Análisis de los efectos de interacción suelo-estructura en la respuesta sísmica de estructuras enterradas
- Autores: Ariel Santana Naranjo
- Directores de la Tesis: Juan José Aznárez González (dir. tes.), Orlando Maeso (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Las Palmas de Gran Canaria ( España ) en 2016
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Rafael Gallego Sevilla (presid.), Luis Alberto Padrón Hernández (secret.), Alejandro Enrique Martínez Castro (voc.), Fernando Medina Encina (voc.), José María Emperador Alzola (voc.)
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- Tesis en acceso abierto en: acceda
- Resumen
Desde la década de los 50 y debido a la construcción de reactores nucleares en lugares de riesgo, la obtención de la respuesta sísmica de una estructura enterrada ha sido un problema de mucho interés para los ingenieros civiles. Ya algunas investigaciones en la época ponían de manifiesto la relevancia de los efectos de interacción suelo-estructura en la respuesta dinámica de este tipo de estructuras. Siguiendo la línea de los primeros trabajos publicados sobre este problema, la hipótesis de cálculo habitual era considerar la estructura como un sólido rígido enterrada en un suelo considerado un sólido deformable. Esta hipótesis permite el empleo de técnicas simplificadas y se justificaba en aquellos años y sólo en determinados casos. Un planteamiento riguroso haciendo uso de un modelo directo, permite tener en cuenta la estructura con su rigidez real. En este sentido, el Grupo de Investigación en el que se integran los Directores ha desarrollado en los últimos años modelos numéricos basados en el Método de los elementos de Contorno (MEC) que permiten el análisis directo del problema teniendo en cuenta los efectos de interacción entre regiones distintas (suelo, estructura) de forma rigurosa.
En este marco, el documento tesis se resume en los tres objetivos siguientes:
1. Aplicación del modelo de elementos de contorno (MEC) al estudio sísmico de estructuras enterradas flexibles pocos esbeltas. Además de por su flexibilidad, la respuesta de estas estructuras está determinada también por las propiedades del terreno y las dimensiones de la propia estructuras en relación con el intervalo de longitudes de onda relevantes en la respuesta (en relación a la obtenida con modelos simplificados basados en la hipótesis de rigidez infinita de la estructura) sobre un problema real de estas caracterísitcas.
2. Se aborda la formulación de un modelo tipo Winkler más sencillo y de fácil aplicación para el análisis de este tipo de estructuras enterradas. La utilización de los resultados obtenidos del uso del modelo MEC permite la formulación y calibración de un modelo simple de este tipo que permite el análisis dinámico de este tipo de estructuras de forma accesible al colectivo profesional.
3. Desarrollo de un modelo numérico acoplado de elementos de contorno, incorporando al mismo nuevas prestaciones. En este sentido se propone un modelo acoplado de elementos finitos y elementos de contorno para el análisis de estructuras de edificación. Así, se formula e incorpora el acoplamiento de regiones rígidas (cimentaciones) con medios viscoelásticos o poroelásticos deformables y condiciones de contacto permeable e impermeable. En lo que se refiere a la excitación, ésta puede estar constituida por trenes de onda con incidencia variable en el caso del semiespacio viscoelástico o con incidencia vertical en caso de terrenos de naturaleza poroelástica. La superestructura se modela haciendo uso de elementos finitos de dos nodos tipo viga Timoshenko con propiedades equivalentes. Esta estrategia garantiza problemas con un número razonable de grados de libertad permitiendo analizar simultáneamente la respuesta sísmica de grupos de edificios cercanos con tiempos y costes de computación razonables.
