APLICACIÓN DE ENFOQUE LRFD (LOAD AND RESISTANCE FACTOR DESIGN) PARA EL DISEÑO DE CIMENTACIONES PROFUNDAS
Enviado por linamas • 7 de Septiembre de 2015 • Documentos de Investigación • 2.357 Palabras (10 Páginas) • 227 Visitas
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
Buitrago Acosta Lizeth Jhohana
Galarza López Sergio Andrés
Gómez Chávez Lina María
Güiza Villa Nathaly
Lombo Prieto Camilo José
APLICACIÓN DE ENFOQUE LRFD (LOAD AND RESISTANCE FACTOR DESIGN) PARA EL DISEÑO DE CIMENTACIONES PROFUNDAS
Resumen
En este documento se muestran las pautas y criterios básicos del diseño de cimentaciones profundas bajo el enfoque LRFD (Load and resistance factor design), como un herramienta más para poder dimensionar, diseñar y calcular este tipo de elementos estructurales, que dan soporte y seguridad a toda la estructura. Es de vital importancia que el Ingeniero civil se permita evaluar las diferentes opciones que ofrece el estudio de la geotecnia actual para evaluar la resistencia y las cargas que se van a aplicar sobre una estructura de cimentación como lo son los pilotes
Palabras claves: Cimentación, Resistencia, Diseño, Cargas, Pilotes
Abstract
In this document the guidelines and basic design criteria deep foundations under the LRFD (Load and resistance factor design) approach as a power tool for dimensioning, design and calculate this type of structural elements that support and safety is whole structure. It is vital that the civil engineer is to assess the various options offered by the current geotechnical study to evaluate the resistance and the loads to be applied on a foundation structure such as foundation piles.
Keywords: Foundation, Resistencia, design, service charges, foundation piles.
introducción
En la Ingeniería existen dos clases de métodos para análisis y diseños, los cuales se dividen en determinísticos y probabilísticos, entre los últimos se encuentra diferentes métodos, entre ellos el de resistencia última, en el cual se llevan los esfuerzos hasta la falla o rotura y se trabaja con las cargas últimas o factoradas y el método de los estados límite, estableciendo que la probabilidad de falla para ciertos estados se encuentra dentro de valores tolerables, factorando las cargas y minimizando las resistencias.
Se requiere entonces de un procedimiento que precise la incertidumbre en las cargas y de los parámetros geotécnicos, e incorpore coeficientes de seguridad parciales. Es aquí donde método LRFD (Load and Resistence Factor Design) se desarrolla y entra a actuar a la hora de diseñar. A continuación se explica este método de manera general, y de manera específica en cimentaciones profundas, como son los pilotes.
Método LRFD (Load and Resistance Factor Design)
En este método se pretende que las cargas se multipliquen por factores de carga para mayorarlas y la resistencia del suelo se multiplica por factores de resistencia para reducirlas.
El método LRFD se utiliza para verificar los estados límites últimos, de servicio y de eventos extremos de las estructuras, para que satisfaga los requisitos mínimos de seguridad, de servicio y de operación. Entonces se debe ver todas las circunstancias de falla que puedan presentarse en cada estado límite y evaluar la probabilidad de que estas ocurran y que no superen los valores recomendados, al hacer el dimensionamiento de las fundaciones las cargas de diseño mayoradas, va a ser menores o iguales que las resistencias minoradas del suelo de cimentación.
El método LRFD, disminuye las incertidumbres mediante la aplicación de factores y modificadores para cada tipo de carga, así como un factor de resistencia que multiplica a la carga ultima. La suma de las cargas colocadas sobre una estructura, no debe exceder la resistencia de diseño factorada con el fin de que la estructura tenga un comportamiento satisfactorio.
[pic 1]
Donde:
P: Carga mayorada total.
Pi: Solicitaciones de las cargas.
ηi: Modificador de carga.
γi: Factor de carga.
Pr: Resistencia de diseño factorada.
Pu: Resistencia nominal (Resistencia última).
φ: Factor de Resistencia.
El método requiere de la disponibilidad de datos estadísticos de algoritmos de diseño probabilísticos, pues las cargas y resistencias se modelan con base en una función de densidad probabilística normal o log-normal y los factores de resistencia varían con el método de diseño.
La Ecuación 1 constituye la base de la metodología del Diseño por Factores de Carga y Resistencia (LRFD).
Las cargas utilizadas se clasifican en permanentes y transitorias; las cargas permanentes son aquellas que actúan en todo momento y duran toda la vida útil de la estructura, entre ellas se encuentra el peso propio de la estructura. La Tabla 1 contiene este tipo de cargas.
Tabla 1.Cargas permanentes (AASHTO, 2004)
[pic 2]
Las cargas transitorias se presentan en cortos periodos de tiempo.
Tabla 2. Cargas transitorias (SCDOT, 2010)
[pic 3]
[pic 4]
Estados límite
El método LRFD se basa en el criterio de estados limites, es por esto que también se le conoce como método de diseño por estados límites o LSD (por sus siglas del inglés: “Limit States Design”).
El término estado límite se usa para describir una condición en la que una estructura o parte de ella deja de cumplir su pretendida función.
Existen tres tipos de estados límite: los de resistencia, los de servicio y los de eventos extremos.
Estados límite de resistencia
Están asociados a la falla física (rompimiento o fractura de los componentes de la fundación o de cualquier parte de la estructura por un mal comportamiento del sistema suelo cimentación). Estos pueden ser los mostrados en la ilustración 1.
[pic 5]
Ilustración 1. Ejemplos estados limite
Estados límite de servicio.
Se refieren al comportamiento de las estructuras bajo cargas normales de servicio y tienen que ver con aspectos asociados con el uso y ocupación, tales como deflexiones excesivas, deslizamientos, vibraciones y agrietamientos. También pueden ser desplazamientos laterales o asentamientos verticales como se muestra en la ilustración 2.
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