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Dinámica de suelos: Casos de interés práctico desarrollados en el dominio de la frecuencia
López Fajardo, Jerson
López Fajardo, Jerson
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Abstract
In this dissertation, two problems related to the analysis of the seismic response of soil deposits are examined. Both problems are studied in the frequency domain using continuous and discrete models, and they are analyzed with wave propagation theory and the finite element method, respectively. The first problem examines an alternative to quantifying the dynamic soil-structure interaction in situations where only one acceleration record is available, which is suspected to already be affected by such interaction. For this analysis, a Matlab program was developed that uses two-dimensional finite elements and calculates the effect of the interaction using the frequency response method. Although the methodology presented is applied to a linear case, it can be extended to a non-linear case using the equivalent linear method. In the second problem, two alternatives are analyzed to calculate the transfer functions of soil deposits using discrete models. Due to the characteristics of these models, the analysis is generally limited to calculating the response from the base of the model to the surface. However, in practice, the earthquake records are available in the surface rock (or rock outcrop), and in the vast majority of cases the seismic record in the bedrock is unknown. This discrepancy between the capabilities of the discrete models and the available information makes it necessary to resort to continuous models to calculate the record in the bedrock. To avoid the use of two different models, two alternatives are proposed that allow calculating the seismic response on the surface of a soil profile using a single discrete model, based on the acceleration record in the rock outcrop.
En esta disertación se examinan dos problemas relacionados con el análisis de la respuesta sísmica de depósitos de suelo. Ambos problemas se estudian en el dominio de la frecuencia utilizando modelos continuos y discretos, analizados mediante la teoría de propagación de ondas y el métodos de elementos finitos, respectivamente. El primer problema examina una alternativa para cuantificar la interacción dinámica suelo-estructura en situaciones donde solo se dispone de un registro de aceleraciones que se sospecha que ya está afectado por dicha interacción. Para este análisis, se desarrolló un programa en Matlab que utiliza elementos finitos en dos dimensiones y calcula el efecto de la interacción utilizando el método de respuesta en frecuencia. Aunque la metodología presentada se aplica al caso lineal, puede ser extendida a un caso no lineal usando el método lineal equivalente. En el segundo problema se analizan dos alternativas para calcular las funciones de transferencia de depósitos de suelos mediante modelos discretos. Debido a las características de estos modelos, el análisis generalmente se limita al cálculo de la respuesta desde la base del modelo hasta la superficie. No obstante, en la práctica se dispone de registros sísmicos en la roca superficial (o afloramiento rocoso), y en la gran mayoría de los casos se desconoce el acelerograma en la roca basal. Esta discrepancia entre las capacidades de los modelos discretos y la información disponible hace necesario recurrir a modelos continuos para calcular el registro en la roca basal. Para evitar el uso de dos modelos distintos, se proponen dos alternativas que permiten calcular la respuesta sísmica en la superficie de un perfil de suelos utilizando un único modelo discreto, partiendo del registro de aceleraciones en el afloramiento rocoso.
En esta disertación se examinan dos problemas relacionados con el análisis de la respuesta sísmica de depósitos de suelo. Ambos problemas se estudian en el dominio de la frecuencia utilizando modelos continuos y discretos, analizados mediante la teoría de propagación de ondas y el métodos de elementos finitos, respectivamente. El primer problema examina una alternativa para cuantificar la interacción dinámica suelo-estructura en situaciones donde solo se dispone de un registro de aceleraciones que se sospecha que ya está afectado por dicha interacción. Para este análisis, se desarrolló un programa en Matlab que utiliza elementos finitos en dos dimensiones y calcula el efecto de la interacción utilizando el método de respuesta en frecuencia. Aunque la metodología presentada se aplica al caso lineal, puede ser extendida a un caso no lineal usando el método lineal equivalente. En el segundo problema se analizan dos alternativas para calcular las funciones de transferencia de depósitos de suelos mediante modelos discretos. Debido a las características de estos modelos, el análisis generalmente se limita al cálculo de la respuesta desde la base del modelo hasta la superficie. No obstante, en la práctica se dispone de registros sísmicos en la roca superficial (o afloramiento rocoso), y en la gran mayoría de los casos se desconoce el acelerograma en la roca basal. Esta discrepancia entre las capacidades de los modelos discretos y la información disponible hace necesario recurrir a modelos continuos para calcular el registro en la roca basal. Para evitar el uso de dos modelos distintos, se proponen dos alternativas que permiten calcular la respuesta sísmica en la superficie de un perfil de suelos utilizando un único modelo discreto, partiendo del registro de aceleraciones en el afloramiento rocoso.
Description
Date
2024-12-12