Comparación de la respuesta estructural de los módulos B y C de la I. E. Julio Ramón Ribeyro considerando y sin considerar la interacción suelo - estructura

Abstract

RESUMEN En Cajamarca la interacción suelo – estructura no es tomada en cuenta en el análisis y diseño de edificaciones debido a que no está considerada en la normativa peruana, además de contar con poca información sobre el tema; sin embargo es importante el estudio de este efecto porque las estructuras no deberían aislarse de su base de fundación debido a que el suelo ayuda a disipar la energía liberada por los sismos. Es por esto que la presente investigación está enfocada en un estudio comparativo de la respuesta estructural de los edificios módulo “B” y módulo “C” de la Institución Educativa Julio Ramón Ribeyro considerando y sin considerar la interacción suelo – estructura. Para el desarrollo de la investigación se han considerado dos modelos dinámicos, el modelo dinámico de D. D. Barkan – O. A. Savinov y el modelo dinámico de la Norma Rusa SNIP 2.02.05-87. Los dos modelos dinámicos que se desarrollan en la presente investigación corresponden a las diversas investigaciones publicadas por el Ph. D. Genner Villarreal Castro, donde se refleja su arduo trabajo y gran aporte científico al campo de la ingeniería sísmica. Así mismo, las dos edificaciones que se estudiaron son de la categoría esencial (NTP E.030, 2006), además el sistema estructural que presentan son de pórticos de concreto armado y la cimentación es de zapatas conectadas. El modelamiento de ambos edificios fue realizado en el programa ETABS en su versión 2015 teniendo en consideración los requerimientos dados en el Reglamento Nacional de Edificaciones. En primera instancia se realizó el análisis sísmico (análisis estático y dinámico espectral) en ambas edificaciones considerando bases empotradas; de dicho análisis se tuvo como resultados periodos de vibración, derivas de entrepiso y fuerzas internas máximas. Del análisis sísmico de los edificios con base empotrada se obtuvieron derivas máximas de 2.15% para el módulo “B” y de 2.43% para el módulo “C”, dichas derivas no cumplieron con lo establecido en la norma sismorresistente E.030 siendo éstos edificios muy flexibles lateralmente. Con los datos obtenidos del estudio de mecánica de suelos (módulo de elasticidad, coeficiente de Poisson y coeficiente de balasto), se calcularon los coeficientes de rigidez para los modelos dinámicos de D. D. Barkan – O. A. Savinov y la Norma Rusa SNIP 2.02.05-87. Luego se procedió al análisis de los edificios considerando la base flexible por ambos modelos dinámicos estudiados; obteniendo como resultados periodos de vibración, derivas de entrepiso y fuerzas internas máximas. Cabe indicar que no hay mayor variación entre los resultados obtenidos con cada uno de los modelos dinámicos. Finalmente los resultados obtenidos del análisis de los edificios con base empotrada se compararon con los resultados obtenidos del análisis de los edificios con base flexible, obteniendo como resultado final que el efecto de interacción suelo – estructura produce que los edificios presenten mejor respuesta estructural siempre y cuando los edificios cumplan con los requerimientos mínimos dados en el artículo 15.1 de la norma sismorresistente E.030.

ABSTRACT In Cajamarca the interaction soil - structure is not taken into account in the analysis and design of buildings because it is not considered in the Peruvian legislation, in addition to little information on the subject; however it is important to study this effect because the structures should not be isolated from its base foundation because the soil helps to dissipate the energy released by earthquakes. That is why this research is focused on a comparative study of the structural response of the module buildings “B“ and “C“ block of School Julio Ramon Ribeyro considering and not considering the interaction soil - structure. For the development of the research they were considered two dynamic models, the dynamic model of DD Barkan - OA Savinov and the dynamic model of the Russian standard SNIP 2.02.05-87. The two dynamic models developed in this research correspond to various research published by the Ph. D. Castro Villarreal Genner, which reflects their hard work and great scientific contribution to the field of earthquake engineering. Likewise, the two buildings that were studied are the essential category (E.030 NTP, 2006), also having the structural system are reinforced concrete frames and foundation footings is connected. The modeling of both buildings was carried out in the ETABS program in its version 2015, taking into consideration the requirements given in the National Building Regulations. First the seismic analysis (static analysis and dynamic spectral) was performed in both buildings considering recessed base; analysis of the results was taken as periods of vibration, drifts mezzanine and maximum internal forces. Seismic analysis of buildings with ground-based maximum drift of 2.15% for the module “B“ and 2.43% for “C“ module, these drifts not comply with the provisions of the seismic standard E.030 being these buildings were obtained very flexible laterally. OA Savinov and the Russian standard SNIP 2.02.05-87 - With the data obtained from the study of soil mechanics (elasticity modulus, Poisson's ratio and coefficient of ballast), the stiffness coefficients for dynamic models were calculated DD Barkan. Then he proceeded to the analysis of flexible base buildings considering both studied dynamic models; obtaining as a result of vibration periods, drifts mezzanine and maximum internal forces. It should be noted that there is more variation between the results obtained with each of the dynamic models. Finally the results of the analysis of ground based buildings were compared with the results obtained from analysis of buildings flexible base, obtaining the final result that the interaction effect soil - the buildings structure produces better structural always present and when response buildings meet the minimum requirements given in Article 15.1 of the seismic standard E.030.