Análisis de la influencia de los sótanos en la respuesta sísmica de estructuras: estudio comparativo entre los sistemas estructurales aporticado, dual y muros de concreto armado en edificaciones de 8 niveles con 2 sótanos utilizando la interacción suelo-estructura - Ticona Gutierrez, Luis Romario (2024)
La investigación nace ante la creciente demanda del diseño y construcción de estructuras que incluyen sótanos, teniendo como objetivo principal estudiar cómo los sótanos pueden influir en la respuesta sísmica de las edificaciones. Con el objetivo propuesto se plantean 3 casos de estudio, que consisten en edificios de ocho niveles con dos sótanos en los siguientes sistemas estructurales: sistema aporticado, sistema dual y sistema de muros de concreto armado. Además, en cada caso de estudio se utilizan los siguientes modelos que representan numéricamente las estructuras en estudio: • Modelo A: Estructura sin sótanos, con base infinitamente rígida. • Modelo B: Estructura con sótanos, con base infinitamente rígida y con sótanos restringidos lateralmente. • Modelo C: Estructura con sótanos, con base infinitamente rígada y sin restricción lateral en los sótanos. • Modelo D: Estructura con sótanos donde se considera la Interacción Suelo Estructura por el método directo. Se someten estos modelos a fuerzas símicas mediante el análisis modal espectral y el análisis tiempo historia en el software SAP2000. Las respuestas que se estudiaron son el el desplazamiento inelástico máximo, la deriva de entrepiso máxima y las cortantes presentes en el primer nivel de las edificaciones. Para encontrar la influencia de los sótanos en las estructuras, se lleva a cabo una comparación de las estructuras sin sótanos (Modelo A) y las estructuras con sótanos (Modelo D). Los resultados encontrados en el análisis modal espectral muestran poca significancia en las respuestas evaluadas; sin embargo, el análisis tiempo historia no sigue con esta tendencia, encontrándose diferencias más significativas en cada caso de estudio, siendo el sistema dual el con mayor influencia. Es así que no se puede generalizar la influencia que tienen los sótanos sobre las estructuras, por lo que se recomienda evaluar cada caso en particular. Como se expone en la investigación y en la bibliografía, la inclusión de la interacción suelo estructura mediante elementos finitos es bastante compleja y pesada computacionalmente, por lo que se busca encontrar un modelo convencional que represente mejor a las estructuras con sótanos. Por consiguiente, se realiza una comparación entre el modelo D, considerado como modelo patrón, con los modelos A, B y C que son algunos de los modelos utilizados convencionalmente para este tipo de estructuras. Las respuestas encontradas en el análisis tiempo historia muestran una mejor correlación del modelo C con el modelo patrón, siendo en algunos casos mas conservadora; mientras que el modelo A muestra respuestas dispersas con tendencias impredecibles, lo cual reduce su confiabilidad. Por otro lado, en el análisis modal espectral las diferencias son menos significativas y el modelo C continua representando de mejor manera el desplazamiento inelástico máximo y la deriva máxima de entrepiso; no obstante, se requiere amplificar el cortante por 1.05 para asemejarse de mejor manera al modelo patrón. Estos hallazgos proporcionan información valiosa para mejorar la técnicas de diseño sismoresistente de las estructuras; sin embargo, se reconoce la necesidad de seguir investigando con respecto al tema.