Capacidad de carga de cimentación superficial

4. Capacidad de carga

Mecánica de Suelos 1

Prof.: Dr. William Vargas Vargas

CAPACIDAD DE CARGA DE UNA CIMENTACIÓN SUPERFICIAL La capacidad de carga de una cimentación puede definirse a partir de formulaciones teóricas o mediante pruebas "in situ". Entre las pruebas "in situ" más importantes que podrían usarse para esa finalidad figuran las pruebas de carga con placas rígidas o la utilización de presiómetros. No obstante, estos métodos son poco usuales para el estudio de la cimentación cimentación de edificios y su uso se restringe a proyectos de mayor envergadura. La solución teórica del problema de capacidad de soporte de cimentaciones superficiales implica la determinación de la carga máxima que puede transmitir la cimentación para producir un estado de esfuerzos de falla, en la masa de suelo. Usualmente se aplica el análisis de equilibrio límite, lo que produce la ecuación “clásica” de la capacidad de soporte de suelos. (Ver apartado Falla de masas de suelo). Se debe tener presente que la ecuación clásica se aplica específicamente específicamente al caso en que se da una falla general del terreno, por lo que en otros casos se deben hacer modificaciones.

Ecuación de capacidad de carga de Terzaghi Para el cálculo de la capacidad de carga se utiliza como base la teoría desarrollada por Terzaghi en 1943, la cual a su vez se derivó de los trabajos de Prandtl sobre punzonamiento de sólidos plásticos en los años 1920. Este autor analizó una cimentación de ancho B, infinitamente larga, a una profundidad de desplante D, como se muestra en la figura. La resistencia del suelo sigue el criterio de falla de Mohr ‐Coulomb, (es decir τ f f= tanφ), y la solución obtenida se puede   c+σ tan simplificar a los dos casos extremos ( c’ =0, =0, φ’≠0 para condición drenada y φ=0, c=su para condición no drenada) sin que la ecuación su validez general. La solución del problema fue obtenida asumiendo un mecanismo de falla similar al observado en modelos experimentales con cimentaciones sobre arena, como se presenta en la siguiente figura. Q  Capacidad de carga, qúlt Sobrecarga, γD

D

Sobrecarga, γD

B B τf  σ

Para considerar el efecto del esfuerzo existente en el suelo a la profundidad de desplante, Terzaghi lo sustituyó con una sobrecarga en la superficie del terreno. El valor de la sobrecarga es γD. Los ángulos que definen la superficie de falla bajo el cimiento fueron asignados con el valor de φ’ y no con el valor 45°+ φ’/2, por considerar que existe fricción con el cimiento. En la zona fuera del cimiento los ángulos de inclinación del plano de falla fueron asignados con el valor 45°– φ’/2 (caso pasivo). Entre ambas zonas existe una de transición, en la cual la inclinación del plano de falla sigue una curva espiral  logarítmica, que se asemeja a las observaciones de fallas con modelos. Terzaghi analizó por separado los efectos de la sobrecarga, el peso propio del suelo y de cada uno de los parámetros de resistencia (c y φ ) y calculó los valores de la carga q requeridos para producir la falla simultánea en toda la superficie. La capacidad de carga última o máxima ( qúlt ) para un cimiento continuo de ancho B a la profundidad de desplante D (con D