Respuesta Sísmica De Edificios Poyados En Cimentaciones Con Pilotes Flotantes

RESPUESTA SÍSMICA DE EDIFICIOS APOYADOS EN CIMENTACIONES CON PILOTES FLOTANTES
Aguilar Becerril Héctor Raúl (1) y Avilés López Javier (2)
1. Centro de Investigación Sísmica A.C., México D.F, México. hraguilar@hotmail.com 2. Instituto Mexicano de Tecnología del Agua, Jiutepec-Morelos, México.

RESUMEN Se presentan criterios prácticos que permiten considerar el efecto de los pilotes en ladeterminación de la respuesta dinámica estructural. El modelo empleado se compone por un depósito de suelo blando que sobreyace a una base firme. El depósito contiene a una cimentación formada por un grupo de pilotes flotantes, ligados en su cabeza por un elemento estructural rígido. La estructura se idealiza, en su modo fundamental, como un oscilador de un grado de libertad, del que se obtienen losparámetros dinámicos modificados por efecto de interacción suelo-estructura. La interacción suelo-pilotes se define a partir del cálculo de funciones de impedancia para un pilote aislado. El efecto de grupo en pilotes se incluye utilizando factores de interacción a partir de soluciones analíticas. Los modos estudiados son en vibración vertical, vibración horizontal y cabeceo. Se estudian losparámetros materiales y geométricos que controlan al comportamiento del sistema suelo-pilote. Con ello se proponen curvas, de aplicación práctica, que permiten construir las rigideces dinámicas del sistema. Para un depósito de suelo propuesto y estructuras hipotéticas caracterizadas por su periodo fundamental de vibración y amortiguamiento estructural, apoyadas en una cimentación con pilotes flotantes, semuestra la forma en que varían estas propiedades dinámicas en función de la intensidad de la interacción.

INTRODUCCIÓN Es sabido que el fenómeno de interacción dinámica suelo-estructura es particularmente importante en la respuesta sísmica de construcciones ubicadas en terrenos de suelo blando, debido al incremento de la flexibilidad del sistema. Se ha observado que la respuesta dinámica de unsistema suelo-cimentaciónestructura depende fuertemente de las propiedades geométricas de la cimentación, definidas por su tipo. Hasta el momento, se ha puesto especial interés en el estudio de la interacción dinámica en cimentaciones superficiales. Sin embargo, gran parte de las edificaciones localizadas en sitios de terreno blando que transmiten grandes descargas al suelo, se encuentranapoyadas en

cimentaciones profundas, constituidas, principalmente, por pilotes. Particularmente, en la ciudad de México, durante los terremotos de septiembre de 1985, las cimentaciones con pilotes flotantes, o de fricción, presentaron un comportamiento desfavorable, produciendo hundimientos diferenciales permanentes en las estructuras y, en algunos casos, el colapso. Este escenario obliga a estudiarlos efectos dinámicos que producen este tipo cimentaciones en las edificaciones. El problema de la interacción dinámica suelo-estructura se compone por la interacción inercial y la interacción cinemática. Los efectos inerciales afectan directamente al comportamiento de la estructura; aumentan el periodo fundamental de vibración, modifican el amortiguamiento y, hasta donde se tiene conocimiento,reducen la ductilidad. Estos fenómenos ocurren por el aumento de flexibilidad que sufre la estructura al encontrarse sin empotramiento fijo en su base. La interacción cinemática se refiere al comportamiento de la cimentación, la que por su geometría y rigidez filtra las altas frecuencias de la excitación. La cimentación, al incorporarse al sistema, experimenta efectos de torsión y cabeceo, lo queorigina, generalmente, reducción en su movimiento. Para este trabajo se han considerado los efectos de la interacción inercial y despreciado los de la interacción cinemática. Ello resulta conservador siempre que los efectos de amplificación de sitio sean tomados del movimiento sísmico en la superficie del terreno y asignado, como excitación de diseño, en la vecindad de la cimentación. El modelo...