Evaluación Numérica de Interacción Suelo-Estructura.
- IASM Engineering
- 24 may
- 3 min de lectura
Actualizado: 28 may
Fotografia de Construcción de sistema de fundaciones y columnas. Cortesia del Autor. Ing. Isaac Salazar 2019.
El estudio, presentado en el marco del XXXII Congreso Científico Nacional 2025 de la Universidad de Panamá, aborda la Interacción Suelo-Estructura (ISE) como un fenómeno recíproco donde el suelo, al no ser infinitamente rígido, se deforma ante las cargas estructurales, alterando la respuesta dinámica de la edificación. El objetivo principal es proporcionar una guía práctica y académica para evaluar estos efectos en el análisis de edificios en Panamá, un área de conocimiento que suele ser desconocida para los estudiantes egresados de ingeniería en edificaciones e infraestructura.
Fundamentos y Metodología
La investigación sigue un enfoque teórico, explicativo y práctico, fundamentado en normativas internacionales como ASCE 7, NEHRP y la guía NIST GCR 12-917-21, así como en el Reglamento Estructural de Panamá (REP-2021). El estudio se centra en el método de subestructura (análisis implícito), el cual incorpora la flexibilidad del suelo y la cimentación mediante resortes equivalentes (Kx, Kz, KØ), permitiendo una evaluación más realista que los modelos convencionales de base fija.
Para demostrar la aplicación, se utiliza un prototipo de 33 niveles con un sistema Dual (muros de corte + pórticos SMF) y fundaciones profundas de pilotes.
Resultados Técnicos Relevantes
El análisis comparativo entre el modelo de base fija y el modelo con ISE reveló impactos significativos en la respuesta estructural:
Alargamiento del Periodo: Se observó una elongación del periodo fundamental debido a los efectos inerciales, resultando en un incremento del 12% en la dirección X y del 27.4% en la dirección Y.
Fuerzas Sísmicas y Derivas: Aunque la ISE generalmente reduce la magnitud de las fuerzas sísmicas de diseño, tiende a aumentar los desplazamientos laterales (derivas), lo que exige una revisión rigurosa del índice de estabilidad global.
Rigidez Dinámica: Se calcularon las rigideces verticales y laterales para diferentes diámetros de pilotes (1.2m a 1.8m) siguiendo las ecuaciones de la guía NIST, aplicando factores de degradación del módulo cortante (G) según los niveles de deformación del sismo de diseño.
Impacto en la Ingeniería de Valor
Uno de los hallazgos más destacados es la viabilidad económica de implementar estas metodologías. El estudio confirma que el uso de modelos ISE permite una optimización de recursos sin comprometer la seguridad estructural. Específicamente, al aplicar procedimientos de la norma ASCE 7-22, se estimó un ahorro potencial de hasta el 18% en costos directos de materiales estructurales (concreto y acero de refuerzo) en comparación con el enfoque tradicional de base fija.
Conclusiones para el Contexto Panameño
En Panamá, donde los estratos rocosos se encuentran típicamente a profundidades de 15 20 metros, la consideración de la ISE es crucial para obras de relevancia. El estudio concluye que los efectos inerciales son especialmente significativos cuando la relación de rigidez relativa estructura-suelo (h/VsT) es alta (> 0.1), lo cual ocurre frecuentemente en sistemas rígidos sobre suelos blandos. Se recomienda fortalecer la capacitación profesional y la investigación académica en geotecnia y estructuras para integrar estos criterios en la industria constructora local.
Gracias por su atención
Ing. Isaac Salazar
Enlaces de información.
Interacción Suelo Estructura - Efecto cinemático - Teoría y ejemplos - ASCE 7-16, 7-22 y 41-17
Memoria Investigaciones en Ingeniería, núm. 28 (2025). pp. 126-153 https://doi.org/10.36561/ING.28.10
Artículo de Influencia de ISE en edificio Panamá.
Comentarios