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7/24/2019 msa 3.pdf
1/55
INTERACCION SUELO-
ESTRUCTURA ENEDIFICACIONES CON
ZAPATAS AISLADASDr. GENNER VILLARREAL CASTROPROFESOR PRINCIPAL UPC, USMP y UPAOPREMIO NACIONAL ANR 2006, 2007, 2008
UNIVERSIDAD NACIONAL SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLOESCUELA DE POSTGRADO
MAESTRIA EN CIENCIAS E INGENIERIAMENCIN INGENIERIA ESTRUCTURAL
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2/55
PRINCIPALES AREAS DEINVESTIGACION SISMICA
METODOSESTADISTICOS(PROBABILISTICOS)
sismos son procesoseventuales noestacionarios
INTERACCION SUELO-
ESTRUCTURA contacto dinmico entrela base y la estructura
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3/55
NO-LINEALIDADGEOMETRICA Y FISICA diagramas no-linealesdesplazamiento-deformacin (geomtrica)y esfuerzo-deformacin(fsica)
TRABAJO ESPACIAL YMULTIPLES
COMPONENTES DEACCION SISMICA
i Mdulo Tangencial de Paso
i
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4/55
DAOS EN EDIFICACIONES CON Y SIN AISLAMIENTOSISMICO
Base aisladaBase
empotrada
junta ssmica
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5/55
ENSAYO DE AISLADOR CILINDRICO
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6/55
EFECTO DEL AISLAMIENTO EN LAS DEMANDASSISMICAS DE RESISTENCIA
Acele
racine
spectral
(g)
0.4
0.6
0.8
0.2
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
Periodo (seg)
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7/55
Edificaciones con aislamiento y amortiguacinssmica
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8/55
MODELOS DINAMICOS DEINTERACCION SUELO-ESTRUCTURA
1m
m2
mn
X
X
..
..
20
10
Pndulo invertido
7/24/2019 msa 3.pdf
9/55
Rayanna B., Munirudrappa N. (India)
1m
mn
mk
D
K
x
x
D K
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10/55
Kobori T. y otros (Japn)
m1
2m
m3
7/24/2019 msa 3.pdf
11/55
Onen Y.H., Tomas M.S. (Turqua)
km
4m
1m
5m
2m
6m
3m
mn
..X (t) (t + t )X..
1 2..X (t + t )
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Birulia D.N. (Rusia)
men
ekm
e2m
e1m s3m s4ms2ms1m
s5m s6m s7m s8m s9m
7/24/2019 msa 3.pdf
13/55
Ukleba D.K. (Uzbekistn)
k
mnk
2
22nkm
kj
jm
2knk
nkk2
2k
m00k
7/24/2019 msa 3.pdf
14/55
Palamaru G., Cosmulescu P. (Rumana)
1m
mo
sm
xC
Kx
zK
Cz
Cs
sK
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15/55
Nikolaenko N.A., Nazarov Yu.P. (Rusia)
2x
x1
x3
X2
X3
X1
c
0
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16/55
Girscopo vertical libre o sistema vertical decuerpos slidos unidos elsticamente
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17/55
Sistema vertical de dos cuerpos slidos conconexiones elsticas
m2
k2
b2
1b1k
1m
k21
b21
22b22k
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18/55
Ilichev V.A. (Rusia) Semiespacio elsticohomogneo e istropo
2 2
1 1b
bk
k
b
k
J
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19/55
MODELO DINAMICO DE INTERACCIONSISMICA SUELO-ZAPATA AISLADA-
SUPERESTRUCTURA
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20/55
COEFICIENTES DE RIGIDEZ
1. MODELO D.D. BARKAN O.A. SAVINOV
ACK zz
ACK xx
ICK
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21/55
00
..
)(21
A
baCC
z
0
0 ..
)(21
A
baDCx
0
0 ..
)3(21
A
baCC
7/24/2019 msa 3.pdf
22/55
2. MODELO V.A. ILICHEV
1.0)(
z
tgEEZ
21
21.
KK
KKK
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23/55
VIBRACIONES ROTACIONALES
322 ... akCK
42 ... abCB
maM .. 5
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24/55
VIBRACIONES HORIZONTALES (VERTICALES)
akCK ZXZX ... )(2
2)(
2)(2)( ... abCB ZXZX
)(
3
)( .. ZXZX maM
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25/55
3. MODELO A.E. SARGSIAN
)87.(
...1.8,28 222
ACKx
A
ICK
).1.(
...52,8 22
221
1.
..
ACKz
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26/55
).21).(1(
).1(21
EC
).1.(2
2
2
E
C
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27/55
4. MODELO NORMA RUSA SNIP 2.02.05-87
ACK zz
ACK xx
ICK
ICK
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28/55
zx CC 7,0
A
A
EbCz10
0 1
zCC 2
zCC
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29/55
mzz pC
E6
zx 6,0
z 5,0
z 3,0
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30/55
CALCULO DE EDIFICACION DE 5 PISOS,CONSIDERANDO LA INTERACCION SUELO-
ESTRUCTURA
400
600
5000
5000
5000
5000
6000 6000
1 1
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31/55
150
250
400
500
500
500
500
320
180
1000 3
500
3500
350
0
3500
3500
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32/55
21-25116-120 121-125
46-5071-75
141-145 161-165 181-185
16-20106-110 111-115
66-7041-45
136-140 156-160 176-180
11-15 36-40
96-100 101-105
61-65
131-135 151-155 171-175
6-10
31-35
86-90 91-95
56-60
126-130 146-150 166-170
1-5 76-80
26-30
81-85
51-55
y
x
CM(P1-P5)
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33/55
Edificacin sin interaccin suelo-estructura
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34/55
Edificacin con interaccin suelo-estructura
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35/55
NORMA PERUANA E030-2003
NModelo
dinmico
Perodo de vibracin por la forma (s)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
1 Comn 0,787 0,747 0,569 0,255 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 0,260 0,198 0,153 0,138 0,109 0,108 0,088 0,087
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Formas de vibracin
Perodosde
vibracin(s)
Comn Barkan Ilichev Sargsian Norma Rusa
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N
Modelo
dinmico
Desplazamientomximo (mm)
FUERZAS INTERNAS
Xmx YmxNmx(T)
Vmx(T)
Mmx(T.m)
Mt,mx(T.m)
1 Comn1,38(P.5)
12,04(P.5)
10,20(21)
4,23(56,66)
10,69(56,66)
0,19(varios)
2 Barkan1,59(P.5)
12,68(P.5)
9,42(1)
4,02(56,66)
10,55(56,66)
0,19(varios)
3 Ilichev1,77(P.5)
14,94(P.5)
7,67(1)
3,51(61)
10,15(56,66)
0,19(varios)
4 Sargsian1,72(P.5)
14,83(P.5)
7,81(1)
3,58(61)
10,16(56,66)
0,19(varios)
5 Norma Rusa1,65(P.5)
13,03(P.5)
9,11(1)
3,92(56,66)
10,46(56,66)
0,19(varios)
NORMA PERUANA E030-2003 (=00)
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37/55
0
2
4
6
8
10
1214
16
0 45 90
Angulo de inclinacin del sismo
Desplaz
amientoenele
je
OY(mm)
Comn Barkan Ilichev Sargsian Norma Rusa
DESPLAZAMIENTO MAXIMO DEL CENTRO DE MASAS (50PISO)
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0
2
4
6
8
10
12
14
0 45 90
Angulo de inclinacin del sismo
Fuerzaaxial(T)
Comn Barkan Ilichev Sargsian Norma Rusa
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0
2
4
6
8
10
12
14
1618
0 45 90
Angulo de inclinacin del sismo
Momentoflector(T.m
)
Comn Barkan Ilichev Sargsian Norma Rusa
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41/55
N Modelo dinmico
Desplazamientomximo (mm)
FUERZAS INTERNAS
Xmx YmxNmx(T)
Vmx(T)
Mmx(T.m)
Mt,mx(T.m)
1 Comn2,43(P.5)
17,41(P.5)
21,30(21)
11,19(56)
25,54(56)
0,36(varios)
2 Barkan2,52(P.5)
17,79(P.5)
20,51(1)
10,54(56)
21,28(56)
0,35(varios)
3Ilichev
(sin disipacin)3,55(P.5)
23,97(P.5)
15,55(1)
7,38(61)
15,01(56)
0,33(varios)
4Ilichev
(con disipacin)3,36(P.5)
23,13(P.5)
15,86(1)
7,49(61)
15,42(56)
0,33(varios)
5 Sargsian
3,29
(P.5)
22,73
(P.5)
16,02
(1)
7,65
(61)
15,64
(56)
0,34
(varios)
6Norma Rusa
(sin disipacin)2,68(P.5)
18,59(P.5)
19,08(1)
9,60(56)
19,63(56)
0,35(varios)
7Norma Rusa
(con disipacin)2,66(P.5)
18,19(P.5)
19,49(1)
9,89(56)
20,47(56)
0,35(varios)
ACELEROGRAMA DE LIMA
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42/55
PROGRAMA LIRA v. 9.0
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43/55
5 7
19
63
2
8
410
Z
Y
X
l
EAK altraslacion
l
EIKrotacional
3
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44/55
N Modelo dinmico
Desplazamientomximo (mm)
FUERZAS INTERNAS
Xmx YmxNmx(T)
Vmx(T)
Mmx(T.m)
Mt,mx(T.m)
1 Comn1,59(P.5)
14,14(P.5)
18,14(21)
7,47(56,66)
19,97(56,66)
0,23(varios)
2 Barkan1,78(P.5)
15,47(P.5)
17,85(1)
6,80(56,66)
18,79(56,66)
0,23(varios)
3 Ilichev2,45(P.5)
20,45(P.5)
15,05(1)
5,00(61)
14,04(56,66)
0,23(varios)
4 Sargsian2,36(P.5)
19,82(P.5)
15,22(1)
5,22(61)
14,42(56,66)
0,23(varios)
5 Norma Rusa1,89(P.5)
16,29(P.5)
17,52(1)
6,58(56,66)
18,57(56,66)
0,23(varios)
NORMA RUSA SNIP II-7-81*
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5
10
15
20
25
Comn Barkan Ilichev Sargsian Norma Rusa
Modelos dinmicos
Desplazamientoenel
eje
OY(mm)
Norma Peruana E030-2003 Norma Rusa SNIP II-7-81*Acelerograma de Lima Acelerograma de Moyobamba
DESPLAZAMIENTO MAXIMO DEL CENTRO DE MASAS (50PISO)
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10
15
20
25
Comn Barkan Ilichev Sargsian Norma Rusa
Modelos dinmicos
N(T)
Norma Peruana E030-2003 Norma Rusa SNIP II-7-81*
Acelerograma de Lima Acelerograma de Moyobamba
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5
10
15
20
2530
Comn Barkan Ilichev Sargsian Norma Rusa
Modelos dinmicos
M(
T.m
)
Norma Peruana E030-2003 Norma Rusa SNIP II-7-81*
Acelerograma de Lima Acelerograma de Moyobamba
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17500
7/24/2019 msa 3.pdf
49/55
14000
10500
7000
3500
-1000
11249 21926 32603 43281 53958 Misses
EDIFICACION SIN INTERACCION SUELO-ESTRUCTURA
17500
7/24/2019 msa 3.pdf
50/55
Misses410343294324862167618670
-1000
3500
7000
10500
14000
EDIFICACION POR EL MODELO D.D. BARKAN O.A. SAVINOV
17500
7/24/2019 msa 3.pdf
51/55
14000
10500
7000
3500
-1000
7272 13978 20684 27390 34096 Misses
EDIFICACION POR EL MODELO V.A. ILICHEV
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53/55
El mayor efectode flexibilidad de la base defundacin se da en el modelo ILICHEV
* El menor efectode flexibilidad de la base de
fundacin se da por el modelo BARKAN
* Para el clculo estructural se debe exigir elANALISIS TIEMPO-HISTORIA, siendo el
ANALISIS ESPECTRAL referencial.
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* El efecto de flexibilidad de la base defundacinser muy notorio en edificiosrgidos con suelo blando* Se debe de incorporar en la NormaPeruana el efecto deINTERACCIONSUELO-ESTRUCTURA
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MUCHAS GRACIAS!
genner vc@hotmai l .com
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