Garcia-Galvan, Marylu;Luevanos-Rojas, Arnulfo;Lopez-Chavarria, Sandra;Medina-Elizondo, Manuel;Rivera-Mendoza, Jose Benito
Coupled systems mechanics
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v.11
no.3
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pp.233-257
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2022
This work presents a comparative study between two different models: trapezoidal and T-shaped combined footings. The comparative study between trapezoidal and T-shaped combined footings presented in this paper generatesresultsthat have an unparalleled accuracy for all foundation engineering problems. The main part of this research is to obtain the optimal area, reinforcing steel, and thickness of the trapezoidal and T-shaped combined footings using the new models. The comparison is made for two trapezoidal combined footings and two T-shaped combined footings ofreinforced concrete subjected to the same load.Themain findings are: themodelfortrapezoidal combined footings can be used for rectangular and triangular, and the T-shaped combined footings can be used for rectangular. The structure of the paper is asfollowsfirst a very complete state of the art with extensive referencesthat describesthe methodology used for the different models clearly, presents different numerical examples, results and at the end conclusions.
Aguilera-Mancilla, Gabriel;Luevanos-Rojas, Arnulfo;Lopez-Chavarria, Sandra;Medina-Elizondo, Manuel
Steel and Composite Structures
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v.30
no.2
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pp.97-108
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2019
This paper presents a new model for the strap combined footings to obtain the most economical contact surface on the soil (optimal dimensioning) to support an axial load and moment in two directions to each column. The new model considers the soil real pressure, i.e., the pressure varies linearly. Research presented in this paper shows that can be applied to the T-shaped combined footings and the rectangular combined footings. The classical model uses the technique of test and error, i.e., a dimension is proposed, and subsequently, the equation of the biaxial bending is used to obtain the stresses acting on each vertex of the strap combined footing, which must meet the conditions following: The minimum stress should be equal or greater than zero, and maximum stress must be equal or less than the allowable capacity that can withstand the soil. Numerical examples are presented to obtain the optimal area of the contact surface on the soil for the strap combined footings subjected to an axial load and moments in two directions applied to each column. Appendix shows the Tables 4 and 5 for the strap combined footings, the Table 6 for the T-shaped combined footings, and the Table 7 for the rectangular combined footings.
Luevanos-Rojas, Arnulfo;Lopez-Chavarria, Sandra;Medina-Elizondo, Manuel
Geomechanics and Engineering
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v.14
no.1
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pp.51-60
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2018
The foundations are classified into shallow and deep, which have important differences: in terms of geometry, the behavior of the soil, its structural functionality, and its constructive systems. The shallow foundations may be of various types according to their function; isolated footings, combined footings, strip footings, and slabs foundation. The isolated footings are of the type rectangular, square and circular. The combined footing may be rectangular, trapezoidal or T-shaped in plan. This paper presents a new model for T-shaped combined footings to obtain the most economical contact surface on the soil (optimal dimensioning) to support an axial load and moment in two directions to each column. The new model considers the soil real pressure, i.e., the pressure varies linearly. The classical model uses the technique of test and error, i.e., a dimension is proposed, and subsequently, the equation of the biaxial bending is used to obtain the stresses acting on each vertex of the T-shaped combined footing, which must meet the conditions following: The minimum stress should be equal or greater than zero, and maximum stress must be equal or less than the allowable capacity that can withstand the soil. To illustrate the validity of the new model, numerical examples are presented to obtain the minimum area of the contact surface on the soil for T-shaped combined footings subjected to an axial load and moments in two directions applied to each column.
Luevanos-Rojas, Arnulfo;Barquero-Cabrero, Jose Daniel;Lopez-Chavarria, Sandra;Medina-Elizondo, Manuel
Coupled systems mechanics
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v.6
no.4
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pp.417-437
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2017
This paper shows a comparative study for design of reinforced concrete boundary combined footings of trapezoidal and rectangular forms supporting two columns and each column transmits an axial load and a moment around of the axis X (transverse axis of the footing) and other moment around of the axis Y (longitudinal axis of the footing) to foundation to obtain the most economical combined footing. The real soil pressure acting on the contact surface of the footings is assumed as a linear variation. Methodology used to obtain the dimensions of the footings for the two models consider that the axis X of the footing is located in the same position of the resultant, i.e., the dimensions is obtained from the position of the resultant. The main part of this research is to present the differences between the two models. Results show that the trapezoidal combined footing is more economical compared to the rectangular combined footing. Therefore, the new model for the design of trapezoidal combined footings should be used, and complies with real conditions.
Yanez-Palafox, Juan Antonio;Luevanos-Rojas, Arnulfo;Lopez-Chavarria, Sandra;Medina-Elizondo, Manuel
Steel and Composite Structures
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v.30
no.2
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pp.109-121
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2019
This paper presents the second part of the modeling for the strap combined footings, this part shows a mathematical model for design of strap combined footings subject to axial load and moments in two directions to each column considering the soil real pressure acting on the contact surface of the footing for one and/or two property lines of sides opposite restricted, the pressure is presented in terms of an axial load, moment around the axis "X" and moment around the axis "Y" to each column, and the methodology is developed using the principle that the derived of the moment is the shear force. The first part shows the optimal contact surface for the strap combined footings to obtain the most economical dimensioning on the soil (optimal area). The classic model considers an axial load and a moment around the axis "X" (transverse axis) applied to each column, i.e., the resultant force from the applied loads is located on the axis "Y" (longitudinal axis), and its position must match with the geometric center of the footing, and when the axial load and moments in two directions are presented, the maximum pressure and uniform applied throughout the contact surface of the footing is considered the same. A numerical example is presented to obtain the design of strap combined footings subject to an axial load and moments in two directions applied to each column. The mathematical approach suggested in this paper produces results that have a tangible accuracy for all problems and it can also be used for rectangular and T-shaped combined footings.
Luevanos-Rojas, Arnulfo;Lopez-Chavarria, Sandra;Medina-Elizondo, Manuel
Geomechanics and Engineering
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v.14
no.1
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pp.61-69
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2018
The first part shows the optimal contact surface for T-shaped combined footings to obtain the most economical dimensioning on the soil (optimal area). This paper presents the second part of a new model for T-shaped combined footings, this part shows a the mathematical model for design of such foundations subject to axial load and moments in two directions to each column considering the soil real pressure acting on the contact surface of the footing with one or two property lines restricted, the pressure is presented in terms of an axial load, moment around the axis "X" and moment around the axis "Y" to each column, and the methodology is developed using the principle that the derived of the moment is the shear force. The classic model considers an axial load and a moment around the axis "X" (transverse axis) applied to each column, i.e., the resultant force from the applied loads is located on the axis "Y" (longitudinal axis), and its position must match with the geometric center of the footing, and when the axial load and moments in two directions are presented, the maximum pressure and uniform applied throughout the contact surface of the footing is considered the same. To illustrate the validity of the new model, a numerical example is presented to obtain the design for T-shaped combined footings subjected to an axial load and moments in two directions applied to each column. The mathematical approach suggested in this paper produces results that have a tangible accuracy for all problems.
This paper presents the design of reinforced concrete combined footings of trapezoidal form subjected to axial load and moments in two directions to each column using a new model to consider soil real pressure acting on the contact surface of the footing; such pressure is presented in terms of an axial load, moment around the axis "X" and moment around the axis "Y" to each column. The classical model considers an axial load and moment around the axis "X" (transverse axis) applied to each column, and when the moments in two directions are taken into account, the maximum pressure throughout the contact surface of the footing is considered the same. The main part of this research is that the proposed model considers soil real pressure and the classical model takes into account the maximum pressure, and also is considered uniform. We conclude that the proposed model is more suited to the real conditions and is more economical.
This paper shows an optimal design for reinforced concrete rectangular combined footings based on a criterion of minimum cost. The classical design method for reinforced concrete rectangular combined footings is: First, a dimension is proposed that should comply with the allowable stresses (Minimum stress should be equal or greater than zero, and maximum stress must be equal or less than the allowable capacity withstand by the soil); subsequently, the effective depth is obtained due to the maximum moment and this effective depth is checked against the bending shear and the punching shear until, it complies with these conditions, and then the steel reinforcement is obtained, but this is not guaranteed that obtained cost is a minimum cost. A numerical experimentation shows the model capability to estimate the minimum cost design of the materials used for a rectangular combined footing that supports two columns under an axial load and moments in two directions at each column in accordance to the building code requirements for structural concrete and commentary (ACI 318S-14). Numerical experimentation is developed by modifying the values of the rectangular combined footing to from "d" (Effective depth), "b" (Short dimension), "a" (Greater dimension), "${\rho}_{P1}$" (Ratio of reinforcement steel under column 1), "${\rho}_{P2}$" (Ratio of reinforcement steel under column 2), "${\rho}_{yLB}$" (Ratio of longitudinal reinforcement steel in the bottom), "${\rho}_{yLT}$" (Ratio of longitudinal reinforcement steel at the top). Results show that the optimal design is more economical and more precise with respect to the classical design. Therefore, the optimal design presented in this paper should be used to obtain the minimum cost design for reinforced concrete rectangular combined footings.
Lopez-Chavarria, Sandra;Luevanos-Rojas, Arnulfo;Medina-Elizondo, Manuel
Advances in Computational Design
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v.2
no.2
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pp.169-183
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2017
This paper shows optimal dimensioning for the corner combined footings to obtain the most economical contact surface on the soil (optimal area), due to an axial load, moment around of the axis "X" and moment around of the axis "Y" applied to each column. The proposed model considers soil real pressure, i.e., the pressure varies linearly. The classical model is developed by trial and error, i.e., a dimension is proposed, and after, using the equation of the biaxial bending is obtained the stress acting on each vertex of the corner combined footing, which must meet the conditions following: 1) Minimum stress should be equal or greater than zero, because the soil is not withstand tensile. 2) Maximum stress must be equal or less than the allowable capacity that can be capable of withstand the soil. Numerical examples are presented to illustrate the validity of the optimization techniques to obtain the minimum area of corner combined footings under an axial load and moments in two directions applied to each column.
This work presents a complete optimal model for trapezoidal combined footings that support a concentric load and moments around of the "X" and "Y" axes in each column to obtain the minimum area and the minimum cost. The model presented in this article considers a pressure diagram that has a linear variation (real pressure) and the equations are not limited to some cases. The classic model takes into account a concentric load and the moment around of the "X" axis (transverse axis) that is applied due to each column, i.e., the resultant force is located at the geometric center of the footing on the "Y" axis (longitudinal axis), and when the concentric load and moments around of the "X" and "Y" axes act on the footing is considered the uniform pressure applied on the contact surface of the footing, and it is the maximum pressure. Four numerical problems are presented to find the optimal design of a trapezoidal combined footing under a concentric load and moments around of the "X" and "Y" axes due to the columns: Case 1 not limited in the direction of the Y axis; Case 2 limited in the direction of the Y axis in column 1; Case 3 limited in the direction of the Y axis in column 2; Case 4 limited in the direction of the Y axis in columns 1 an 2. The complete optimal design in terms of cost optimization for the trapezoidal combined footings can be used for the rectangular combined footings considering the uniform width of the footing in the transversal direction, and also for different reinforced concrete design codes, simply by modifying the resisting capacity equations for moment, for bending shear, and for the punching shear, according to each of the codes.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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