Análisis de aceleraciones de piso en estructuras con aislación sísmica considerando la interacción suelo-estructura de manera simplificada

Abstract

La presente memoria aborda el impacto de la interacción suelo-estructura (SSI, por sus siglas en inglés Soil Structure Interaction) en la respuesta sísmica de estructuras con aislación sísmica basal, enfocándose en aceleraciones de piso, tanto horizontales como verticales, que afectan directamente a elementos no estructurales. Este estudio nace de la necesidad de garantizar la continuidad operacional de hospitales ante eventos sísmicos severos, especialmente tras experiencias como el terremoto del Maule (2010) en Chile y el de Kahramanmaraş (2023) en Turquía, donde los daños no estructurales fueron determinantes en la pérdida de funcionalidad de estos recintos. En Chile, tras el sismo de 2010, se impulsó normativamente el uso de sistemas de aislación sísmica en hospitales. Sin embargo, la evaluación de componentes no estructurales expuestos a aceleraciones no ha considerado en profundidad los efectos de la interacción suelo-estructura. Generalmente, los análisis se basan en registros de campo libre, sin contemplar cómo la señal sísmica se modifica al atravesar el suelo y llegar a la estructura. Para abordar esta problemática, se desarrollaron cuatro modelos computacionales de una estructura de marcos de hormigón armado, tipo hospitalaria en el software ETABS, considerando combinaciones con y sin aislación sísmica, e incluyendo o no los efectos de SSI mediante un enfoque simplificado basado en el desacople de fenómenos, el cual permite separar los efectos cinemáticos e inerciales del sistema suelo-estructura. Los resultados muestran que la inclusión de SSI reduce de forma considerable las aceleraciones de piso, derivas, desplazamientos y fuerzas internas en los aisladores, sin alterar significativamente el patrón de comportamiento general, salvo en algunos casos en que debido a efectos locales del sistema estructural ocurren amplificaciones en la respuesta en la componente vertical. En particular, se observó una disminución de hasta un 50 % en aceleraciones de piso y reducciones en desplazamientos máximos de aisladores. Esto puede afectar directamente el dimensionamiento y la viabilidad económica de los sistemas de aislación sísmica, comprometiendo así, decisiones claves en el diseño de estructuras críticas como hospitales.