Effects of foundation embedment during building-soil interaction

Abstract

SUMMARYA numerical solution for evaluating the effects of foundation embedment on the effective period and damping and the response of soil-structure systems is presented. A simple system similar to that used in practice to account for inertial interaction effects is investigated, with the inclusion of kinematic interaction effects for the important special case of vertically incident shear waves. The effective period and damping are obtained by establishing an equivalence between the interacting system excited by the foundation input motion and a replacement oscillator excited by the free-field ground motion. In this way, the use of standard free-field response spectra applicable to the effective period and damping of the system is permitted. Also, an approximate solution for total soil-structure interaction is presented, which indicates that the system period is insensitive to kinematic interaction and the system damping may be expressed as that for inertial interaction but modified by a factor due to kinematic interaction. Results involving both kinematic and inertial effects are compared with those obtained for no soil-structure interaction and inertial interaction only. The more important parameters involved are identified and their influences are examined over practical ranges of interest. 1998 John Wiley & Sons, Ltd.

A Procedure for Evaluating the Soil-Structure Interaction Effects on the System Period and Damping of Pile-Supported Structures

“…However, they have been examined at the exclusion of the kinematic interaction. Avilés et al [15] evaluate the effects of foundation embedment on the effective period and damping and the response of soil-structure systems, considering both kinematic and inertial interaction. Among other simplifying assumptions, all these solutions neglect the cross-coupled stiffness and damping terms.…”

Dynamic structure–soil–structure interaction between nearby piled buildings under seismic excitation by BEM–FEM model

“…Subsequent works enhanced these approaches and considered the effects of foundation embedment and kinematic interaction effects (e.g. [8,9,10,11]). …”

Evaluación De Efectos De Interacción en Resistencias Inelásticas

“…Con base en esta analogía, el periodo y amortiguamiento efectivos del sistema se obtienen tal que, bajo excitación armónica, el periodo resonante y la fuerza restauradora máxima del sistema real sean iguales a los del oscilador equivalente. La formulación y validación de este procedimiento para calcular el periodo y amortiguamiento estructurales modificados tanto por la interacción cinemática como por la inercial ya se ha publicado (Avilés y Pérez-Rocha, 1998). Los parámetros e T y e ζ se miden directamente de la función de transferencia del sistema para la condición elástica, la cual se define como…”

“…Algunos estudios previos de respuesta elástica empleando temblores de banda ancha (Veletsos y Meek, 1974;Avilés y Pérez-Rocha, 1998) han revelado que los efectos de interacción son significativos especialmente para estructuras rígidas de periodo corto. Puede demostrarse, sin embargo, que tales efectos también llegan a ser muy importantes para estructuras flexibles de periodo largo desplantadas en formaciones de suelo donde se originan movimientos sísmicos de banda angosta.…”

“…Después de estas investigaciones, el incremento en el periodo natural y el cambio en el amortiguamiento debidos a la flexibilidad del suelo y a la radiación de ondas, respectivamente, han sido extensamente estudiados por varios autores (Bielak, 1975;Wolf, 1985;Avilés y Pérez-Rocha, 1996), empleando como excitación en la base un movimiento armónico de amplitud constante. Con la misma analogía del oscilador equivalente, los efectos de interacción cinemática en las propiedades dinámicas relevantes de la estructura se han evaluado para diferentes tipos de ondas sísmicas incidentes (Todorovska y Trifunac, 1992;Avilés y Pérez-Rocha, 1998;Avilés et al, 2002).…”