Evaluación de demandas cinemáticas en estructuras longitudinales enterradas sometidas al paso de Ondas de corte y Rayleigh

• Autores: Soffietti, Franco Primo
• Año de publicación: 2024
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Pinto, Federico
• Materia: Interacción Cinemática; Viga de Timoshenko; Ondas S; Onda Rayleigh; Winkler
• Institución: Universidad Nacional de Córdoba

Tesis (DCI)--FCEFN-UNC, 2023
Fil: Soffietti, Franco Primo. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales; Argentina.
Las ondas sísmicas de corte que se propagan a lo largo del eje de las estructuras longitudinales subterráneas (por ej., túneles, tuberías, pilotes) generalmente imponen deformaciones que deben tenerse en cuenta en el diseño o la verificación estructural. Los análisis preliminares generalmente se llevan a cabo siguiendo un enfoque de deformación de campo libre basado en la teoría de vigas de Euler-Bernoulli para el comportamiento de flexión y un modelo de viga de corte puro para la evaluación de distorsiones. Este enfoque simplificado, ampliamente utilizado en la práctica, puede conducir a resultados inconsistentes y demasiado conservadores. En la literatura también se han propuesto soluciones que tienen en cuenta la interacción suelo-estructura, considerando un modelo de viga de Euler-Bernoulli sobre fundación elástica sometida a ondas de corte armónicas simples. Este enfoque, sin embargo, puede no representar adecuadamente los casos en los que el comportamiento de cortante domina sobre la flexión, particularmente en condiciones de terreno muy rígido. En la presente tesis se presentan soluciones analíticas simplificadas para evaluar las demandas cinemáticas en estructuras longitudinales subterráneas sujetas a ondas de corte que se propagan axialmente por medio de un modelo de viga de Timoshenko sobre fundación tipo Winkler, que incluye resortes transversales y rotacionales. Otro aporte fundamental de la tesis es el desarrollo analítico de estos resortes, que a su vez se derivan siguiendo un enfoque modificado de Novak. La solución analítica propuesta puede interpretarse como una generalización de las soluciones de campo libre e interacción suelo-estructura actualmente disponibles en la literatura, que también es capaz de representar situaciones en las que están presentes tanto mecanismos de corte como de flexión, superando las inconsistencias mecánicas de las actuales soluciones comúnmente utilizadas en la práctica. En base al modelo desarrollado, se proponen expresiones analíticas simples, considerando tanto una solución completa como una simplificada, que permitan evaluar las demandas cinemáticas máximas de manera expeditiva. Por lo tanto, la formulación analítica se puede utilizar para evaluar las demandas de desplazamientos, rotaciones, flexión y corte en túneles, pilotes, tuberías, chimeneas, entre otras estructuras longitudinales enterradas cuando son sometidas a ondas de corte. También se estudia, tomando el modelo desarrollado, el caso particular de estructuras que atraviesan terrenos con diferentes rigideces y el caso de estructuras longitundinales sometidas al paso de ondas Rayleigh. En todos los casos, los resultados obtenidos mediante el enfoque propuesto se validan frente a un modelo de elementos finitos en 3D completo y se comparan con otras soluciones existentes en la literatura.
Fil: Soffietti, Franco Primo. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales; Argentina.