In most of the structural design codes, the foundation sites are classified through the mean stiffness of the soil profile, obtained on the basis of the mean shear wave velocity of the upper 30 m Vs30. Because it is an averaged index, the site classification does not directly take into account the properties of shallower soil layers, neither the fact that sites with different soil stiffness distribution are classified as the same site class. Moreover, the way in how this situation can affect the response of the structures is not clearly specified. In this work, the effect of the site stiffness distribution on the seismic performance and level of damage of structures is explored by means of numerical models. Under a direct approach, two-dimensional numerical models are developed on OpenSees, where the structure has a nonlinear elastoplastic constitutive law. The soil is represented by nonlinear elements sensitive to confinement pressure. The soil-foundation interface is modeled with contact elements allowing the sliding and rocking of the foundation. Different structures (with periods between 0.3 to 1.2 s) are subjected to dynamic analyses using seismic records of different frequency content and amplitudes. The results show significant differences on the structural response among sites of the same class, but with different stiffness distribution, particularly when the structure remains on the elastic range, suggesting that the classification of foundation sites through an average index can underestimate the effects of the dynamic coupling of the soil, the foundation and the structure.
La mayoría de normas de diseño estructural clasifican los sitios de fundación a través de la rigidez media que presenta el suelo, obtenida a partir de la velocidad promedio de ondas de corte en los primeros treinta metros Vs30. Al tratarse de un promedio, la clasificación no considera directamente las características de los estratos cercanos a la fundación, ni que sitios con distinta configuración de rigideces son clasificados como un mismo tipo. Por otra parte, tampoco hay indicaciones claras respecto de la forma en que esto podría afectar la respuesta estructural. Este trabajo busca establecer si la distribución de la rigidez del suelo de fundación afecta el desempeño sísmico de las estructuras mediante modelos numéricos en OpenSees. Bajo un enfoque de análisis directo bidimensional, la estructura es modelada con una constitutiva elastoplástica. El suelo se representa por elementos no lineales sensibles a la presión de confinamiento. La interfaz suelo-fundación se modela con elementos de contacto que permiten el deslizamiento y balanceo de la fundación. Se someten distintas estructuras (con períodos entre 0.3 a 1.2 s), a análisis dinámicos con registros sísmicos de diferentes contenidos de frecuencia y amplitudes. Los resultados muestran que existen diferencias significativas en la respuesta estructural entre sitios clasificados como un mismo tipo, pero con distinta configuración de rigideces, especialmente cuando la estructura se mantiene en el rango lineal, lo que sugiere que la clasificación sísmica de sitios de fundación en base a un indicador medio podría subestimar los efectos de acoplamiento dinámico del sistema suelo-fundación-estructura.