DSA_KAIZEN_2

INTERACCION SISMICA SUELOESTRUCTURA EN EDIFICACIONES
CON CIMENTACIONES
SUPERFICIALES
DR. GENNER VILLARREAL CASTRO
PROFESOR VISITANTE UMRPSFXCH – Bolivia
PROFESOR VISITANTE ONSOL - Ecuador
PROFESOR EXTRAORDINARIO UPAO
PROFESOR PRINCIPAL UPC, USMP
PREMIO NACIONAL ANR 2006, 2007, 2008

PRINCIPALES AREAS DE
INVESTIGACION SISMICA
• METODOS
ESTADISTICOS
(PROBABILISTICOS) →
sismos son procesoseventuales no
estacionarios
• INTERACCION SUELOESTRUCTURA →
contacto dinámico entre
la base y la estructura

i

• NO-LINEALIDAD
GEOMETRICA Y FISICA
→ diagramas no-lineales
desplazamientodeformación (geométrica)
y esfuerzo-deformación
(física)
• TRABAJO ESPACIAL Y
MULTIPLES
COMPONENTES DE
ACCION SISMICA

Módulo Tangencial de Paso

i

Base
empotrada

Base aislada

junta sísmica

DAÑOS EN EDIFICACIONESCON Y SIN AISLAMIENTO
SISMICO

MODELOS DINAMICOS DE
INTERACCION SUELO-ESTRUCTURA
mn

m2

..
X20

m1

..
X10

Péndulo invertido

mn

mk

Dx

m1

Kx
D

K

Rayanna B., Munirudrappa N. (India)

m1

m2

m3

Kobori T. y otros (Japón)

mn

mk

m4

m1

..
X (t)

m5

m6

m2

m3

..
X (t + t 1)

..
X (t + t2)

Onen Y.H., Tomas M.S. (Turquía)

men

mek

me2
ms1

ms5

ms2

me1

ms3

ms4

ms6

ms7ms8

ms9

Birulia D.N. (Rusia)

mj
knk
2

kj

m nk
2

mnk
2

knk
2



k
2

k
2

m0
k0

Ukleba D.K. (Uzbekistán)

x2

X2

c

0

x3

x1

X1

X3

Nikolaenko N.A., Nazarov Yu.P. (Rusia)

Giróscopo vertical libre o sistema vertical de
cuerpos sólidos unidos elásticamente

MODELO DINAMICO DE INTERACCION
SISMICA SUELO-CIMENTACION
SUPERFICIAL-SUPERESTRUCTURA

COEFICIENTES DE RIGIDEZ
1. MODELO D.D.BARKAN – O.A. SAVINOV

K z  Cz A
K x  Cx A

K   C I

 2(a  b)  
C z  C0 1 
.

. A   0

 2(a  b)  
C x  D0 1 
.

. A   0

 2(a  3b)  
C  C0 1 
.
 

.
A


0

2. MODELO NORMA RUSA SNIP
2.02.05-87

K z  Cz A
K x  Cx A
K   C I 

K  C I


C z  b0 E 1 


A10
A

C x  0,7C z

C  2C z
C  C z






E
z  6
C z pm

 x  0,6 z

  0,5z
  0,3 z

CALCULO DE EDIFICIO APORTICADO DE 5 PISOS
CON ZAPATAS AISLADAS, CONSIDERANDO LA
INTERACCION SUELO-ESTRUCTURA

5000

5000

5000

400

600

5000

1

6000

6000

1

3500

1000

320

180

500

3500

500

3500

500

3500

500

3500

250

150

400

21-25

46-50

141-145
16-20

121-125

116-120

161-165
41-45
111-115

106-110
136-140

156-160
y
36-40

11-15
96-100
131-135

6-10

x101-105

31-35

126-130

181-185

66-70
176-180

CM(P1-P5)

151-155

86-90

71-75

61-65

171-175
56-60

91-95
146-150

166-170

26-30
1-5

76-80

81-85

51-55

Edificación sin interacción suelo-estructura

Edificación con interacción suelo-estructura

NORMA PERUANA E030-2003

N

Modelo
dinámico

Período de vibración por la forma (s)
1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Común

0,787

0,747

0,5690,255

0,237

0,183

0,149

0,131

0,107

0,103

0,087

0,085

2

Barkan

0,843

0,819

0,618

0,266

0,253

0,193

0,152

0,136

0,108

0,107

0,087

0,087

3

Ilichev

1,024

1,008

0,735

0,292

0,284

0,210

0,156

0,142

0,111

0,109

0,089

0,088

4

Sargsian

1,023

1,006

0,742

0,291

0,284

0,211

0,156

0,143

0,111

0,109

0,089

0,088

5

Norma Rusa

0,872

0,852

0,640

0,271

0,2600,198

0,153

0,138

0,109

0,108

0,088

0,087

Períodos de vibración (s)

1

1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Formas de vibración
Común

Barkan

Ilichev

Sargsian

Norma Rusa

NORMA PERUANA E030-2003 (α=00)
Desplazamiento
máximo (mm)
N

FUERZAS INTERNAS

Modelo
dinámico
Xmáx

Ymáx

Nmáx
(T)

Vmáx
(T)

Mmáx
(T.m)

Mt,máx
(T.m)

1

Común

1,38
(P.5)

12,04
(P.5)10,20
(21)

4,23
(56,66)

10,69
(56,66)

0,19
(varios)

2

Barkan

1,59
(P.5)

12,68
(P.5)

9,42
(1)

4,02
(56,66)

10,55
(56,66)

0,19
(varios)

3

Ilichev

1,77
(P.5)

14,94
(P.5)

7,67
(1)

3,51
(61)

10,15
(56,66)

0,19
(varios)

4

Sargsian

1,72
(P.5)

14,83
(P.5)

7,81
(1)

3,58
(61)

10,16
(56,66)

0,19
(varios)

5

Norma Rusa

1,65
(P.5)

13,03
(P.5)

9,11
(1)

3,92
(56,66)

10,46...