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Fundaciones, Cargas de Diseño, Evaluación de Cargas, LRFD, ACI

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  • FUNDACIONES Si un constructor construye una casa para una persona y no hace la construccin estable, y la casa que construyo colapsa y causa la muerte del dueo de la casa, ese constructor debera ser muertoconstructor debera ser muerto

    Del codigo de Hammurabi, Babilonia, circa 2000 a.c. La lealtad el nacionalismo y el patriotismo se terminan con tu primer salario

  • REQUERIMIENTOS Se debe definir los requerimientos. Un error muy comn, incluso entre algunos ingenieros, es que las fundaciones son perfectamente rgidas e inflexibles. Las fundaciones no solo dependen de la Las fundaciones no solo dependen de la capacidad portante del terreno, se debe tener en cuenta los asentamientos de estas y si estos estn conforme a lo especificado y calculado. No es lo mismo tener un asentamiento de una sola estructura a tener asentamiento de un grupo de fundaciones unidas rgidamente.

  • CARGAS DE DISEOCARGAS QUE SON IMPARTIDAS A LA FUNDACION. Cargas Normales: Designado por la variable P. Cargas de Corte: Designado por la variable V. Cargas de Momento: Designado por la variable M.Cargas de Torsin: Designado por la Variable T. Cargas de Torsin: Designado por la Variable T.Cargas Normales son las que estn paralelas al eje de la fundacin.Cargas de corte son las que actan de forma perpendicular al eje de la fundacin, estas se discriminan en 2 componentes Vx y Vy.

  • CARGAS DE DISEO Cargas de momento, si bien no tienen una componente vectorial, estas actan con respecto a un punto que acumula estas cargas, estas estn expresadas por Mx y My. Las cargas torsionales de igual manera en algunos casos suelen ser importantes y estn representadas con respecto a un punto de giro. Sin embargo en muchos casos estas son tan pequeas que son ignoradas para el diseo.

  • CARGAS DE DISEO La mayora de las fundaciones, especialmente aquellas que soportan soportan edificios o puentes, son diseados para soportar cargas normales P

  • CARGAS DE DISEO Cargas Permanentes (D): Son las que se producen por el peso propio de la estructura, incluye equipos permanentemente instalados. Sobrecargas (L): Son aquellas provocadas intencionalmente por la ocupacin. Estas incluyen personas, muebles, inventarios, actividades de personas, muebles, inventarios, actividades de mantenimiento, paredes movibles (mamparas, etc.) equipos mviles, vehculos, y cualquier fuente que se mueva o se pueda mover. Cargas de nieve (S) y Cargas de lluvia (R): Son aquellas que son generadas por la acumulacin de nieve, granizo, y lluvia, las de lluvia generalmente por el encharcamiento y/o estancamiento de esta.

  • CARGAS DE DISEO Presiones del Terreno (H): Son causadas por las presiones laterales producidas por el suelo, rocas, etc., aplicadas generalmente en muros de contencin. Cargas de fluidos (F): Son todas las que se producen por fluidos con presiones bien definidas como son los por fluidos con presiones bien definidas como son los tanques de almacenamiento. Cargas Ssmicas (E): Son las que se producen por la aceleracin de los sismos. Cargas de Viento (W): Son las que se imparten por un viento aplicada a una estructura.

  • CARGAS DE DISEO Cargas de Auto Esfuerzo (T): Son las que son provocadas por cambios de temperatura, acortamiento elstico, humedad (retraccin), arrastre, asentamientos diferenciales y cualquier otro proceso. Cargas de impacto (I): Son el resultado de vibraciones, Cargas de impacto (I): Son el resultado de vibraciones, cargas dinmicas, efectos de impacto y los mas importantes en puentes son el choque de embarcaciones. Cargas de Flujo corrientes (SF) y cargas de hielo(ICE): Son las que se producen por cargas de agua, pedazos de hielo que son mas importantes en puentes, plantas de perforacin y puertos.

  • CARGAS DE DISEO

    Cargas Centrifugas (CF) y Cargas de Frenado(BF): Son causadas por el movimiento de los vehculos sobre las estructuras. Cargas vehculos sobre las estructuras. Cargas centrifugas son las que se producen cuando el vehculo gira (puentes curvos), fuerzas de frenado, todas que son transmitidas a la infraestructura.

  • EVALUACION DE LAS CARGASCon el fin de obtener las condiciones mas desfavorables se debe tener en cuenta las combinaciones posibles que generen la condicin mas adversa.condicin mas adversa. (1)(2)(3)(4)

    D ) RoSoLTHFLD r EoWRoSoLLD r ) EoWD

  • EVALUACION DE CARGASCon el fin de tener la evaluacin de cargas mas desfavorables se evala con un factor de 1.33 que corresponde a 1/1.33 =0.75

    3.a.4.a.

    EoWRoSoLLD r ) 75.0 EoWD 75.0

  • EJEMPLO 1 Una columna recibe las siguientes cargas verticales:

    PD = 2100 KN.PL = 1400 KN.PW= 600 KN.PW= 600 KN.Usando las ecuaciones 1, 2, 3.a, 4.a.P = PD = 2100KNP = PD + PL + PF + PH + PT + (PLr o PS o PR )= 2100KN + 1400KN + 0 + 0 + 0 + 0= 3500 KN => Carga Gobernante.

  • EJEMPLO 1P = 0.75 x [PD + PL + (PLr o PS o PR ) + (PW o PE)]= 0.75 x [2100KN + 1400KN + 0 600KN]= 2175 KN= 2175 KNP = 0.75 x [PD + (PW o PE)]=0.75 x [ 2100KN - 600KN ] = 1125KN

    Por lo tanto la fuerza de diseo es 3500KN

  • EJEMPLO 2La columna descrita en el ejemplo 1 soportara un grupo de perfiles H, 4 en total, estos son de acero A36 (Fy=248MPa) y la capacidad admisible en compresin de los mismos es de 0.50, determinar el rea de cada seccin:

    22 70561000124000

    87500.12400012424850.050.0

    87543500

    mmmmm

    KPaKN

    FPA

    KPaMPaMPaFFKNKNcolumnaP

    a

    ya

  • LRFD (Load and Resistance Factor Design) LRFD.

    .....21 LDu PPP Asi mismo el criterio general esta dado por:

    nu PP

  • LRFDDonde:

    .Permanente Normal Carga carga. deFactor

    Total. Normal Carga

    u

    PP

    Nominal. Carga de capacidad a.resistenci deFactor

    Normal. Carga Sobre .Permanente Normal Carga

    n

    LD

    PPP

  • AMERICAN CONCRETE INSTITUDE (ACI)LDU 7.14.1

    9 4.19.08 7.14.14.175.0

    FDULTDU

    13 43.19.012 3.19.011 7.17.14.110 4.17.14.1

    EDUWDU

    HLDUFLDU

  • AMERICAN CONCRETE INSTITUDE (ACI)

    16 7.19.015 87.17.14.175.014 7.17.14.175.0

    LDUELDU

    WLDU

    17 4.1 16 7.19.0 TDU LDU

  • THE AMERICAN NATIONAL STANDARDSINSTITUDE (ANSI)

    20 5.05.03.12.1 19 5.06.12.118 4.1

    RoSoLLWDURoSoLHLTFDU

    DUr

    22 3.19.0 21 2.05.00.12.1

    20 5.05.03.12.1EoWDU

    SLEDURoSoLLWDU r

  • EJEMPLO 3Resuelva los ejemplos 1 y 2 usando LRFD con los factores ANSI/ASCE, factor de resistencia = 0.7Solucin: de la ecuacin 19 tenemos.Solucin: de la ecuacin 19 tenemos.

    KNPKNKNP

    RoSoLHLTFDPUU

    rU

    47600014006.121002.1

    5.06.12.1

  • EJEMPLO 3

    00.24800011904

    4760

    PPAKPaAFP

    KNKNcolPan

    u

    268552480007.01190

    mmAAKPaKN

    PP nu