Material damping in a stratified soil deposit

Amortiguamiento material en depósitos de suelo estratificados

Due to the extensive use of one-dimensional equivalent linear analyses to determine the free-field response of nonlinear soil deposits, dynamic numerical simulations able to reproduce an analogous response to equivalent linear codes are of great value for practical engineering, particularly for dynamic soil-structure interaction problems. An appealing alternative, for problems not close to a failure condition, is to assume a linear elastic behaviour of the soil but with stiffness parameters derived from one-dimensional equivalent linear analyses, i.e. consistent with the level of deformation induced by the input motion. In this approach, energy dissipation has to be artificially incorporated through material damping formulations. In this work, local, Rayleigh, and hysteretic damping formulations in FLAC were assessed to emulate results from one-dimensional equivalent linear analysis. A main feature of the analyses is that they consider a site having a considerably stratified soil deposit, in which the shear wave velocity profile displays significant variations and where the selection of some parameters in the damping formulations is not a trivial task. Results provide relevant insights into the performance of the adopted damping formulations and the selection of material damping parameters to reproduce results of equivalent linear analyses.

Debido al frecuente uso de análisis unidimensionales con el método lineal equivalente, para determinar la respuesta en campo libre de un depósito de suelo no lineal, se consideran de gran valor práctico los análisis numéricos dinámicos capaces de reproducir una respuesta análoga a los códigos lineales equivalentes, particularmente en problemas de interacción dinámica suelo-estructura. Una alternativa atractiva, en problemas que no están cerca de una condición de rotura, es el asumir un comportamiento elástico lineal del suelo, pero con parámetros de rigidez derivados de análisis unidimensionales con el método lineal equivalente, i.e. consistentes con el nivel de deformación inducido por el movimiento de entrada. En este enfoque, la disipación de energía debe incorporarse artificialmente a través de formulaciones de amortiguamiento material. En este trabajo se evaluaron las formulaciones de amortiguamiento local, de Rayleigh e histerético en FLAC, con el fin de emular los resultados de un análisis unidimensional con el método lineal equivalente. La principal característica de los análisis es que estos consideran un sitio con un depósito de suelo notablemente estratificado, en el que el perfil de velocidad de ondas de corte muestra variaciones significativas, y en donde la selección de algunos parámetros en las formulaciones de amortiguamiento no es una tarea trivial. Los resultados proporcionan información relevante respecto al comportamiento de las formulaciones de amortiguamiento adoptadas y respecto a la selección de los parámetros para reproducir los resultados de análisis lineales equivalentes.