1.5 Capacidad de carga en suelos Desde hace ya mucho tiempo, se ha querido establecer un procedimiento para calcular la Capacidad de Carga que pueda tener un suelo, sobre el cual pretendemos colocar un elemento de cimentación para una estructura determinada. Al respecto, en principio es conveniente aclarar que un suelo no tiene una capacidad de carga, si por ello entendemos que habrá un valor de capacidad de carga para cada tipo de suelo, únicamente. Para tener un planteamiento adecuado del problema, debemos aceptar que lo que llamamos Capacidad de Carga de un suelo, es una respuesta que nos dará dicho suelo en relación con el valor de algunos factores específicos que deberemos tomar en cuenta. Es decir que la capacidad de carga no es un valor único e invariable de ese suelo, sino que dependerá también de cómo vayamos a transmitirle dicha carga. Un suelo nos responderá con una capacidad de carga que se encuentra en función de parámetros tales como la geometría de, por ejemplo, una cierta zapata de cimentación y su capacidad de carga variará (como lo indicó en su momento y entre otros investigadores, K. Terzaghi), si dicha zapata es de forma cuadrada, circular o rectangular, así como también de la i profundidad a la cual pretendamos desplantarla. La capacidad de carga depende del tipo de suelo (gravas, arenas, limos, arcillas o combinaciones de ellas), de las características de la cimentación y de la estructura, y del coeficiente de seguridad adoptado. El conocimiento de la presencia o ausencia del nivel de las aguas freaticas (NAF) es muy importante porque cambia las condiciones de ii resistencia. La capacidad de carga del suelo en las excavaciones para cimentar se determinará mediante pruebas de carga. Cuando no se tenga información más precisa para guiar el criterio, podrá utilizarse la siguiente tabulación de capacidades de carga en suelos, correspondientes a los grandes grupos básicos de materiales:
Capacidad seguridad Material Pa Min. Suelos aluviales 47880 Arcillas 95760 Arena confinada 95760 Grava 191520 Arena o grava comentadas 478800 Roca 478800
de
carga
de
Máx. 95760 383040 383040 383040 957600 957600
Las pruebas de carga tienen una validez limitada por la profundidad y pueden no proporcionar datos sobre la consolidación a largo plazo.
La consolidación del suelo de cimentación puede producir asentamientos en el terraplén, que provoquen presiones sobre los estribos o una sobrecarga en los pilotes que atraviesan material de relleno sobre el que se apoyan dichos estribos. Cuando el gradiente hidráulico se incrementa, como acontece en las excavaciones hechas abajo del nivel freático, el terreno de cimentación puede aflojarse por el flujo ascendente del agua, por lo que conviene evitar esas condiciones. Deben evitarse las fallas por deslaves interiores dejando una base adecuada sobre el material fino para drenar el zampeado, así como colocando una capa de material iii propiamente graduado atrás de los estribos.
Fórmula de Terzaghi
Karl von Terzaghi (1943) propuso una fórmula sencilla para la carga máxima que podría 1 soportar una cimentación continua con carga vertical centrada , apoyada sobre la superficie de un suelo dada por:
Donde: , carga vertical máxima por unidad de longitud. , sobrecarga sobre el terreno adyacente a la cimentación. , cohesión del terreno. , ancho transversal de la cimentación , peso específico del terreno. iv
,
Coeficientes dependientes de ángulo de rozamiento interno, para las que Terzaghi sugirió algunas aproximaciones particulares, como por ejemplo
.
Puede considerarse que Terzaghi al ampliar el planteamiento de Prandtl, y proponer un mecanismo de falla para un cimiento poco profundo, se convierte en un iniciador de la adaptación y aplicación de teorías de la Mecánica del Medio Continuo a problemas que puede decirse que corresponden actualmente al campo de la Mecánica de Suelos.
En su planteamiento, Terzaghi, llega a la propuesta de una ecuación para obtener la Capacidad de Carga Ultima (a la que llama:
), para una zapata alargada:
Y para el caso de emplearse una zapata cuadrada, propone:
En el primero de ellos podemos apreciar que se consideran las características cohesivas o friccionantes del suelo al involucrar el valor “c”; en el segundo elemento puede claramente apreciarse como influye en el resultado final la profundidad de desplante de la zapata así como el Peso Volumétrico del suelo y en el último elemento que compone la ecuación se involucra la forma de la cimentación al incluir la dimensión del ancho de la zapata (B). Por lo tanto, podemos establecer la confirmación de que un suelo no tiene una capacidad de carga fija y única, como en algunos casos reales se pretende considerar, sino que ésta (la capacidad de carga) dependerá tanto de las características particulares del suelo (cohesión, fricción y peso volumétrico, básicamente), así como también dependerá de las características del proyecto mismo de la cimentación especifica que pretenda ser construida (profundidad de desplante y ancho B, en zapatas rectangulares y el radio en circulares. En este breve escrito no se hace mención a la ecuación propuesta por Terzaghi para zapatas circulares). Es por ello que varios investigadores han propuesto modificaciones a la teoría de Terzaghi, considerando que debe darse una mayor importancia a los aspectos de profundidad y forma de una cimentación (investigadores como Hansen, Chen y otros más). De igual manera Terzaghi toma en consideración en cuanto al tipo de material del suelo existente: Deben distinguirse los casos en los cuales es probable que se presente falla local , de aquellos en los que las probabilidades son de acusar un tipo de falla general . En materiales arenosos sueltos o arcillosos blandos la deformación puede crecer mucho al ser sometidos a cargas que se aproximen a la de falla, esto pudiese provocar que no se desarrolle un estado plástico completo, pero el asentamiento sería tal que obliga a considerar condición de falla. Este último caso sería el que Terzaghi define como de falla local. Existe además, un importante factor que también deberá ser tomando en cuenta, como es la posición que ocupa el N.A.F. (nivel de agua freática), en relación con la profundidad v de desplante de la zapata propuesta.
i
http://www.rentauningeniero.com/la-capacidad-ultima-de-carga-de-un-suelo.html
ii
http://ejemploscapacidaddecargadesuelos.blogspot.com/
iii
http://www.ingenieracivil.com/2009/08/capacidad-de-carga-del-terreno-de.html
iv
K. Terzaghi: Theoretical soil mechanics, Wiley, New York, 1943.
v
http://www.rentauningeniero.com/capacidad-ultima-de-carga-teoria-de-terzaghi.html
