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7/25/2019 Capacidad de carga en suelos.docx

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Capacidad de carga en suelos

Desde hace ya mucho tiempo, se ha querido establecer un procedimiento para calcular laCapacidad de Carga que pueda tener un suelo, sobre el cual pretendemos colocar unelemento de cimentacin para una estructura determinada. Al respecto, en principio es

conveniente aclarar que un suelo no tiene una capacidad de carga, si por ello entendemos quehabr un valor de capacidad de carga para cada tipo de suelo, nicamente. Para tener unplanteamiento adecuado del problema, debemos aceptar que lo que llamamos Capacidad deCarga de un suelo, es una respuesta que nos dar dicho suelo en relacin con el valor dealgunos factores especficos que deberemos tomar en cuenta. !s decir que la capacidad decarga no es un valor nico e invariable de ese suelo, sino que depender tambi"n de cmovayamos a transmitirle dicha carga. #n suelo nos responder con una capacidad de carga quese encuentra en funcin de parmetros tales como la geometra de, por e$emplo, una cierta%apata de cimentacin y su capacidad de carga variar &como lo indic en su momento y entreotros investigadores, '. (er%aghi), si dicha %apata es de forma cuadrada, circular o rectangular,as como tambi"n de la profundidad a la cual pretendamos desplantarla.

*a capacidad de carga depende del tipo de suelo &gravas, arenas, limos, arcillas o

combinaciones de ellas), de las caractersticas de la cimentacin y de la estructura, ydel coeficiente de seguridad adoptado. !l conocimiento de la presencia o ausencia delnivel de las aguas freaticas &+A) es muy importante porque cambia las condicionesde resistencia.

*a capacidad de carga del suelo en las e-cavaciones para cimentar se determinar

mediante pruebas de carga. Cuando no se tenga informacin ms precisa para guiar elcriterio, podr utili%arse la siguiente tabulacin de capacidades de carga en suelos,correspondientes a los grandes grupos bsicos de materiales

/uelos aluviales 01223 45163Arcillas 45163 727303Arena confinada 45163 7273038rava9495:3 727303Arena o grava comentadas 012233 451633;oca 012233 451633*aspruebas de carga tienen una valide% limitada por la profundidad y pueden no proporcionar datossobre la consolidacin a largo pla%o.


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/egn lageometra

/uperficiales

Df


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TRABAJO PRCTICO N 9 CAPACIDAD DE CARGA

Para comportarse en forma satisfactoria las fundaciones deben tener dos caractersticas

fundamentales

9. Debe poseer una seguridad adecuada a la falla por corte general del suelo que la

soporta.

:. Debe e-perimentar asentamientos o deformaciones dentro del rango de compatibilidad

con la funcionalidad de la estructura.

Ambos aspectos deben ser verificados al reali%ar el dise>o de la fundacin.

!" CAPACIDAD DE CARGA

/e puede definir como capacidad de carga, a la carga por unidad de rea ba$o lafundacin ba$o la cual se produce la falla por corte, es decir,

C9

/&mm)

C:

qd9qdE q &Fg


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*a falla de la fundacin supone asientos importantes, giro y vuelco de la estructura, segnla estructura y el tipo de suelo la falla puede producirse de tres formas

a Por ro#ura general$/e produce una superficie de rotura continua que arranca en labase de la %apata y aflora a un lado de la misma a cierta distancia. !sta es la roturatpica de arenas densas y arcillas blandas en condiciones de cargas rpidas sin

drena$e.

b Por pun%ona&ien#o$*a cimentacin se hunde cortando el terreno en su periferia conun despla%amiento apro-imadamente vertical. !sto se da en materiales muycompresibles y poco resistentes.

c Por ro#ura local$/e plastifica el suelo en los bordes de la %apata y ba$o la misma, sinque lleguen a formarse superficies continuas de rotura hasta la superficie. !sto estpico en arcillas y limos blandos y en arenas medias a sueltas.

PI; ;I(#;A 8!+!;A*

/#P!;,?C?! D! ;I(#;A P*A+I/ D! CI;(!

PI; P#+JI+AK?!+(I PI; ;I(#;A *ICA*

JI+A P*A/(?,?CADA

*os modelos tericos desarrollados se aplican a la rotura general y por pun%onamiento,

para la rotura local e-isten factores empricos de correccin.

!n la figura que sigue, se muestran los modos de falla en arena, segn la densidadrelativa del suelo de la misma &Cr Dr ). 8rafico de L!/?C, segn e-periencias, en el que=M : = * < &=N*) donde = ancho de la cimentacin y * *ongitud de la cimentacin.


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Capacidad de carga 'l#i&a ne#a /e define como la presin ltima por unidad de rea dela cimentacin soportada por el suelo, en e-ceso de la presin causada por el sueloalrededor al nivel de la cimentacin. /i la diferencia entre el peso especfcio del materialque conforma la fundacin &e$. OAO) y el peso especfico del suelo que rodea a "sta sesupone despreciable, entonces

q neto qu q

(!" TEORIA DE TER)AG*I

!sta teora se aplica a suelos con cohesin y friccin, cuya ley de resistencia al corte es

tg.+=c

/e supone una carga de tipo repartida uniformemente y lineal &%apata contnua)./e desprecia la resistencia al corte del suelo situado sobre la profundidad de fundacinDf, al que se considera como una sobrecarga actuando sobre la fundacin

Dfq .=


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D

!

III

D

f

I

45O+


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cc .3/2=

tg3/2tg =

!ntonces la e-presin queda

...2/1...3/2 NBqNqcNcqc ++=

!n esta e-presin, +c, +q y +Q, son los factores de capacidad de carga modificada./e calculan con las mismas e-presiones que , +c, +q y +Q, reempla%ando R por R.

Para cimientos cuadrados o circulares, (er%aghi modific su e-presin originalbasndose en resultados e-perimentales

Para JAPA(A/ C#AD;ADA/

NBNqqNccqc ...4,0...3,1 ++=

Para JAPA(A/ C?;C#*A;!/

NBNqqNccqc ...3,0...3,1 ++=

Para %apata cuadrada = lado de la cimentacin y para la circular, = dimetro de la%apata.

Como se ha dicho ms arriba, estas frmulas son vlidas para cimientos sometidos acarga vertical centrada. Para cargas e-c"ntricas las superficies de falla de$an de sersim"tricas, por lo que en la e-presin de (er%aghi debe considerarse un rea efectiva enlugar del rea real de la %apata, que tiene su centro de gravedad coincidente con el puntode aplicacin de la carga.

Cuando la carga est inclinada la superficie de rotura de mayor influencia es la que secontrapone a la direccin de la carga, para considerar este efecto hay factores de

correccin.

A partir de la frmula de (er%aghi, diferentes investigadores fueron modificandosucesivamente tanto la frmula como los coeficientes de correccin. oy en da, lafrmula ms empleada es la frmula generali%ada de BRINC* *AN-EN!

(!!" In.luencia del ni/el .re0#ico

*as ecuaciones citadas en el punto anterior, se han desarrollado suponiendo que elnivel fretico se encuentra situado por deba$o del nivel de fundacin, a unaprofundidad mayor que el ancho de la base de modo tal que no haya afectacin delmismo en las superficies de falla generadas. Cuando la posicin del nivel fretico esdiferente, se deben efectuar las correcciones siguientes

Caso 9 /i el nivel fretico se encuentra en la profundidad Df o intermedio entre la

superficie y Df, el .ac#or 1toma la forma

q sobrecarga efectiva D9 Q N D: &Qsat S QT)


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Adems, en el ltimo t"rmino de la frmula, el valor de Q debe serreempla%ado por Q Qsat S QT

Caso : /i el nivel fretico est por deba$o de Df, pero a una profundidad inferior

al ancho de la base = por deba$o de Df, una parte del suelo movili%ado estar encondicin sumergida y otra parte no. !n ese caso, el factor Q en el ltimo t"rmino

de la ecuacin de capacidad de carga, debe reempla%arse por

Q Q N d < = &Q S Q)

para clculo de la sobrecarga, se debe adoptar q Q M Df

!n este caso, la presencia del nivel fretico no afecta la capacidad de carga. /e

adopta el valor de 23para el clculo de 1 &sobrecaraga), y se considera el mismopeso especfico en el t"rmino que corresponde a +Q.

4!" CAPACIDAD DE CARGA AD5I-IB6E

*as capacidades de carga mencionadas corresponden a valores de falla. !n la prctica seemplea la capacidad de carga ad&isi7le$

Fsqcqadm /=

.

!ste coeficiente de seguridad cubre las incertidumbres sobre las propiedades de lossuelos y su determinacin, la teora de capacidad de carga que se use, las desviacionessobre la construccin, etc. !n el caso de %apatas este valor es de : a 7.

8!" CAPACIDAD DE CARGA- EN P6ATEA-

:r&ula de Ter%ag3i


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/e emplean las mismas frmulas vistas para %apatas con las mismas consideraciones enlo que respecta al nivel fretico.

P*A(!A/ C#AD;ADA/

NBNqqNccqc ...4,0...2,1 ++=

P*A(!A/ C?;C#*A;!/

NBNqqNccqc ...3,0...2,1 ++=

conclusiones

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