Capacidad de Suelos

CAPACIDAD DE CARGA
La capacidad de carga no solo

Se denomina como capacidad
está en función de las
de carga admisible de una
características del suelo, sino
cimentación aquella carga que al
que depende del tipo de
ser aplicada no provoque falla o
cimentación y del factor de
daños en la estructura
seguridad adoptado. Una forma
soportada, con la aplicación de
de analizar la capacidad de
un factor de seguridad.
carga es por medio del:
MODELO MECÁNICO DE
“KHRISTIANOVICH”
MODELO MECÁNICO DE
“KHRISTIANOVICH”
 Ahora se lleva a cabo el mismo análisis para una
cimentación
DONDE:
Df: profundidad
B: ancho
Q: carga
p: presión
γ: peso especifico
TEORÍAS DE CAPACIDAD DE CARGA DE CIMIENTOS
SUPERFICIALES
Definición
Una buena parte de las En otras teorías,

teorías desarrolladas especialmente en las
tiene su base en que corresponden a
hipótesis desarrollos recientes,
simplificatorias del la observación y el
comportamiento de los empirismo juegan un
suelos y en desarrollos papel mucho más
matemáticos a partir importante.
de tales hipótesis.
Análisis límite del problema de capacidad de carga en suelos
cohesivos
La teoría de la elasticidad
permite establecer la solución
para el estado de esfuerzos en
un medio semi-infinito,
homogéneo, isótropo y
linealmente elástico, cuando
sobre él actúa una carga
uniformemente distribuida,
sobre una banda de ancho 2b y
de longitud infinita, fig. 3.
Aquí los máximos esfuerzos cortantes valen q/p y están
aplicados en el semicírculo de diámetro 2b.
Para completar la aplicación del análisis límite a los
problemas de capacidad de carga de suelos puramente
cohesivos se necesita un valor límite superior para el valor de
la carga última qu. Para realizar este análisis se aplica el
método sueco al problema de capacidad de carga, fig. 4.
En realidad, puede demostrarse que el círculo
analizado no es el más crítico posible. Si se
escoge un centro en O’, sobre el borde del área
cargada, pero más alto que O, puede probarse
que existe un círculo, el más crítico de todos,
para el que qmax = 5.5 c y representa la carga
máxima que puede darse al cimiento sin que
ocurra el deslizamiento a lo largo del nuevo
círculo. Así la carga última real qu, resulta
acotada entre los valores:
En la solución de Prandtl se propone que el

mecanismo de falla es el mostrado en la fig.
5 y se debe calcular cuál es la presión
máxima que puede darse al elemento rígido
sin que penetre. A este valor particular se
le denomina carga límite. El valor límite de
la presión encontrado por Prandtl fue
LA TEORÍA DE TERZAGHI
 Esta teoría cubre el caso más general  De la parte superior se desprecia la resistencia al
de suelos con cohesión y fricción; esfuerzo cortante t, haciendo la equivalencia del
suelo, arriba del nivel de desplante, como una
sobrecarga q, fig. 6.
 es la teoría más usada para el cálculo

de la capacidad de carga en cimientos
poco profundos.
 Se aplica a cimentaciones en las que

el ancho B es mayor o igual a la
profundidad de desplante Df.
Con base en los estudios de Prandtl en suelos
cohesivos, Terzaghi los extendió a suelos cohesivo-
friccionantes, proponiendo el mecanismo de falla
mostrado en la fig. 7.
En este mecanismo la zona I es una cuña

que se mueve como cuerpo rígido con el
cimiento, verticalmente hacia abajo. Una
zona II es de deformación tangencial radial.
La zona III es una zona de estado plástico
pasivo de Rankine. Para que el cimiento
penetre deberá de vencer las fuerzas
resistentes, como son la cohesión en las
superficies AC y la resistencia pasiva en esas
mismas superficies. En el caso de la falla
incipiente, estos empujes forman un ángulo
f, la dirección es vertical.
 Despreciando el peso de la cuña y
considerando el equilibrio de fuerzas
verticales se tiene:
 Desarrollando los términos del segundo

miembro y despejando qc se llega a la
permite calcular la presión máxima que
siguiente expresión: puede darse al cimiento por unidad de
longitud, sin provocar su falla, se
expresa en unidades de presión.
La ecuación anterior es la fundamental de la

teoría de Terzaghi y permite calcular, en
DONDE: principio, la capacidad de carga última de un
Nc, Nq y Nγ : son factores de cimiento poco profundo de longitud infinita, con
capacidad de carga, función del carga vertical. Los valores de los factores de
ángulo de fricción interna del capacidad de carga se obtienen a partir de la
suelo f. fig. 8.
VALORES DE Nc, Nq y Nγ :
En el caso de falla general,
Terzaghi propone las siguientes
expresiones, para calcular la
capacidad de carga última:
para suelos puramente cohesivos f = 0, en este caso Nc = 5.7; Nq = 1 y N = 0.
Donde :
El Factor de seguridad
La capacidad de carga admisible, qadm, consiste una reducción de la capacidad
de carga última con la aplicación de un factor de seguridad FS.
LA TEORÍA DE SKEMPTON
Esta teoría se desarrolló para suelos puramente

cohesivos, en donde Nc es dependiente de la
profundidad de empotramiento del cimiento en el
estrato firme, creciendo conforme aumenta D
hasta un valor máximo para D/B>4.5 ( fig. 9y10).
La expresión correspondiente es:
DONDE:
Nc: factores de capacidad de
carga.
Df: profundidad.
LA TEORÍA DE MEYERHOF
En la teoría de Terzaghi no se toman en cuenta

los esfuerzos cortantes desarrollados en el
suelo arriba del nivel de desplante del cimiento.
En este caso, para cimientos largos, se

supone que la superficie de deslizamiento
El suelo arriba del nivel de desplante se toma en con la falla del cimiento tiene la forma
cuenta únicamente como una sobrecarga que se muestra en la fig. 11 y 12
perfectamente flexible; pero no como un medio a
través del cual puedan propagarse superficies de
deslizamiento o en el cual pueda desarrollarse
resistencia al esfuerzo cortante.
Meyerhof trató de cubrir esta deficiencia con una

teoría de capacidad de carga que ha alcanzado
amplia difusión en épocas recientes.
LA TEORÍA DE HANSEN
 J. Brinch Hansen propuso lo que es referido como

Ecuación General de Capacidad Soportante:
DONDE:
Los coeficientes Nc y Nq son idénticos a los usados en la de
Meyerhof. El coeficiente N recomendado por Hansen es casi el
mismo que Meyerhof para valores de f hasta 35°. Hay variaciones
para valores mayores de f. Los valores de Hansen son un poco
más conservadores que los de Meyerhof.
Iq: factores de inclinación de carga.
Ambos, Meyerhof y Hansen proveen expresiones los factores de
forma, profundidad e inclinación de carga; sin embargo Hansen
también adiciona lo que él llamó factores de inclinación del
terreno e inclinación de la base de la cimentación, para incluir las
condiciones para una zapata en un talud.
Para el caso especial de superficie de terreno horizontal provee la

expresión:
LA TEORÍA DE VESIC
La ecuación desarrollada por Vesic (1973,

1975) es una alternativa excelente a la
desarrollada por Terzaghi. Da valores de
capacidad soportante para rangos más amplios
de carga y de condiciones geométricas. Su
mayor desventaja es su complejidad.
TIPOS DE FALLAS
• Falla por corte general • Falla por punzonamiento

• Falla por corte local
parámetro que existe para determinar la compresibilidad del suelo:
ENSAYOS DE LABORATORIO PARA OBTENER LA CAPACIDAD
DE CARGA DE SUELOS
Normas para los ensayos
Las normas consultadas en

este informe son las de los
ensayos más utilizados en
nuestro país (tabla I)
ENSAYO DE COMPRESIÓN
TRIAXIAL
Es el ensayo más común, puede

aplicarse para todos los tipos de
suelo excepto para las arcillas
muy sensibles y permite aplicar
diferentes procedimientos. La
prueba se realiza en una
probeta cilíndrica de suelo que
tiene una relación
altura/diámetro de 2:1, los
tamaños comunes son de 16 X
38 mm y 100 x 50 mm.
ENSAYO DE CORTE DIRECTO
Recibe este nombre debido a que se miden los

esfuerzos normales y de corte en el plano de falla;
se corta un prisma rectangular o cilíndrico de una
muestra de suelo (o se remoldea, según sea
necesario) y se introduce con precisión en una caja
metálica dividida en dos mitades horizontales.
En el aparato de tipo estándar la caja es de 60 x 60

mm, puede ser tanto de forma cuadrada como
circular y fue desarrollado por Casagrande, pero
para los suelos de granos más gruesos y quizá
arcillas agrietadas se usa una versión más grande.
ENSAYO DE PENETRACIÓN ESTÁNDAR
(SPT)
Se emplea para conocer la resistencia de un

terreno y su capacidad de deformarse,
conocido también como ensayo dinámico está
especialmente indicado para arenas debido a
que en suelos arcillosos presenta bastantes
dificultades de interpretación, también en
suelos que contengan gravas deberá de
tenerse cuidado con la influencia del tamaño
de partículas del suelo. Consiste en
determinar el número de golpes necesarios
(N) para hincar un muestreador a cierta
profundidad en el suelo.
 Factores de corrección para el
valor N
El valor de N debe ser multiplicado por un

factor de corrección debido a la presión
efectiva del suelo. Uno de los factores más
utilizados es el de Liao y Whitman (1986):
CORRELACIONES DEL ENSAYO DE
PENETRACIÓN ESTÁNDAR
El SPT puede utilizarse para

determinar el ángulo de fricción
interna φ, la cohesión y la densidad de
un suelo (tabla II).
De la Tabla J.3 , se tiene:
3
qs = 314,1 kPa
3
qs = 338,5 kPa

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La capacidad de carga no solo

Una buena parte de las En otras teorías,

En la solución de Prandtl se propone que el

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La ecuación anterior es la fundamental de la

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En la teoría de Terzaghi no se toman en cuenta

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