Frequency Analysis of Structures with Foundation Interaction

Abstract

Presenta un método simple y eficiente para el análisis dinámico de la interacción entre suelo y estructuras. El método es solo aplicable para sistemas con comportamiento lineal, para los que es válido un análisis en el dominio de frecuencias. El procedimiento propuesto combina una evaluación precisa de las funciones de transferencia para un número limitado de frecuencias uniformemente espaciadas y para frecuencias adicionales cercanas a las frecuencias naturales del sistema, con el agregado de funciones de interpolación. En la tesis se estudian diversos criterios para la elección de las frecuencias. Se demuestra que el espaciamiento óptimo de las frecuencias en las regiones en las que las funciones de transferencia varían más rápidamente depende de las frecuencias naturales del sistema y del amortiguamiento. Fuera de esas regiones, un espaciamiento uniforme es adecuado. Se presentan resultados numéricos que muestran muy buenas aproximaciones con lo obtenido por métodos exactos, aún cuando se requiere mucho menos esfuerzo de cómputo.

Methods for dynamic analysis of structures in the frequency domain have recently received more attention. This has been mainly a result of the growing interest in soil-structure interaction effects on the dynamic response of nuclear power plants and other important structures. It is now generally accepted that the response of a structure to a specific earthquake may be affected by this interaction. Finite element methods are a powerful tool for the analysis of complex soil-structure systems. However, a very large number of elements has to be considered in order to obtain accurate results. As a consequence, most works on the subject have considered a substructure approach, analyzing separately the soil continuum and the structure. This reduces the total amount of work {mainly because a more efficient node numbering results in a reduction of total bandwidth}, allows for better modeling of the structure and for a much easier reanalysis if some changes in the structure have to be considered, and, at least for some very simplified models, permits the use of some available analytical solutions. In addition, this approach simplifies the specification of the earthquake input at the foundation level.