Lima, 22 y 23 Junio del 2012

Transcripción

1 Lima, 22 y 23 Junio del 2012 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL Dr. Ing. Jorge E. Alva Hurtado

2 ASD Allowable Stress Design LRFD Load and Resistance Factor Design

3 Estados Límite Estado Límite de Resistencia Estado Límite de Evento Extremo Estado Límite de Servicio Estado Límite de Fatiga

4 Estado Límite de Resistencia

5 Estado Límite de Evento Extremo

6 Estado Límite de Servicio

7 Estado Límite de Fatiga

8 Concepto Fundamental LRFD Rn / FS Q i i Q i R r = R n i i Q i R r R n = Modificador de Carga = Factor de Carga = Efecto de Fuerza = Resistencia Factorada = Factor de Resistencia = Resistencia Nominal

9 i i Q i R r = R n Q n R n f(, ) Q n Q R n Q or R R Probabilidad de Ocurrencia

10 Resistencia Geotécnicas Nominales Modos de Falla del Método ASD Estabilidad Total Capacidad Portante Asentamiento Deslizamiento Volteo Estado Límite de Servicio LRFD Estabilidad Total Movimientos Vertical (Asentamiento) y Horizontal Estado Límite de Resistencia LRFD Resistencia Portante Deslizamiento Límites de Excentricidad (Volteo)

11 Estado Límite de Servicio Estabilidad Global Estabilizar Desestabilizar

12 Factor de Seguridad de Estabilidad Global Método de Dovelas + W T N tan cl T W T N T l W T W T l N T N tan cl T

13 Factores de Resistencia Factores de Seguridad (ASD) Parámetros de Suelo/Roca y Condiciones del Nivel Freático en Base a: Estribo que soporta el Talud u otra Estructura Si No Ensayos y Mediciones In-situ o de Laboratorio Ensayos No-específicos del Sitio LRFD

14 Resumen de Estabilidad Cargas no Factoradas Estado Límite de Servicio Esfuerzos aplicados deben ser limitados Cimentaciones apoyadas en un talud 0.65 (FS 1.5) El criterio de esfuerzo para estabilidad puede controlar el diseño de la cimentación

15 Diseño de Estado Límite de Servicio- Asentamiento Suelos Cohesivos Se evalúa en base a la Teoría de la Consolidación Suelos Granulares Se evalúa mediante Métodos Empíricos u Otro Método Convencional Método de Hough

16 Asentamiento de Suelos Granulares Vs. Suelos Cohesivos Importancia relativa de los componentes de asentamiento para diferentes tipos de suelos Elástico Consolidación Primaria Consolidación Secundaria (Creep) Efectos estructural de componentes de asentamiento Incluya cargas transitorias si se espera carga drenada y para el Cálculo del Asentamiento Elástico-Inicial Las Cargas Transitorias pueden omitirse cuando se calcula el asentamiento por Consolidación de Suelos Cohesivos

17 Método de Hough Asentamiento de Suelos Granulares

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19 Esfuerzos Debajo de Cimentación Cuadrada Continua 1.5B 1B B/2 B/2 1B 2B 3B 1B 1B 2B 3B 2B 3B Isóbaras de Presión de Boussinesq 4B 4B 5B 6B

20 Resistencia Nominal Portante en el Estado Límite de Servicio Para un valor Constante de Asentamiento R n B f

21 Excentricidad de Cimentaciones en Suelo L L L P B B B M L M B e B = M B / P e L = M L / P e B e L B L

22 Dimensiones Efectivas de Cimentación en Suelo B = B 2e B L = L 2e L B L M L P M B e B e L B L

23 Esfuerzos Aplicados por Debajo de un Area Efectiva de Cimentación L B M L P M B e B e L q B L

24 Esfuerzo Aplicado al Suelo Cimentación Corrida

25 Cimentación en Roca Distribución Trapezoidal RESULTANTE

26 Cimentación en Roca Distribución Triangular RESULTANTE

27 Uso de Excentricidad y Dimensiones Efectivas de Cimentación Estado Límite de Servicio Resistencia Portante Nominal Limitada por Asentamiento Estado Límite de Resistencia Resistencia Portante Nominal Limitada por Resistencia Portante Prevención del Volteo Todos los Estados Límites Aplicables

28 Diseño del Estado Límite de Resistencia Resistencia Portante Cimentaciones en Suelo Evaluar utilizando Teoría Convencional de Capacidad Portante Cimentaciones en Roca Evaluar según el método de RMR de Bieniawski

29 Mecanismo de Resistencia Portante Superficie del Terreno v = D f Df B>Df B = C + tan Resistencia Cortante del Suelo d 3 b 1 b 2 2 a 3 d c b I a b c Pp Pp

30 Tabla Resistencia de Cimentaciones Superficiales en el Estado Límite de Resistencia Resistencia Portante Deslizamiento b ep METODO/SUELO/CONDICION FACTOR DE RESISTENCIA Método Teórico (Munfakh, et al. (2001), en arcilla 0.50 Método Teórico (Munfakh, et al. (2001), en arena, con el CPT 0.50 Método Teórico (Munfakh, et al. (2001), en arena, con el SPT 0.45 Método Semi-empirico (Meyerhof, 1957), todos los suelos 0.45 Cimentación en Roca 0.45 Ensayo de Carga 0.55 Concreto Prefabricado en arena 0.90 Concreto Vaciado en arena 0.80 Concreto Prefabricado o Vaciado en arcilla 0.85 Suelo en suelo 0.90 Componente pasivo de tierra para resistencia al deslizamiento 0.50

31 Cimentación en Roca Estado Límite de Servicio utilize valores publicados Los valores publicados son permisibles, por lo tanto limitados por el asentamiento Existen Procedimientos disponibles para calcular el asentamiento

32 Cimentación en Roca Estado Límite de Resistencia Pocas guías disponibles para resistencia portante en roca La Especificación propuesta proporciona métodos para evaluar la cohesión y fricción de la roca empleando el método RMR de Bieniaswski

33 RMR de Bieniawski Fue diseñado para el diseño de túneles en roca Incluye consideraciones de seguridad de vida y por lo tanto de márgenes de seguridad El uso de la cohesión y angulo de fricción puede ser conservador

34 LRFD vs. ASD Todos los modos son expresamente verificados en el estado límite de LRFD Los límites de excentricidad reemplazan al Factor de Seguridad al Volteo

35 Ancho vs. Resistencia - ASD Controla Falla por Corte Controla Asentamiento Capacidad Portante (kpa) Ancho de Cimentación, B (m) Capacidad Portante Permisible, FS = 3.0 Capacidad Portante para 25-mm (1in) de asentamiento

36 Asentamiento vs Capacidad Portante q a, ksf N=30 N=25 N=20 N=15 N=10 N= B, ft

37 Ancho vs. Resistencia - LRFD 35 Resistencia Portante Nominal (ksf) Ancho Efectivo de Cimentación, B (m) Estado Límite de Resistencia Estado Límite de Servicio

38 Práctica Recomendada Para el diseño LRFD de cimentación en suelo y roca Tamaño de Cimentación en el Estado Límite de Servicio Verifique el ancho de la cimentación en todos los otros estados límite y aplicables Tipicamente el asentamiento controla

39 Resumen de Comparación entre el ASD y LRFD para Cimentaciones Superficiales La misma teoría geotécnica utilizada para calcular resistencia, sin embargo Por los conceptos de Estados Límite, la presentación de las recomendaciones de diseño deben modificarse