróscopo libre.

En edificaciones flexibles con partes rígidas puede considerarse como cuerpo solido conectado elásticamente al suelo a través de los apoyos.

En edificios completamente flexibles se modelan como múltiples cuerpos solidos unidos elásticamente (giróscopo vertical libre).