Institución: Universidad Central de Venezuela.
Facultad de Ingeniería / Escuela: Facultad de Ingeniería. Departamento de Ingeniería Estructural.
Tipo de trabajo: Trabajo Especial de Grado para optar por el título de Ingeniero Civil.
Mención: Honorifica
Año: 2025
Autor(es): Moreno Henríquez, Paul A.
Tutor Académico: Prof. Ing. M.S.c.. Trino Baloa.
Jurado: Prof. Ing. Gustavo Coronel y Prof. Ing. Ronald Torres
Palabras clave: Interacción suelo – estructura, edificación, nivel freático, suelo, infraestructura, superestructura, análisis estructural.
Observaciones
Resumen:
El presente Trabajo Especial de Grado tiene como finalidad predecir el comportamiento estructural del Edificio José Gregorio Hernández a través de un estudio de sensibilidad en la interacción suelo – estructura, considerando la variabilidad del nivel freático como factor crítico en el comportamiento estructural y la causa de asentamientos en la fundación. Por ende, el problema central se basa en determinar cómo la proximidad del nivel freático a la base de la edificación afecta la capacidad de carga y los asentamientos producidos.
Para cumplir con este objetivo, se plantearon siete fases metodológicas: Exploración in situ de superestructura e infraestructura. Caracterización geotécnica y construcción de espectros de respuesta (elástico e inelástico). Análisis dinámico elástico espectral. Modelado de la superestructura en ETABS. Interacción Suelo – Estructura (ISE). Determinación de capacidad última de carga mediante Terzaghi. Estimación de asentamientos con Teoría de Elasticidad.
Se realizó el análisis de dos modelos estructurales, un modelo sin considerar ISE (MBR) y otro modelo considerando ISE (M-ISE), el primero se define empotrado en la base y al segundo se le incluyó la interacción suelo – estructura a través de resortes con coeficientes de rigidez dinámica (impedancias), de esta forma se incorpora el comportamiento flexible del suelo. Dentro de este trabajo, estos coeficientes son fundamentales para la aplicación de la ISE, determinando su gran importancia.
Los resultados muestran que el MBR arrojó cortantes basales de 609,93 ton (X)y 711,28 ton(Y), con desplazamientos máximos de 4,60 cm y 2,87 cm, respectivamente. En contraste, el M-ISE, que considera la Interacción Suelo-Estructura (ISE), presentó cortantes ligeramente inferiores de 609,65 ton (X)y 677,40 ton (Y). No obstante, se observó un incremento significativo en los desplazamientos máximos, que alcanzaron 6,62 cm en X (un 44% superior al MBR) y 3,79 cm en Y (un 32% mayor), lo cual responde a la mayor flexibilidad introducida por la respuesta del suelo.
En relación con los asentamientos elásticos, los resultados derivados de la teoría de elasticidad mostraron que, en el caso del MBR, estos oscilaron entre 3,26-10,80 cm (Caso I), 2,44- 8,08 cm (Caso II) y 0,85-2,80 cm (Caso II). Por su parte, el M-ISE estimó asentamientos en el rango de 1,52-8,75 cm (Caso I), 1,14-6,55 cm (Caso II) y 0,39-2,27 cm (Caso II). Dichos resultados permiten corroborar que la proximidad del nivel freático a la base de fundación se traduce en asentamientos de mayor magnitud, mientras que a profundidades superiores los efectos se atenúan.
De manera general, la comparación entre ambos enfoques confirma que la inclusión de la ISE resulta determinante en la evaluación estructural y teniendo en cuenta que el nivel freático influye de forma directa sobre la sobrecarga efectiva del suelo, modificando la capacidad portante y la deformabilidad de la fundación. Por ende, los resultados ponen en evidencia que el empleo exclusivo del MBR tiende a subestimar los desplazamientos y asentamientos. En cambio, la consideración de la ISE ofrece una representación más realista de la respuesta estructural, aun cuando conlleva incrementos en los desplazamientos que deben ser previstos en el diseño de elementos estructurales.
En consecuencia, la integración de la ISE en el análisis no solo enriquece la precisión del modelo, sino que constituye una herramienta esencial para la mitigación del riesgo sísmico y la optimización de estrategias de reforzamiento estructural.
Descargas:
Derecho de Autor: Trabajo de Grado con Mención de Honor de la Universidad Central de Venezuela. Texto distribuido bajo licencia Creative Commons Atribución-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional.
