Influencia de la Interacción Suelo-Estructura en fuerzas internas y deformaciones de una muestra de reservorios elevados tipo INTZE de volúmenes de 800m3, 1000m3 y 1500m3 sobre placas circulares de cimentación

Abstract

Esta investigación busca evaluar la Interacción entre el Suelo y la Estructura (ISE) en reservorios elevados tipo INTZE de tres diferentes capacidades, cimentados en diferentes tipos de suelos, ubicados en la zona con más peligro sísmico en el Perú. Para esto se planteó realizar una muestra de 27 configuraciones estructurales, con variaciones de altura y diámetro del fuste, y diámetro de losa de cimentación, las cuales están cimentadas en cuatro tipos de suelos de acuerdo con la norma Sismorresistente E.030-16. Se evaluará la influencia de la carga sísmica, mediante un análisis dinámico espectral definido por los lineamientos de las normas nacionales E.030-16 y complementariamente por códigos y estándares internacionales como el ACI 350.3-06. Para el dimensionamiento de los reservorios se aplicó el criterio de Otto Intze, análisis estático de esfuerzos y criterios del código ACI 350.3-06 y ACI 307-48. Estos reservorios fueron modelados en el software SAP2000, contando con 216 simulaciones en total. Se aplicó el modelo de Housner (1963) para la Interacción Fluido-Estructura y para la ISE se aplicó el modelo recomendado por el código FEMA P-750. Para analizar los resultados de interés, como las fuerzas internas en el fuste, la cortante basal, momento de volteo, desplazamientos y periodos, se aplicó la prueba de normalidad de Shapiro Wilk para la variación porcentual que se genera al evaluar la ISE, con el fin de determinar intervalos de variación con una probabilidad del 95%. Además, se aplicó la prueba de independencia Chi-Cuadrado para determinar cuantitativamente si la ISE influye en la reducción de las respuestas de interés. Se concluye de la prueba de independencia que, para un nivel de significancia de 15% la ISE influye en la reducción de la fuerza cortante basal y momento de volteo. Así mismo, para un nivel de significancia de 5% la ISE influye en la reducción de las fuerzas internas locales de fuste.

This research seeks to evaluate the soil structure interaction (SSI) in elevated water tanks of three different capacities, founded on different types of soil, all located in the most seismic hazard zone in Peru. Twenty-seven models were evaluated, all with different structural adjustments, including variations in the capacity, height, and diameter of the foundation slab, which are founded on four types of soil, according to the Peruvian Code for Earthquake Resistant Design E.030-16. We are going to analyze the seismic load influence through a spectral dynamic analysis, according to the Peruvian Code E.030-16, and the ACI 350.3-06 code for elevated tanks. For the sizing of the elevated tanks, the Otto Intze criterion, the static stress analysis, the ACI 350.3-06 and the ACI 307-48 code were applied. These elevated water tanks were modeled in the SAP2000 software, with 216 simulations. The Housner model (1963) was applied for the Fluid Structure Interaction, and for the Soil-Structure Interaction (SSI), we applied the model recommended by the FEMA P-750 code. To analyze the results of interest, such as internal forces in the shaft, base shear, rocking moment, displacements and periods, we applied the Shapiro Wilk normality test for the percentage variation that is generated when we evaluate the SSI, in order to determinate variations intervals with a probability of 95%. Also, we applied the Chi-Square test of independence to determinate, quantitatively, if the results are influenced by the SSI. We concluded, from the independence test that, for a significance level of 15%, the SSI influences the reduction of the basal shear force and the rocking moment. Likewise, for a significance of 5%, the SSI influences the reduction of the internal shaft forces.