A.7 — INTERACCIÓN SUELO-ESTRUCTURA

¿Qué cubre este capítulo?

El modelo habitual de análisis supone la estructura empotrada en su base, como si el suelo fuera infinitamente rígido. El Capítulo A.7 se ocupa de cuándo esa simplificación deja de ser aceptable: la respuesta sísmica real depende de cómo interactúan las características dinámicas del suelo, la rigidez y disposición de la cimentación y el sistema estructural de la edificación, y no tomarlas en cuenta “puede conducir a variaciones apreciables entre la respuesta sísmica estimada y la respuesta real” (A.7.1.1).

Es un capítulo corto y deliberadamente general: fija los criterios que deben respetar el ingeniero estructural y el ingeniero geotecnista cuando se utilicen procedimientos de interacción suelo-estructura de acuerdo con A.3.4.2, y remite al Apéndice A-2 del Título A cuando ambos profesionales disponen de información rigurosa sobre los parámetros involucrados (A.7.1.3).

Conceptos clave

Qué cambia al soltar el empotramiento (A.7.1.2). La norma enumera cinco efectos típicos de la interacción: (a) la redistribución de esfuerzos y deformaciones bajo losas de fundación en suelos blandos y compresibles; (b) el aumento del período del sistema suelo-estructura respecto al modelo de base empotrada; (c) generalmente un aumento del amortiguamiento viscoso equivalente, porque el suelo disipa energía adicional por amortiguamiento material y geométrico; (d) el aumento de los desplazamientos laterales por cabeceo —la rotación de la base—, que modifica las derivas según la altura del nivel considerado; y (e) la variación en la distribución de los cortantes entre los elementos del sistema de resistencia sísmica, especialmente cuando conviven pórticos y muros estructurales con rigideces y apoyos distintos.

Interacción no es efecto de sitio (A.7.1.2.1). La amplificación de la onda sísmica al viajar de la roca a la superficie es un fenómeno distinto, ya cubierto por los coeficientes Fₐ y Fᵥ del Capítulo A.2. La interacción suelo-estructura describe cómo la estructura y su cimentación responden juntas, no cómo llega el sismo al terreno.

La información geotécnica (A.7.2). El estudio geotécnico —en un todo de acuerdo con el Título H— debe cubrir cuatro frentes: exploración con procedimientos compatibles con los niveles de deformación que imponen los sismos (A.7.2.1); laboratorio que cuantifique las propiedades bajo condiciones dinámicas (A.7.2.2); interpretación que entregue recomendaciones con limitaciones y rangos de aplicabilidad explícitos, para evitar usar los parámetros fuera de contexto (A.7.2.3); y revisión: el geotecnista debe revisar y avalar los resultados de interacción que el estructural obtenga con base en sus recomendaciones (A.7.2.4).

El análisis estructural (A.7.3). Los modelos pueden ser estáticos o dinámicos, pero deben introducir condiciones de apoyo elástico en muros, columnas y elementos del sistema de resistencia sísmica al nivel de la cimentación, con rigideces compatibles con las deformaciones esperadas (A.7.3.1). Las fuerzas internas de diseño son las del análisis con interacción (A.7.3.2), y las derivas resultantes deben cumplir los límites del Capítulo A.6 —sabiendo que, por el cabeceo, pueden ser mayores que las del modelo empotrado (A.7.3.3).

Puntos críticos de aplicación

• La interacción no es un descuento. Si el cortante basal aumenta, se diseña con el valor aumentado. Si disminuye —por el alargamiento del período o el mayor amortiguamiento—, el cortante de diseño no puede ser menor que el del método de la fuerza horizontal equivalente del Capítulo A.4 con período Cᵤ·Tₐ y los espectros del Capítulo A.2 (A.7.3.4). El piso normativo sigue intacto.
• Envolvente de parámetros (A.7.3.5). Los parámetros del suelo son inciertos: deben considerarse sus valores máximos y mínimos esperados y usarse los que produzcan los efectos más desfavorables, tanto en cortantes como en derivas y fuerzas de diseño de estructura y cimentación. Un solo juego de resortes “promedio” no cumple la norma.
• Dos firmas, una responsabilidad compartida. El capítulo institucionaliza el diálogo estructural-geotecnia: el estructural no puede inventar rigideces de apoyo y el geotecnista no puede desentenderse del uso que se les dé.

Relación con otros capítulos

• A.3.4.2: define cuándo se deben utilizar procedimientos de interacción suelo-estructura; este capítulo dice cómo.
• Apéndice A-2 del Título A: el procedimiento detallado, habilitado cuando la información geotécnica y estructural es rigurosa (A.7.1.3).
• A.2 y A.4: los espectros y el método de la fuerza horizontal equivalente fijan el piso del cortante basal de A.7.3.4.
• A.6: los límites de deriva que el análisis con interacción debe seguir cumpliendo.
• Título H: el marco general del estudio geotécnico que alimenta los modelos (A.7.2).

Análisis editorial no oficial. Consulte siempre el texto de la norma.