Luciano Roberto Fernández Sola. Universidad Autónoma Metropolitana-Azcapotzalco 5 de septiembre del 2017 Colegio de Ingenieros Civiles de México

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Encarnación Peña Sandoval
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1 Luciano Roberto Fernández Sola Universidad Autónoma Metropolitana-Azcapotzalco 5 de septiembre del 2017 Colegio de Ingenieros Civiles de México

2 Introducción Funciones de impedancia Efectos de grupo Ejemplo comparativo Interacción cinemática Conclusiones Interacción Dinámica Suelo Estructura-Luciano R. Fernández Sola 2

3 (Wolf 1985) Interacción Dinámica Suelo Estructura-Luciano R. Fernández Sola 3

4 A las modificaciones producidas tanto en el movimiento del terreno, como en la respuesta dinámica de la superestructura debidas a la flexibilidad relativa del sistema suelo-cimentación, respecto a la rigidez del sistema, se le denomina interacción dinámica suelo-estructura (IDSE) Interacción Dinámica Suelo Estructura-Luciano R. Fernández Sola 4

5 Se presenta cuando la rigidez del terreno es baja en relación a la de la estructura, lo que produce que la condición de apoyo del edificio se aleje de la hipótesis de base empotrada. Diferente movimiento de entrada Estructura más flexible Movimiento de cuerpo rígido Interacción Dinámica Suelo Estructura-Luciano R. Fernández Sola 5

6 (Avilés 2006) Interacción Dinámica Suelo Estructura-Luciano R. Fernández Sola 6

7 Estructura más flexible Menoraceleración Igualaceleración Menoraceleración Base rígida Base flexible Interacción Dinámica Suelo Estructura-Luciano R. Fernández Sola 7

8 Histerético y por radiación Interacción Dinámica Suelo Estructura-Luciano R. Fernández Sola 8

9 Incompatibilidad de deformaciones Frecuencia baja Frecuencia alta Interacción Dinámica Suelo Estructura-Luciano R. Fernández Sola 9

10 Las funciones de impedancia se definen como la relación en estadoestacionarioentre la fuerza(momento) aplicadayel desplazamiento(rotación) en direcciónde la fuerza, para una cimentación rígida carente de masa y excitadaarmónicamente(avilés, 2006). Interacción Dinámica Suelo Estructura-Luciano R. Fernández Sola 10

11 (Avilés 2006) Interacción Dinámica Suelo Estructura-Luciano R. Fernández Sola 11

12 Interacción Dinámica Suelo Estructura-Luciano R. Fernández Sola 12

13 Interacción Dinámica Suelo Estructura-Luciano R. Fernández Sola 13

14 Interacción Dinámica Suelo Estructura-Luciano R. Fernández Sola 14

15 Interacción Dinámica Suelo Estructura-Luciano R. Fernández Sola 15

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17 Interacción Dinámica Suelo Estructura-Luciano R. Fernández Sola 17

18 El efectode grupose refierea la modificaciónde la rigidez de un sistema compuesto por varias pilas o pilotesen comparacióncon la sumade lasrigidecesindividuales, estodebidoa la interferencia constructiva o destructiva quese presentaentre los trenesde ondaqueproduce cadaunode los elementos individuales. Interacción Dinámica Suelo Estructura-Luciano R. Fernández Sola 18

19 Interacción Dinámica Suelo Estructura-Luciano R. Fernández Sola 19

20 Interacción Dinámica Suelo Estructura-Luciano R. Fernández Sola 20

21 Interacción Dinámica Suelo Estructura-Luciano R. Fernández Sola 21

22 Método simplificado Interacción Dinámica Suelo Estructura-Luciano R. Fernández Sola 22

23 Principio de superposición Pilote definido por el eje longitudinal Las ondasse producensimultáneamenteen todoel piloteopila Interacción Dinámica Suelo Estructura-Luciano R. Fernández Sola 23

24 Interacción Dinámica Suelo Estructura-Luciano R. Fernández Sola 24

25 Interacción Dinámica Suelo Estructura-Luciano R. Fernández Sola 25

26 Vertical Acoplado Interacción Dinámica Suelo Estructura-Luciano R. Fernández Sola 26

27 Factor de grupo Interacción Dinámica Suelo Estructura-Luciano R. Fernández Sola 27

28 Factor de grupo 1 α v ( 1,2 ) L α v ( 1, N ) ( ) 1 L α v ( 2, N ) α v 2,1 M M O M α v N,1 ( ) α v ( N,2) L 1 Interacción Dinámica Suelo Estructura-Luciano R. Fernández Sola 28

29 Interacción Dinámica Suelo Estructura-Luciano R. Fernández Sola 29

30 Interacción Dinámica Suelo Estructura-Luciano R. Fernández Sola 30

31 El ejemplo contempla un edificio para uso habitacional, que contará con 4 niveles de estacionamiento (los cuales su ubicaran bajo el nivel del suelo) un nivel de piso (lobby), 15 niveles sobre el nivel de piso y un nivel de azotea. Se considerará a la estructura como una construcción aislada. La estructura está resuelta a través de marcos dúctiles (con Q=3) de concreto reforzado. *Estudio de Factibilidad de Pilotes de Acero de SecciónIR en México, GERDAU CORSA 2015 Interacción Dinámica Suelo Estructura-Luciano R. Fernández Sola 31

32 a. Diseño en suelo cohesivo con pilotes de concreto Para la cimentación a base de pilotes de concreto, se usara una sección una cuadrada con las siguientes dimensiones =0.55 =0.55 =18 = = Interacción Dinámica Suelo Estructura-Luciano R. Fernández Sola 32

33 Diseño de la cimentación del edificio. Se propone un arreglo cuadrado de 10 pilotes por 10 pilotes (figura 12). Cantidad de suelo que será removido al hincar los pilotes = = Interacción Dinámica Suelo Estructura-Luciano R. Fernández Sola

34 b. Diseño en suelo cohesivo con pilotes de acero de sección I. El pilote seleccionado tiene las siguientes propiedades =0.374 =0.374 =18 = = Interacción Dinámica Suelo Estructura-Luciano R. Fernández Sola 34

35 Cantidad de suelo que será removido al hincar los pilotes = =45 Interacción Dinámica Suelo Estructura-Luciano R. Fernández Sola 35

36 8.0E+09 Concreto Acero Kh (N/m) 6.0E E E E E E+11 Kr (N-m) 4.0E E Frec (rad/s) Frec (rad/s) 36

37 3.0E E+09 Concreto Acero Kh (N/m) 2.0E E E+09 Kr (N-m) 5.0E E E E E E E E E E Frec (rad/s) Frec (rad/s)

38 Concreto Acero FGH FGR Frec (rad/s) Frec (rad/s)

39 2.0E+08 Concreto Acero Ch (t-s/m) 1.5E E E+07 Cr (t-s-m) 0.0E E E E E E E E E Frec (rad/s) Frec (rad/s)

40 Concreto Acero Ch (t-s/m) 1.4E E E E E E E E E+10 Cr (t-m-s) 1.0E E E Frec (rad/s) Frec (rad/s)

41 Interacción Dinámica Suelo Estructura-Luciano R. Fernández Sola

42 Interacción Dinámica Suelo Estructura-Luciano R. Fernández Sola

43 h 1 = 40r 0 h 2 = 120r 0 β 60 s 1 m/ s βs m / s L = 36r 0 L = 40r 0 L = 44r 0 Fricción Punta Empotrada Interacción Dinámica Suelo Estructura-Luciano R. Fernández Sola 43

44 Interacción Dinámica Suelo Estructura-Luciano R. Fernández Sola 44

45 K = E p E s A p A ext Pilote de Acero Perfil Perímetro Área Área ext Es(Ap/Aext)/Ec IR 203 x IR 305 x IR 305 x IR 356 x Interacción Dinámica Suelo Estructura-Luciano R. Fernández Sola 45

46 β = ( k h d 4E p I ) 1/4 p Pilote de Acero Perfil EIx/EIc EIy/EIc IR 203 x IR 305 x IR 305 x IR 356 x Interacción Dinámica Suelo Estructura-Luciano R. Fernández Sola 46

47 Flexibilidad de la base (periodo y amortiguamiento) Pilotes de concreto vs pilotes de acero IR Sin EG menor rigidez y amortiguamiento del sistema de pilotes de acero Con EG rigideces y amortiguamientos similares Compatibilidad de deformaciones (movimiento del suelo) Interacción Dinámica Suelo Estructura-Luciano R. Fernández Sola 47

48 Interacción Dinámica Suelo Estructura-Luciano R. Fernández Sola 48

http://www.congresonacionaldeingenieriacivil.

49 Interacción Dinámica Suelo Estructura-Luciano R. Fernández Sola 49

50 MUCHAS GRACIAS Interacción Dinámica Suelo Estructura-Luciano R. Fernández Sola 50

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