Factor de Reducción R para Fundaciones Sismorresistentes

[luiseq]

Hola amigos foristas. Estoy diseñando una losa de fundación para un edificio y a la hora de definir los casos de carga no me queda claro que factor de reducción R usar para el sismo. La estructura por encima de la fundación es lo suficientemente dúctil para adoptar un factor de reducción R = 6, mi duda es si la losa de fundación también la voy a diseñar con un R = 6. No encuentro en los códigos de mi país los requisitos que debe satisfacer una losa de fundación para considerala lo suficientemente dúctil y adoptar un R = 6, por lo que acudo a ustedes para que me solventen la duda. Muy agradecido con quien me pueda ayudar.

[brgallegos]

Lo que pienso , que la losa de fundacion debe ser suficientemente rigida para evitar deformaciones excesivas perpendiculares a su plano, por lo regular las combinaciones de carga vertical definen el tamaño y el peralte de la losa. Pero supuestamente, se analisa y se chequea la losa con las combinaciones de diseño de la estructura, tomando en cuenta que las losa no deberia ser un elemento ductil, el diseño no estaria enmarcado como un elemento sismoresistente.

[antonio yammine]

Hola LUISEQ
Ciertamente la explicacion del Ing BRGALLEGOS, describe correctamente lo solicitado. En adicion debes recordar que la introduccion de los factores de reduccion sismica persiguen un objetivo fundamental que no es otro que permitir que la estructura incursione en el rango inelastico (circunscrita a los parametros de las Normas Antisismicas) a fin de permitir la disipacion de cierta cuantia de la energia sismica aplicada a la estructura.
En tu caso los desplazamientos verticales de la losa de fundacion en la interaccion (suelo-estructura) estaran limitados por la constante K y la capacidad portante del suelo, nunca mas alla de ese producto.
Especial atencion debes poner en el factor de seguridad aportado por el estudio de suelos para la capacidad portante (Kg/cm2) y el factor de reduccion, de manera que no penalices dos veces los resultados. Te recomiendo que dividas el calculo en dos problemas:
PROBLEMA 01: analiza y calcula la estructura con restricciones de empotramiento en el suelo, con lo cual diseñaras la edificacion.
PROBLEMA 02: analiza y calcula las fundaciones sin empotramientos en el suelo, solo agregas resortes lineales en X y Y a fin de confinar el movimento en esos ejes, dejando libre el eje Z, y le agregas la carga de resortes lineales por unidad de area a la losa de fundacion con un factor de respuesta de R=1 , con lo cual diseñaras la losa de fundacion.
Espero haber aportado algo de ayuda,
Saludos

[PROYECTOR]

Hola amigos foristas. Estoy diseñando una losa de fundación para un edificio y a la hora de definir los casos de carga no me queda claro que factor de reducción R usar para el sismo. La estructura por encima de la fundación es lo suficientemente dúctil para adoptar un factor de reducción R = 6, mi duda es si la losa de fundación también la voy a diseñar con un R = 6. No encuentro en los códigos de mi país los requisitos que debe satisfacer una losa de fundación para considerala lo suficientemente dúctil y adoptar un R = 6, por lo que acudo a ustedes para que me solventen la duda. Muy agradecido con quien me pueda ayudar.

Buenos días Luis,

El factor de reducción de respuesta "R" se define o se escoge en función del sistema estructural seleccionado para la superestructura y el nivel de diseño o detallado que esta requiera y no se escoge un valor diferente para el diseño de las fundaciones, aunque tu cuestionamiento me parece muy válido. Intuitivamente, se podría pensar que al diseñar el sistema de fundaciones para el mismo nivel de solicitaciones sísmicas con que diseñamos la superestructura, dichas fundaciones tendrían la misma demanda de ductilidad que la superestructura lo cual no es deseable. Sin embargo, esto sería cierto si diseñamos las fundaciones considerando la resistencia última del terreno y no su capacidad admisible.

Lo que indica el compañero Antonio yammine, de diseñar las fundaciones utilizando R=1, no me parece correcto ya que esto implica que la superestructura tendrá un comportamiento totalmente elástico, lo que sería una suposición muy conservadora. Un criterio más racional sería multiplicar las solicitaciones sísmicas por el factor de sobrerresistencia (omega) de la estructura y con ello diseñar las fundaciones (un factor que varía entre 1.5 y 3 dependiendo del sistema estructural empleado).

Por otra parte, debemos tener en cuenta que normalmente diseñamos las fundaciones considerando su capacidad admisible, la cual tiene implicita un factor de seguridad cercano a 3; en cuyo caso las fundaciones tendrían también una reserva de resistencia y resultaría conservador contemplar adicionalmente el factor omega.

En el documento FEMA P-750 "Recommended Seismic Provisions for New Buildings and Other Structures - Resource Paper 8", hay una discusión muy interesante al respecto. De dicha discusión se puede concluir que diseñar el sistema de fundaciones empleando combinaciones de carga de servicio o ASD (en las que el sismo se reduce con un factor de 0.7) y considerando un factor de seguridad de 3 para la capacidad admisible del suelo, es aproximadamente equivalente a diseñar considerando la resistencia última del suelo y combinaciones factorizadas incluyendo el factor de sobrerresistencia omega.

Conclusiones:

1.- Debes diseñar el sistema de fundaciones considerando el mismo factor de reducción de respuesta R que para la superestructura.
2.- Si diseñas considerando la capacidad admisible del suelo, debes emplear las combinaciones de carga de servicio o ASD usuales.
3.- Si diseñas considerando la resistencia última del suelo, debes emplear combinaciones factorizadas e incluir el factor de sobrerresistencia estructural (omega).
4.- Para el diseño estructural de la fundación (verificación por corte, punzonado, diseño a flexión, etc.), sería recomendable emplear también el factor de sobrerresistencia estructural (omega).

Espero que esto aclare tus dudas,