Análisis simplificado de edificios altos para el estudio de la interacción suelo-estructura en edificios uniformes y no uniformes: modelo acoplado corte-flexión

Este artículo propone un enfoque analítico para evaluar la respuesta estática y dinámica de edificios altos, incorporando explícitamente los efectos de la flexibilidad del suelo. La estructura se modela como un modelo continuo compuesto por una viga en flexión y una viga en cortante acoplados en paralelo, considerando tanto las inercias laterales como rotacionales. Las ecuaciones gobernantes, las relaciones constitutivas y las condiciones de frontera se derivan rigurosamente mediante el principio de Hamilton, aplicado a la formulación lagrangiana del sistema. Para edificios con propiedades uniformes, se obtienen soluciones analíticas en forma cerrada mediante la transformada de Laplace. Con el fin de extender la formulación a estructuras con propiedades variables en altura, se introduce un método modificado de matriz de transferencia, el cual evita la inversión de matrices y reduce significativamente el costo computacional. Los estudios paramétricos revelan una alta sensibilidad del cálculo de valores propios frente a la flexibilidad del suelo y otros parámetros clave. De manera destacada, se aborda explícitamente la influencia de la inercia rotacional en las características dinámicas, un aspecto frecuentemente omitido en estudios previos. Las validaciones numéricas confirman la precisión y eficiencia computacional del enfoque propuesto, ofreciendo una herramienta práctica para el diseño preliminar y la evaluación estructural de edificaciones altos.