260 Interacción sísmica suelo-estructura en edificaciones con platea de cimentación

🎓 Interacción sísmica suelo–estructura en edificaciones con platea de cimentación
Ponente: Ph.D. Genner Villarreal Castro

🎯 Objetivo
Exponer el estado del arte y una metodología práctica para incorporar la interacción suelo–estructura (SSI) en edificios con platea de cimentación, desde modelos equivalentes y coeficientes de rigidez/amortiguamiento hasta verificación de desempeño y optimización de diseño. 🧠

🔎 Por qué importa
Los códigos buscan evitar colapso y mantener operatividad (p. ej., hospitales). La SSI aumenta periodos, reduce fuerzas internas y puede elevar derivas, tensionando límites normativos. Bolivia ya incorpora SSI; Perú avanza hacia su inclusión explícita. 📈

🏗️ Estrategias de sistema

Trabajo conjunto suelo–cimentación–superestructura (mat foundation).

Uso de coeficientes equivalentes de rigidez y amortiguamiento para SSI.

Comparación modelo empotrado vs modelo con SSI para control de derivas y fuerzas.

Optimización de espesor de platea y distribución de rigideces por bloques cuando hay contacto parcial.

🧩 Tecnologías y modelación

Comités y referentes: ISSMGE TC38/TC207; modelos de Barkan, norma rusa, Sarsian, Xaria.

Grados de libertad de la cimentación: traslación (x, y, z) y rotación (x, y, z).

Rigideces equivalentes (traslación/compresión uniforme y no uniforme) y amortiguamiento dependientes de geometría y parámetros del suelo.

Validación cualitativa por alabeo y revisión modal.

📐 Criterios de diseño y verificación

Filosofía: vida segura, servicios continuos y mínimo daño.

Derivas conforme normas nacionales (Perú) y guía comparativa con Bolivia (capítulo SSI).

Objetivos de desempeño: funcional, ocupación inmediata, prevención de colapso.

Control de diafragmas, colectores y juntas.

🧪 Ensayos y desempeño esperado

Impulso a línea experimental (equipos universitarios) para correlación numérico–físico.

Balance de energía: parte disipada por suelo bajo SSI.

📊 Resultados de análisis (síntesis)

Periodos: SSI mayor que empotrado.

Derivas: pueden aumentar con SSI; verificar límites.

Fuerzas internas: disminuyen con SSI (axiales, cortantes, momentos).

Casos reales:

Albañilería confinada vs muros de ductilidad limitada: SSI permitió optimizar platea.

Reducción de acero en ejemplo: ~71 t (presupuesto) → 64.5 t (estático) → 59 t (SSI estático) → 58 t (SSI dinámico Barkan) → ~70 t (con amortiguamiento y fisuración de muros).

Muros de ductilidad limitada: derivas bajas por alta densidad de muros; atención a sismos largos y espesores 6–10 cm (vivienda social).

⚙️ Recomendaciones

Incluir SSI en proyectos con platea; usar coeficientes equivalentes.

Verificar derivas con SSI y ajustar rigidez global/configuración de muros.

Sectorizar rigideces en plateas con contacto parcial.

Mantener líneas de validación experimental y revisión modal.

❓ Q&A destacadas

Modelado de losas: depende de tipología (aligerada/masiva) y objetivo; shell/membrana según respuesta buscada.

Platea vs zapatas aisladas: decisión por capacidad del suelo y comportamiento global.

Módulo de elasticidad del suelo: afecta flexibilidad y respuesta estructural.

Muros de ductilidad limitada: sistema sin vigas/columnas; proyecto poco modificable; considerar juntas de fragua.

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