Con el objeto de validar los resultados obtenidos con los nuevos equipos de instrumentación sísmica adquiridos por la Universidad EAFIT e implementar una metodología de análisis para la identificación de las propiedades dinámicas de estructuras, se construyó un modelo de una estructura de acero de cinco niveles y se elaboró un modelo numérico. La estructura fue sometida a pruebas de vibración ambiental y de vibración forzada empleando una mesa vibradora. Las frecuencias de vibración, formas modales y fracciones de amortiguamiento crítico se estimaron aplicando un análisis espectral. Los resultados obtenidos en las pruebas son coherentes y consistentes con los resultados numéricos. Esto permite validar la metodología empleada y determinar el buen desempeño de los equipos adquiridos.Palabras Clave: Vibración Ambiental; vibración forzada; procesos estocásticos; identificación experimental de sistemas
RESUMENEl diseño convencional de pilas y pilotes ante cargas laterales considera de manera casi exclusiva la acción de las fuerzas que induce la estructura en su cabeza. El paso de las ondas sísmicas a través de los elementos de cimentación también produce solicitaciones mecánicas debidas a la incompatibilidad de deformaciones entre el suelo y la pila o el pilote. La distribución y magnitud de los elementos mecánicos debidos a ambos fenómenos difiere en gran medida, y depende de la estratigrafía y las condiciones de apoyo de la pila o pilote. En este trabajo se utiliza un método de estratos finitos para estimar los elementos mecánicos en pilas y pilotes ante cargas dinámicas. Se considera la restricción parcial al giro en la punta del elemento de cimentación y la conexión de la cabeza con la superestructura. Estos aspectos tienen influencia en la respuesta lateral de pilas y pilotes, sobre todo para elementos de gran diámetro. Se desarrolla un análisis paramétrico para determinar las diferencias cualitativas entre los elementos mecánicos introducidos por la aplicación de fuerzas en la cabeza de la pila o pilote y aquellos generados por el paso de ondas sísmicas. Palabras Clave: Pilas y pilotes; interacción cinemática e inercial; diseño de cimentaciones ABSTRACTConventional design of piles under lateral loads considers almost in an exclusively way the action of the forces that the structure introduces into the head of the pile. Seismic waves passing through the foundation produces inner forces on the piles too, due to the strain incompatibility between the pile and the surrounding soil. The distribution and magnitude of internal forces due to forces at pile head and wave passage are very different and depend strongly on soil stratigraphy and supporting conditions on the pile toe and head. In this work a finite layer method to compute internal forces generated by lateral solicitations on embedded piles is used. A partial rotation restriction at the pile toe and the connection of the pile to the superstructure is explicitly considered. These issues have an important influence, particularly on piles with large diameters. A parametric analysis for different soil-pile configurations subjected to lateral forces is developed, in order to establish qualitative differences between the solicitations produced by forces at pile head and those produce by wave passage.
RESUMENSe presenta un método sencillo y accesible para el cálculo de las rigideces y los amortiguamientos de estructuras cimentadas sobre pilotes de fricción, tomando en cuenta los efectos de grupo. El procedimiento se basa en el planteamiento de Novak y Aboul-Ella para la obtención de la rigidez y el amortiguamiento de un pilote aislado. Para calcular los parámetros correspondientes del grupo completo de pilotes, se propone utilizar el método simplificado de Dobry y Gazetas. En la validación del procedimiento, sus resultados se compararon con las soluciones rigurosas de Kaynia y Kausel y con un programa comercial de análisis de cimentaciones que permite incluir los efectos de grupo. Se muestra la aplicación del método a la cimentación de un edificio instrumentado en México y los resultados se comparan con el procedimiento que aparece en el reglamento de construcciones del Distrito Federal y con datos experimentales. ABSTRACTA simple, easy method for the computation of stiffness and damping of a pile foundation, considering group effects, is presented. The procedure is based on the methodology of Novak and Aboul-Ella to obtain the stiffness and damping of an isolated pile. In order to calculate these values for a pile group, the simple method of Dobry and Gazetas is used. The procedure is validated with the rigorous solutions of Kaynia and Kausel as well as commercial software for analysis of foundations by mean of which group effects are included. The method is applied to the foundation of an instrumented building in Mexico and the results are compared with the procedure from the Mexico City building code and with experimental data. INTRODUCCIÓNCuando una estructura se encuentra desplantada sobre suelo blando es necesario tener en cuenta el fenómeno de interacción suelo-estructura (ISE), que consiste en un conjunto de efectos cinemáticos e inerciales producidos en la estructura y el suelo, como resultado de la flexibilidad de éste ante la excitación sísmica (Whitman y Bielak, 1980). Los efectos ISE modifican las propiedades dinámicas relevantes de la estructura, así como las características del movimiento del terreno en la vecindad de la cimentación.Artículo recibido el 23 de marzo de 2007 y aprobado para su publicación el 11 de octubre de 2007. Se aceptarán comentarios y/o discusiones hasta cinco meses después de su publicación.
Se estudia el desprendimiento parcial de la cimentación de edificios desplantados en suelo blando. Se desarrolla un modelo analítico que toma en cuenta la dependencia de la rigidez dinámica con la frecuencia de excitación y su reducción asociada a la pérdida del área de contacto, la distribución de fuerzas de contacto en la base, la variación de la inercia rotacional al cambiar el centro de rigidez de la cimentación, y los movimientos de traslación horizontal. Estos aspectos no han sido considerados en modelos anteriores. Se comparan Jos resultados obtenidos con el modelo propuesto y con el modelo de WinkJer.
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