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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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Estado Lmite de Resistencia
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Estado Lmite de Evento Extremo
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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
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+
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
Estado Lmite de Servicio
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
Estado Lmite de Servicio
Resistencia Portante Nominal Limitada por
Asentamiento
Estado Lmite de Resistencia
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)
Estado Lmite de Resistencia
Estado Lmite de Servicio
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