Incidence of Portoviejo soils in typical building considering dynamic soil-structure interaction
DOI:
https://doi.org/10.37135/ns.01.15.05Keywords:
edification, soil- structure interaction, micro zoning, soft soils, rigid floorsAbstract
In Ecuador, structural engineers traditionally design structures by considering embedded bases and assuming infinite soil stiffness. This methodology does not accurately reflect reality, as soil deforms when subjected to external forces. The research is based on the hypothesis that including soil-structure interaction always reduces the seismic response. To test this hypothesis, a reinforced concrete frame building, rectangular in shape with four levels and typical of educational units, was analyzed. The study compared traditional analysis methods to those incorporating site-specific characteristics, using spectra from the seismic microzonation of Portoviejo. Specifically, spectra from microzones M2, M3, and M4, all classified as type D soil, were compared to the NEC-15 spectrum for type D soil. The effects of soil-structure interaction were included using ASCE 41 and Gazetas methodologies. This analysis determined the influence of soil-structure interaction, which is crucial for optimizing structures. Depending on the type of soil on which the analysis is conducted, the demand can significantly reduce or increase. For sites with greater rigidity (Microzones M2 and M3), seismic stresses will be reduced. Conversely, for soft soils (Microzone M4), seismic stresses will increase. Therefore, an analysis based on site characteristics, plus the inclusion of soil-structure interaction, should always be applied when designing a building.
Downloads
References
Aguiar, R., & Ortiz, D. (2017). Análisis Sísmico de un Edificio de Doce Pisos de la Ciudad de Manta Considerando Interacción Suelo Estructura. Revista Internacional de Ingeniería De Estructuras, 22(03), 251–279. https://doi.org/10.24133/riie.v22i3.646.
Alcívar, S., Mieles, Y., & Ostaiza, J. (2021). Estudio Comparativo de Análisis y Diseño de Estructuras Aporticadas de Hormigón Armado, Aplicando los Espectros de la Microzonificación Sísmica del Cantón y los Espectros de la NEC-15. Revista Riemat, 6(01), 26–35. https://doi.org/10.33936/riemat.v6i1.3687
Alvarado Alcívar, K., & Bernal Carrera, I. (2017). Mapa de Microzonificación Geotécnico y Modelo Geológico-Geotécnico 3d de la Ciudad de Portoviejo [tesis de grado]. Escuela Politécnica Nacional.
Araca Llanos, F., Gómez Catacora, L., Cahui Galarza, A., & Marín Mamani, G. (2020). Influence of Soil-Structure Interaction on the Behaviour of Houses Framed With Isolated Footings in the City Of Juliaca. Revista Científica de la UCSA, 7(2), 70–81. https://doi.org/10.18004/ucsa/2409-8752/2020.007.02.070
Avilés, J., & Pérez Rocha, L. (2004). Bases Para las Nuevas Disposiciones Reglamentarias Sobre Interacción Dinámica Suelo-Estructura. Revista de Ingeniería Sísmica, (71), 1–36. https://www.redalyc.org/articulo.oa?id=61807101
Bazán Zurita, E., & Meli Piralla, R. (2002). Manual de Diseño Sísmico de Edificios. Noriega Editores.
Botero Palacio, J., Jaramillo Fernández, J., & Rochel Awad, R. (2004). Evaluación de los Efectos Inerciales de Interacción Dinámica Suelo-Estructura para Edificaciones Ubicadas en Medellín. Revista Universidad EAFIT, 40(134), 90–104.
Calderín-Mestre, F., Almenarez-Labañino, D., & Boada-Fernández, D. (2020). Consideración del Fenómeno Interacción Suelo-Estructura en Edificio Prefabricado. Ciencia en su PC, 1(04), 79–94. https://www.redalyc.org/articulo.oa?id=181366194007
Cedeño Zambrano, H. G., Cedeño Zambrano, L. S., & Cedeño Delgado, T. G. (18-20 de septiembre de 2019). Ciudad Compacta Versus Ciudad Difusa. Análisis pre- y post- Terremoto en Ciudad Intermedia. Portoviejo, Ecuador. III ISUF-H Congreso Internacional 18-20 Septiembre Guadalajara México. https://doi.org/10.4995/isufh2019.2019.9978
Chunga, K., Pilay, E., & Solano, V. (2019). Caracterización Geotécnica Y Microzonificación Sísmica en el Área Urbana de la Ciudad de Pelileo, Provincia de Tungurahua [tesis de grado]. Universidad Estatal Península de Santa Elena.
Díaz Guzmán, F., Espinoza Barreras, F., Sánchez Vergara, R., & Huerta López, C. (2012). Respuesta dinámica de un edificio considerando el efecto de interacción suelo-estructura. Centro Internacional de Métodos Numéricos en Ingeniería.
Fernández Limés, A., Fernández Lorenzo, I., & Cobelo Cristiá, W. D. (2023). Influencia de la interacción suelo-estructura estática en edificios de 100 metros de altura. Ingeniería y Desarrollo, 41(02), 213–232. https://doi.org/10.14482/inde.41.02.201.456
Fernández Sola, R., Tapia Hernández, E., & Dávalos Chávez, D. (2015). Respuesta Inelástica de Marcos de Acero con Interacción Inercial Suelo-Estructura. Ingeniería Sísmica, (92), 1–21. http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0185-092X2015000100001&lng=es&tlng=es.
Fundora Sautié, N., Braña Nuez, P., Gamón Payret, R., & Martínez Cid, J. O. (2022). Influencia de la Altura en la Consideración de la Interacción Dinámica Suelo-Estructura en Edificaciones con Tipología mixta Ubicadas en Zonas de Alto Peligro Sísmico. Ingeniería y Desarrollo, 40(01), 6–27. https://doi.org/10.14482/inde.40.01.621.852
Jurado Cabañes, C. (2012). Problema de ISE en cimentaciones y muros de contención. Influencia de los fenómenos de despegue y deslizamiento [tesis doctoral]. Universidad Politécnica de Madrid.
López, N., Pérez, G., Castro, C., Vielma, J., López, L., Alviar, J., Romero, C., Guerrero, D., & Montesinos, V. (2022). A Structural Design Comparison Between Two Reinforced Concrete Regular 6-Level Buildings Using Soil-Structure Interaction in Linear Range. Ingenieria e Investigacion, 42(01). https://doi.org/10.15446/ing.investig.v42n1.86819
Morales, L., & Espinosa, A. (2020). Influencia de la Interacción Suelo Estructura (ISE) de cimentaciones superficiales en suelos no cohesivos en el comportamiento estructural de una edificación de 8 pisos y un subsuelo. INGENIO, 3(1), 5–26. https://doi.org/10.29166/ingenio.v3i1.2391
NEHRP. (2012). Soil-Structure Interaction for Building Structures (NIST GCR 13-917-21). https://www.nehrp.gov/pdf/nistgcr12-917-21.pdf
Norma Ecuatoriana de la Construcción. (2015). Peligro Sísmico Diseño Sismo Resistente (NEC-SE-DS). https://www.habitatyvivienda.gob.ec/wp-content/uploads/2023/03/2.-NEC-SE-DS-Peligro-Sismico-parte-1.pdf
Olivera, R., & Villareal, G. (2023). Interacción Suelo-Estructura para edificaciones con platea de cimentación por los modelos estático y dinámico. Memoria Investigaciones en Ingeniería, 25, 137-171. https://doi.org/10.36561/ing.25.9.
Rodríguez, A., Mora, B., Reyes-Salazar, A., Avilés, J., & Ruiz Gómez, S. E. (2017). Determinación de Espectros de Respuesta Considerando Daño Acumulado e Interacción Suelo-Estructura. Revista de Ingeniería Sísmica, 96(01), 18–38. http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0185-092X2017000100018&lng=es&tlng=es.
Suárez, V. (2009). Diseño Basado en Desplazamientos, una Alternativa Racional al Diseño Basado en Fuerzas. Revista Tecnológica ESPOL-RTE, 22(02), 47–59. https://rte.espol.edu.ec/index.php/tecnologica/article/view/130/74
Tapia Hernández, E., De Jesús Martínez, Y., & Fernández Sola, L. (2017). Demandas Sísmicas en Edificios Regulares de Acero con Cimentaciones Flexibles. Ingeniería Sísmica, (96), 1–17. http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0185-092X2017000100001&lng=es&tlng=es.
Tena Colunga, A. (2019). Soil-structure interaction. Reflections about its importance in the dynamic response of structures during earthquakes. Revista Internacional de Ingeniería, 24(2), 141–165. 10.24133/riie.v24i2.1282
Villareal Castro, G. (2009). Interacción sísmica suelo-estructura en edificaciones con zapatas aisladas. Asamblea Nacional De Rectores.
Villareal Castro, G., & Aguila Gómez, T. (2021). Soil-Structure Interaction and its Influence on the Seismic Response of RC Buildings. Revista Internacional de Ingeniería de Estructuras, 26(03), 426–471. https://doi.org/10.24133/riie.v26i3.2336
