UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
Dr. I ng. Jorge Jorge E. E. Alva Hurt ado
ASD Al ASD Allo lowa wabl ble e St Stre ress ss Desi Design gn LRFD Load and Resistance Factor Design
ASD Al ASD Allo lowa wabl ble e St Stre ress ss Desi Design gn LRFD Load and Resistance Factor Design
Estados Límite
Estado Límite de Resistencia
Estado Est ado Lím Límite ite de Eve Evento nto Ext Extrem remo o
Estado Límite de Servicio
Estado Límite de Fatiga
Estado Límite de Resistencia
Estado Límite de Evento Extremo
Estado Límite de Servicio
Estado Límite de Fatiga
Concepto Fundamental LRFD
Rn / FS Q iiQi ≤ R r = R n i = Modificador de Carga i = Factor de Carga
Qi = Efecto de Fuerza Rr = Resistencia Factorada
= Factor de Resistencia
Rn = Resistencia Nominal
iiQi
≤
R r = R n
Qn a i c n e r r u c O e d d a d i l i b a b o r P
R n f(,)
Qn
Q
R n
Q or R
R
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)
Estado Límite de Servicio Estabilidad Global
Estabilizar
Desestabilizar
Factor de Seguridad de Estabilidad Global Método de Dovelas +
WT N tan cl T
WT l
N
WT
T
l
WT
N T
N tan cl T
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
1.5
1.3
Ensayos No-específicos del Sitio
1.8
1.5
LRFD
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
Diseño de Estado Límite de ServicioAsentamiento
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
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
Método de Hough Asentamiento de Suelos Granulares
Esfuerzos Debajo de Cimentación Cuadrada 1.5B
1B B/2
Continua B/2 1B
2B
3B
1B
1B
2B
2B
3B
3B
4B
4B
5B
6B
Isóbaras de Presión de Boussinesq
Resistencia Nominal Portante en el Estado Límite de Servicio
Para un valor Constante de Asentamiento
R n
Bf
Excentricidad de Cimentaciones en Suelo L L
B B
PP
ML
eB = MB / P eL = ML / P
MB
e
e L
B
B ’
L ’
Dimensiones Efectivas de Cimentación en Suelo
B′ = B – 2eB
L′ = L – 2eL
L
B
P
ML
MB
e
e L
B
B ’
L ’
Esfuerzos Aplicados por Debajo de un Area Efectiva de Cimentación
L
B
P
ML
MB
e
e L
B
B ’
q
L ’
Esfuerzo Aplicado al Suelo Cimentación Corrida
Cimentación en Roca Distribución Trapezoidal
RESULTANTE
Cimentación en Roca Distribución Triangular
RESULTANTE
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
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
Mecanismo de Resistencia Portante
Superficie del Terreno Df
v = Df
B 3
B>Df d’ = C + ’ tan
Resistencia Cortante del Suelo
c Pp
b’ I a
b
c Pp
b’ 1 2 a
b 2
3 d
Tabla 10.5.5.2.1-1 Resistencia de Cimentaciones Superficiales en el Estado Límite de Resistencia
METODO/SUELO/CONDICION
Resistencia Portante
b
Deslizamiento
ep
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
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
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
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
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
Ancho vs. Resistencia - ASD
Controla Asentamiento
Controla Falla por Corte ) a P k ( e t n a t r o P d a d i c a p a C
800
600
400
0 0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
Ancho de Cimentación, B (m)
Capacidad Portante Permisible, FS = 3.0 Capacidad Portante para 25-mm (1in) de asentamiento
5.0
Asentamiento vs Capacidad Portante 12 10 N=30 8 f s k ,
N=25 6
N=20
a
q
N=15
4
N=10 2 N=5 0 0
2
4
6
8
B, ft
10
12 14
Ancho vs. Resistencia - LRFD 35 e t n 25 a ) f t r s o k P ( l a a i n c i n m e o 15 t s N i s e R
5 0
4
8
12
16
Ancho Efectivo de Cimentación, B’ (m)
Estado Límite de Resistencia Estado Límite de Servicio
20
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
