Teoras de capacidad de carga INTRODUCCINToda obra de ingeniera civil tendr que ser desplantada ya sea en un suelo o sobre un manto rocoso. El tipo de cimentacin que se requiera depende de factores tales, como el tipo de suelo, los asentamientos permisibles de la estructura, la magnitud y distribucin de las cargas, la presencia de aguas freticas, la sismicidad, la velocidad mxima del viento, el hundimiento regional, etc.

Sin embargo las cimentaciones son la base de soporte de estructuras y constituyen la interfaz a travs de la cual se transmiten las cargas al suelo subyacente.La interaccin del suelo estructura depende de:

v Naturaleza del suelov Forma y tamao de la fundacinv Flexibilidad de la estructura.

Las teoras de capacidad de carga que parten del Mtodo del equilibrio lmite se refieren a la penetracin de un slido rgido de base plana en un medio semi-infinito, istropo, bajo condiciones de deformacin plana.

PRANDTLPradal estudio en 1920 el problema de la identacin de un medio semi-infinito, homogneo, istropo y rgido-plstico perfecto, por un elemento rgido de longitud infinita, de base plana. Considerando que el contacto entre el elemento y el medio era perfectamente liso, propuso el mecanismo de falla que se muestra esquemticamente en la siguiente figura:

Se trata de calcular la mxima presin que se puede dar al elemento rgido sin que penetre en el medio semi-infinito; a este valor particular de la expresin se le denomina carga lmite.

La superficie AB es un plano principal, por no existir en ella esfuerzos rasantes. Las superficies AC y BD son superficies libre, exentas de todo esfuerzo y tambin son planos principales.

Los esfuerzos normales horizontales a lo largo de AC y BD inducidos por la presin del elemento, son de compresin, se deduce que para tener un estado de falla incipiente en la vecindad de dichas superficies se requerir que el esfuerzo de compresin deba tener un valor de 2c. qu = 2c

Al hacer uso de la teora de los cuerpos perfectamente plsticos se encuentra que la regin ACE es una regin de esfuerzos constantes, iguales a la compresin horizontal; igualmente la regin AGH es tambin de esfuerzos constantes. La transicin entre ambas regiones es una zona de esfuerzos cortantes radial (AEH). Con estos estados de esfuerzos Prandtl calcul que la presin lmite que puede ponerse en la superficie AB est dada por el valor:qc = ( + 2)cPrandtl logr asociar un mecanismo cinemtico de falla posible, con un campo de velocidades cinemticamente admisible, considerando que la regin ABH se incrusta como cuerpo rgido, movindose verticalmente como si formara parte del elemento rgido. En la regin AEH las lneas de deslizamiento son crculos con centro en A y con velocidad tangente a tales lneas igual a , en la direccin de EC.La solucin de Prandtl es la base de todas las Teoras de Capacidad de Carga que se han desarrollado para aplicacin especifica de suelos.

HILLHill present una solucin alternativa: en la siguiente figura se muestra el mecanismo de falla propuesto, el en que las regiones AGC y AFD son de esfuerzos constantes y la regin AFG es de esfuerzos radiales.

Los esfuerzos en estas regiones son los mismos que se presentan en las correspondientes del mecanismo de Prandtl, pero las velocidades de desplazamiento son diferentes. Si se supone que el elemento rgido desciende con velocidad unitaria, puede demostrarse que la zona ACG debe desplazarse como cuerpo rgido con velocidad 2 en la direccin de CG; anlogamente los puntos de la regin AFD se mueven con la misma velocidad 2 en la direccin FD; la zona radial se mueve en todos sus puntos con la misma velocidad (2), tangente a los crculos de deslizamiento.

Con base en su mecanismo de falla, Hill pudo tambin calcular la presin limite que el elemento rigido puede transmitir sin identarse en el medio, obtenindose el mismo valor que proporciona la solucin de Prandtl.

Es interesante notar que si la superficie del medio semi infinito no fuese horizontal, sino que adoptase la forma que aparece en la anterior figura, la presin lmite toma el valor:qc = 2c(1 + )

Esta expresin tiene como limites qc = 2c para = 0, caso de una prueba de compresin simple y resultado en ella obtenido y qc = ( + 2)c, para = 90, que corresponde a la superficie horizontal en el medio semi infinito.