Tema 1 manejo de incertidumbre

DISEÑO AVANZADO DE
CIMENTACIONES
TEMA 1:
MANEJO DE LA INCERTIDUMBRE EN EL DISEÑO
DE OBRAS GEOTÉCNICAS
Bernardo Caicedo

Correlaciones en mecánica de suelos

Leyes
Generales

Leyes
Reológicas

Condiciones
de frontera

Solución

Medio continuo

A

+B

+C

=D

Medio discontinuo

E

+F

+G

=B

A: ej. Masa volumétrica del suelo
B: Parámetros mecánicos, reológicos
C: No tienen que ver con el suelo,dependen de los aparatos de ensayo
D: Solución, parámetros in situ
E: peso volumétrico de las partículas

Parámetros F y G
•

Aquellos que tienen en cuenta indirectamente las propiedades
mecánicas de los granos
– Geometría, D60, D10
– Angularidad, esfericidad

•

Aquellos que tienen provienen de un ensayo “mecánico”
normalizado
– Límites de Atterberg, WL, WP
– Densidad relativa, emin, emax
–Proctor

•

Aquellos propiamente mecánicos
– Egrano, grano, Cgrano, grano

Conclusión
Parámetros mecánicos independientes de la densidad
+
Densidad
=
Parámetros mecánicos dependientes de la densidad
Parámetros mecánicos del medio discontinuo (granos)
independientes de la densidad
=
Parámetros mecánicos del medio continuo independientes de la densidad
Parámetros mecánicos del medio discontinuo(granos) independientes de la
densidad
+
Condiciones de frontera
=
Parámetros mecánicos del medio continuo dependientes de la densidad
Parámetros in situ arrojan parámetros
correspondientes al mismo estado de densidad que
in situ

300
250
200
150
100
50
0

0

50

100

150

200

250

LIMITE LIQUIDO [%]

300

350

400

Sondeo N 49

Línea U

Línea A

Contenido de Materia Orgánica [%]

0
50
100
150
200250

0

20

40

60

80

100

120

Suelos finos
Densidad de granos: 2.7
Índice de plasticidad:

I P 0.73(WL  13)

Coeficiente de compresibilidad
W=WL para un esfuerzo de 0.0065 Mpa
W=WP para un esfuerzo de 1Mpa

eL  eP
IP
Cc 

Log (1)  Log (0.0065) 82
0.73
Cc 
(WL  13) 0.009(WL  13)
82
Cc
Cs 
4

Skempton

Módulo edométrico E’

  0  
e Cc Log 
 0





H
e
1 

H 1 e0
  0  
Cc

Log 
1  e0
 0

  0  
Cc

Ln
1  e0   0

 1

 Ln(10)

Desarrollo en series





x 2 x3 x 4
Ln(1  x) x 


 ....
2
3
4
Cc  1

1  e0  0 2.3

1  e0
E ' 2.3
0
Cc

1  e0
E ' 2.3
0
Cc
W
1  2.7
E'
100
2.3
IP
0
82
E'
100  2.7 w
1.9
0
IP

Cohesión no drenada

Skempton:

Cu (0.11  0.0037 I P ) 0

CRITERIOS DE DISEÑO

•

Diseño ala ruptura

•

Funcionalidad de la obra

FILOSOFÍA DEL DISEÑO A LA
RUPTURA
•

Factor de seguridad general

•

Metodología de cargas y resistencia (Load Resistance Factor
Design, LRFD)

•

Factores de seguridad parciales

•

Metodología probabilística

METODOLOGÍA DEL FACTOR DE
SEGURIDAD GLOBAL
•

Ampliamente utilizado en el siglo XX

R

u

F 



Pi

METODOLOGÍA LRFD
•

Propuesta por BrinchHansen (1961) y Simpson et al. (1981).
Muy utilizada en los Estados Unidos.

R
CASO
Carga viva + muerta

u

 a i Pi

Combinaciones de carga para
el estado límite de resistencia

1.25G+1.5Q
0.8G+1.5Q

Carga viva + muerta+ 1.25G+Wu+0.4Q
viento
0.8G+Wu
Carga muerta + viva
+ sismo

Combinaciones de carga para estado límite de
servicio
Corto Plazo
Largo Plazo

G+0.7Q
G+Ws
G+0.7Q+Ws

1.2G+1.6E+0.4Q0.8G+1.6E
Norma Australiana AS 1170-1993

G+0.4Q

FACTORES DE REDUCCIÓN DE
RESISTENCIA
Brinch
Hansen
(1961)

Dinamarca
DS415

Eurocode-7
(1993)

Canada
CFEM
(1992)

Canada
NBCC
(1995)

Código
Australiano
(1995)

Carga última de
pilotes a partir de
ensayos de carga

0.62

0.62

0.42-0.59

0.5-0.62

0.62

0.5-0.9

Carga última de
pilotes a partir de
fórmulas
dinámicas

0.5

0.5

0.5

0.5

0.45-0.650.33-0.5

0.4

0.4-0.65

Carga última de
pilotes a partir de
ensayos in situ

METODOLOGÍA DE LOS FACTORES
DE SEGURIDAD PARCIALES
•

Muy utilizado en Europa.

R '



a i Pi

PROBABILIDAD DE FALLA EN
INGENIERÍA

Probabilidad de Falla

• f (Incertidumbre en los parámetros)
– Método de Monte Carlo
– FOSM
• Estimación Puntual
• Series de Taylor

Métodos para estimar la
incertidumbre
•

First...