diseno lrfd cimentaciones superficiales icg

7/29/2019 Diseno LRFD Cimentaciones Superficiales ICG

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Dr. I ng. Jorge E. Alva Hurtado

Lima, 22 y 23 Junio del 2012

UNIVERSIDADNACIONALDEINGENIERAFACULTADDEINGENIERIACIVIL


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ASD Allowable Stress DesignLRFD Load and Resistance

Factor Design


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Estados Lmite

Estado Lmite de Resistencia

Estado Lmite de Evento Extremo

Estado Lmite de Servicio

Estado Lmite de Fatiga


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5/39

Estado Lmite de Evento Extremo


6/39

Estado Lmite

de Servicio


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Estado Lmite de Fatiga


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Rn / FS Q

iiQi Rr = Rni = Modificador de Carga

i = Factor de CargaQi = Efecto de Fuerza

Rr

= Resistencia Factorada

= Factor de Resistencia

Rn = Resistencia Nominal

Concepto Fundamental LRFD


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iiQi Rr = Rn

f(,)

Qn

Rn

QR

Qn

Rn

Q or R

Proba

bilidad

deO

currencia


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Resistencia Geotcnicas Nominales

Modos de Falla del Mtodo ASD

Estabilidad Total

Capacidad Portante

Asentamiento

Deslizamiento

Volteo

Estado Lmite de Servicio LRFD

Estabilidad Total

Movimientos Vertical (Asentamiento) y Horizontal

Estado Lmite de Resistencia LRFD

Resistencia Portante

Deslizamiento

Lmites de Excentricidad (Volteo)


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Estabilizar Desestabilizar

Estado Lmite de ServicioEstabilidad Global


12/39

+

WT

WT

WTWT

NN

TT

T T

ll

clcl

N tan N tan

Factor de Seguridad de Estabilidad GlobalMtodo de Dovelas


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Factores de Seguridad (ASD)

Parmetros de Suelo/Roca y

Condiciones del Nivel Fretico

en Base a:

Estribo que soporta el

Talud u otra Estructura

Si NoEnsayos y Mediciones In-situ o

de Laboratorio1.5 1.3

Ensayos No-especficos del Sitio 1.8 1.5

LRFD

Factores de Resistencia


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Resumen de Estabilidad

Cargas no Factoradas


Esfuerzos aplicados deben ser limitados

Cimentaciones apoyadas en un talud

0.65 (FS 1.5)

El criterio de esfuerzo para estabilidad puedecontrolar el diseo de la cimentacin


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Diseo de Estado Lmite de Servicio-Asentamiento

Suelos Cohesivos

Se evala en base a la Teora de la Consolidacin

Suelos Granulares

Se evala mediante Mtodos Empricos u Otro

Mtodo Convencional

Mtodo de Hough


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Asentamiento de Suelos Granulares

Vs. Suelos Cohesivos

Importancia relativa de los componentes de asentamiento

para diferentes tipos de suelos

Elstico

Consolidacin Primaria

Consolidacin Secundaria (Creep)

Efectos estructural de componentes de asentamiento

Incluya cargas transitorias si se espera carga drenada y

para el Clculo del Asentamiento Elstico-Inicial

Las Cargas Transitorias pueden omitirse cuando se calcula

el asentamiento por Consolidacin de Suelos Cohesivos


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Mtodo de Hough

Asentamiento de Suelos Granulares


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Esfuerzos Debajo de Cimentacin

Isbaras de Presin de

Boussinesq

1B

2B

3B

4B

5B

6B

1B

2B

3B

4B

1B 2B 3B1.5B 1B B/2 B/2

Cuadrada Continua


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Rn

Bf

Para un valor Constante de

Asentamiento

Resistencia Nominal Portante en elEstado Lmite de Servicio


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ML MB

LB

P

LB

P

LB

eB eL

BL

P

eB = MB/ PeL = ML/ P

Excentricidad de Cimentaciones enSuelo


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ML MB

LB

eB eL

BL

P

B= B 2eB

L= L 2eL

Dimensiones Efectivas de Cimentacinen Suelo


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ML MB

LB

eB eL

BL

P

q

Esfuerzos Aplicados por Debajo de unArea Efectiva de Cimentacin


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Esfuerzo Aplicado al Suelo

Cimentacin Corrida


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Cimentacin en Roca

Distribucin Trapezoidal

RESULTANTE


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Cimentacin en Roca

Distribucin Triangular

RESULTANTE


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Uso de Excentricidad y DimensionesEfectivas de Cimentacin


Resistencia Portante Nominal Limitada por

Asentamiento


Resistencia Portante Nominal Limitada por Resistencia

Portante

Prevencin del Volteo

Todos los Estados Lmites Aplicables


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Diseo del Estado Lmite de ResistenciaResistencia Portante

Cimentaciones en Suelo Evaluar utilizando Teora Convencional de Capacidad

Portante

Cimentaciones en Roca

Evaluar segn el mtodo de RMR de Bieniawski


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12 2 33

dad

= C + tan

Resistencia Cortante del

Suelo

Df

B>Df

B

Superficiedel Terreno v = Df

PpPp

ccb

aIb

bb

Mecanismo de Resistencia Portante


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Tabla 10.5.5.2.1-1 Resistencia de Cimentaciones Superficiales en el Estado

Lmite de Resistencia

METODO/SUELO/CONDICION FACTOR DE RESISTENCIA

Resistencia

Portanteb

Mtodo Terico (Munfakh, et al. (2001), en arcilla 0.50

Mtodo Terico (Munfakh, et al. (2001), en arena, conel CPT

0.50

Mtodo Terico (Munfakh, et al. (2001), en arena, con

el SPT0.45

Mtodo Semi-empirico (Meyerhof, 1957), todos los

suelos

0.45

Cimentacin en Roca 0.45

Ensayo de Carga 0.55

Deslizamiento

Concreto Prefabricado en arena 0.90

Concreto Vaciado en arena 0.80Concreto Prefabricado o Vaciado en arcilla 0.85

Suelo en suelo 0.90

epComponente pasivo de tierra para resistencia al

deslizamiento0.50


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Cimentacin en Roca

Estado Lmite de Servicio utilize valores publicados

Los valores publicados son permisibles, por lo tanto

limitados por el asentamiento

Existen Procedimientos disponibles para calcular el

asentamiento


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Cimentacin en Roca Estado Lmite deResistencia

Pocas guas disponibles para resistencia portante enroca

La Especificacin propuesta proporciona mtodos para

evaluar la cohesin y friccin de la roca empleando elmtodo RMR de Bieniaswski


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RMR de Bieniawski

Fue diseado para el diseo de tneles en roca

Incluye consideraciones de seguridad de vida y por lo

tanto de mrgenes de seguridad

El uso de la cohesin y angulo de friccin puede ser

conservador


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LRFD vs. ASD

Todos los modos son expresamente verificados en el

estado lmite de LRFD

Los lmites de excentricidad reemplazan al Factor de

Seguridad al Volteo


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Controla AsentamientoControla Falla por Corte

Ancho de Cimentacin, B (m)

0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0

800

CapacidadPortante(kPa)

Capacidad Portante Permisible, FS = 3.0

Capacidad Portante para 25-mm (1in) de asentamiento

600

400

0

Ancho vs. Resistencia - ASD


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00

1212

N=30N=30

B, ftB, ft

qqaa

,ksf

,ksf N=25N=25

N=5N=5

N=20N=20

N=15N=15

N=10N=10

22 44 66 1414101088 1212

22

00

44

66

88

1010

00

1212

N=30N=30

B, ftB, ft

qqaa

,ksf

,ksf N=25N=25

N=5N=5

N=20N=20

N=15N=15

N=10N=10

22 44 66 1414101088 1212

22

00

44

66

88

1010

Asentamiento vs Capacidad Portante


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Ancho vs. Resistencia - LRFD

Ancho Efectivo de Cimentacin, B (m)0 4 8 12 16 20

ResistenciaPortante

No

minal(ksf)



5

15

25

35


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Prctica Recomendada

Para el diseo LRFD de cimentacin en suelo y roca

Tamao de Cimentacin en el Estado Lmite de

Servicio

Verifique el ancho de la cimentacin en todos los otrosestados lmite y aplicables

Tipicamente el asentamiento controla


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Resumen de Comparacin entre el ASD yLRFD para Cimentaciones Superficiales

La misma teora geotcnica utilizada para calcular

resistencia, sin embargo

Por los conceptos de Estados Lmite, la presentacin de

las recomendaciones de diseo deben modificarse

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