UNIVERSIDAD SANTA MARAFACULTAD DE INGENIERIA CIVILBARINAS.EDO.BARINAS.

CAPACIDAD DE CARGA

Bachiller:Palencia Ana C.I. 20.599.157

Barinas, Agosto Del 2015.CAPACIDAD DE CARGA.

DEFINICIN: Se puede definir como capacidad de carga, a la carga por unidad de rea bajo la fundacin bajo la cual se produce la falla por corte, es decir, es la mayor presin unitaria que el suelo puede resistir sin llegar al estado plstico.La carga admisible en una cimentacin es aquella que puede ser aplicada desperfecto en las estructura soportada, teniendo, adems, un marguen de seguridad dado por el llamado coeficiente de seguridad adaptado.TIPOS DE FALLA:Las fallas por capacidad de carga de las mismas ocurren como producto de una por corte del suelo de desplante de la cimentacin.Son los tres tipos clsicos de fallas bajo las cimentaciones:1. fallas por corte general, se tiene en arenas densas y arcillas rgidas:Las fallas por corte general se caracteriza por la presencia de una superficie de desplazamiento continuo dentro del terreno, que se inicia en el borde de la cimentacin y que avanza hasta la superficie del terreno.

La falla por corte general es usualmente sbita y catastrfica, y al menos que la estructura misma no permita la rotacin da las zapatas, ocurre con cierta visible inclinacin de la cimentacin, provocando un hinchamiento o bufamiento del suelo a los lados de la cimentacin aunque al colapso final del mismo se presenta de un solo lado.2. fallas por punzonamiento:La falla por punzonamiento se caracteriza por un movimiento vertical de la cimentacin mediante la compresin del suelo inmediatamente debajo de ella. La rotura del suelo se presenta por corte alrededor de la cimentacin y casi no se observan movimientos de ste junto a la cimentacin, mantenindose el equilibrio tanto vertical como horizontal de la misma.

3. fallas por corte local, se tiene en arenas medias y flojas y en arcillas suaves:La falla por corte local representa una transicin entre las dos anteriores, ya que tiene caractersticas tanto del tipo de falla por corte general como del de punzonamiento. En este tipo de fallas existe una marcada tendencia al bufamiento de los suelos a los lados de la cimentacin, y adems la compresin vertical debajo de la cimentacin es fuerte y las superficies de deslizamiento terminan en algn punto dentro de la misma masa del suelo. Solamente cuando se llega a presentar un caso de deslizamiento vertical muy grande (del orden de la mitad del lado o del dimetro de la zapata) puede suceder que la superficie de deslizamiento llague a la superficie del terreno, pero aun en eso caso no se produce una falla catastrfica ni inclinacin de la zapata.TEORA DE CAPACIDAD DE CARGA:Las diversas teoras de capacidad de carga en suelos que se han desarrollado, intentan evaluar de manera realista la funcin de las propiedades mecnicas del suelo.Existen diferentes Teoras para determinar la capacidad de carga de un suelo, Prandtl, Hill, Terzaghi, Skempton, Meyerhof, etc., todas en funcin de las propiedades y caractersticas del suelo; asi como tambin en funcin de las caractersticas de la cimentacin.Terzaghi:La teora de Terzaghi para determinar la capacidad de carga de un suelo cubre el caso ms general, pues se aplica a suelos con cohesin y/o friccin, y se considera la teora ms usada para determinar la capacidad de carga en cimientos poco profundos (aquellos en que el ancho del cimiento B, es igual o mayor a la distancia vertical entre el nivel del terreno y la base del cimiento, DF). Terzaghi en su teora desprecia la resistencia al esfuerzo cortante arriba del nivel de desplante del cimiento. Esta teora establece que una zapata continua descansa sobre una superficie de suelo, el terreno falla a travs de tres zonas. Debido a la friccin y la cohesin entre el suelo y la base de la cimentacin, la zona I acta como una cua que se introduce en el suelo como si fuera parte de la zapata formando el los lados del tringulo ngulos de (45+/2) ; las zonas II son de deformacin tangencial radial y las curvas de falla son espirales logartmicas, cuyos centros se localizan en las aristas de la base de la cimentacin: las zonas III son zonas de estado plstico pasivo de ranking y sus fronteras forman un ngulo de (45 - /2) con la horizontal.Prandtl:Prandtl estudi en 1920 como determinar la mxima presin (carga lmite) que un elemento rgido de longitud infinita y de base plana, puede ejercer sobre un medio semi infinito, homogneo, istropo y rgido-plstico. Prandtl propuso el siguiente mecanismo de falla ( aplicable a suelos cohesivos).

Prandtl consider que la regin ACE es una regin de esfuerzos constantes, y que la transicin entre ambas regiones es la zona AEH, es una regin de esfuerzos cortantes radiales. Calculando Prandtl que la presin lmite (para lograr el flujo plstico incipiente) que puede colocarse sobre la superficie AB est determinada por la frmula: qu = (+2)cHill:

Hill propone un mecanismo de falla en el que considera la forma en que la cimentacin penetra en el suelo y es a travs de la formacin de dos tringulos, y en forma semejante a la solucin de Prandtl, las regiones AGC y ADF, son de esfuerzos constantes y la regin AFG es de esfuerzos radiales.

Hill con el anlisis de este mecanismo de falla, obtuvo la misma expresin para determinar la presin lmite.

qu = (+2)c

Skempton:Skempton comprueba que la profundidad de desplante del cimiento en un estrato firme de apoyo D, influye para incrementar la presin lmite que el suelo soporta, por lo que determina usar una expresin totalmente anloga a la de Terzaghi, con la diferencia que el valor de Nc, vara de acuerdo a la relacin D/B.qu = cNc +q DfMeyerhof: Meyerhof en su teora de capacidad de carga toma en cuenta los esfuerzos cortantes desarrollados en el suelo arriba del nivel de desplante del cimiento, considerando un mecanismo de falla de la siguiente forma:

Zeevaert: Se considera el mismo criterio de la frmula de la capacidad de carga ltima de Terzaghi:

qu = a2 BN+a1cNc+1zNqECUACIN GENERAL DE CAPACIDAD DE CARGA: qu= c. Nc + gsup. Df. Nq + (1/2). Y. B. NY

c. = cohesin del suelogsup. = peso especfico del suelo Df = profundidad del nivel de cimentacinB = ancho de la cimentacinDonde NC, Nq y Ng son factores de capacidad de carga que dependen nicamente del ngulo de friccin (f).

FACTORES QUE AFECTAN LA CAPACIDAD DE CARGA: Influencia De La Forma De La Cimentacin: Cimiento de cualquier rectangularidad. Carga actuante centrada. Carga actuante vertical. Estrato resistente a nivel de la cimentacin. Sobrecarga uniforme a ambos lados de la cimentacin.

Influencia De La Excentricidad De La Carga: Cimiento de cualquier rectangularidad. Carga actuante excntrica. Carga actuante vertical. Estrato resistente a nivel de la cimentacin. Sobrecarga uniforme a ambos lados de la cimentacin.

Influencia De La Inclinacin De La Carga. Cimiento de cualquier rectangularidad. Carga actuante excntrica. Carga vertical y carga horizontal actuantes. Estrato resistente a nivel de la cimentacin. Sobrecarga uniforme a ambos lados de la cimentacin.

Influencia De La Profundidad De La Cimentacin En El Estrato Resistente: Cimiento de cualquier rectangularida. Carga actuante excntrica. Carga vertical y carga horizontal actuantes. Estrato resistente por encima del nivel de la cimentacin. Sobrecarga uniforme a ambos lados de la cimentacin.

Influencia De La Inclinacin Del Terreno: Cimiento de cualquier rectangularidad. Carga actuante excntrica. Carga vertical y carga horizontal actuantes. Estrato resistente a nivel de la cimentacin. Sobrecarga no uniforme a ambos lados de la cimentacin.

COMPRESIBILIDAD DEL SUELO:Los cambios en volumen o compresibilidad, tienen una importante influencia en las propiedades de los suelos, pues se modifica la permeabilidad, se alteran las fuerzas existentes entre las partculas tanto en magnitud como en sentido lo que tiene una importancia decisiva en la modificacin de la resistencia del suelo al esfuerzo cortante y se provocan desplazamientos.En el caso de arcillas saturadas, si no se permite el drenaje y se aplican esfuerzos, stos sern tomados por el agua. En el momento en que se permita el drenaje, los esfuerzos son transmitidos gradualmente al esqueleto o estructura del suelo: este proceso produce una compresin gradual de dicha estructura, fenmeno conocido como consolidacin.Es un tanto obvio que al remoldear un suelo se modifica su compresibilidad por lo que esta caracterstica se puede modificar mediante procedimientos de compactacin. Se ha encontrado que la humedad de compactacin tiene una gran importancia en la compresibilidad de suelos compactados, pues si se compactan dos especmenes al mismo peso volumtrico pero uno en la rama seca de la curva ce peso volumtrico contra humedad y el otro en la rama hmeda, se tendr que para presiones de consolidacin bajas el espcimen compactado del lado hmedo ser ms compresible debido a que su estructura se encuentra ms dispersa, pero para grandes presiones se tienen colapsos y reorientaciones en la estructura del espcimen que se encuentra en el lado seco, lo cual provoca que ste sea ahora ms compresible. Bajo presiones muy altas, ambas muestras llegan a la misma relacin ce vacos ya que se llega a una orientacin similar. CAPACIDAD DE CARGA DE LAS ROCAS:Los mtodos utilizados para disear zapatas en roca debern considerar la presencia, orientacin y condicin de las discontinuidades, perfiles de meteorizacin y otros perfiles similares segn sean aplicables a cada predio en particular. Para las zapatas en roca competente puede que sea aplicable confiar en anlisis simples y directos basados en las resistencias a la compresin uniaxial de la roca y el RQD. Roca competente se define como una masa de roca con discontinuidades cuya abertura es menor o igual que 3,2 mm. Para las zapatas en roca menos competente se debern realizar investigaciones y anlisis ms detallados para tomar en cuenta los efectos de la meteorizacin y la presencia y condicin de las discontinuidades.La capacidad de carga nominal de la roca se puede determinar utilizando una correlacin emprica con el Sistema de Clasificacin Geomecnico de las Masas Rocosas, RMR, o con el Sistema de Clasificacin de las Masas de Roca del Instituto Geotcnico Noruego, NGI. Al utilizar estos procedimientos semiempricos se debern considerar las experiencias locales. La presin de contacto mayorada de la fundacin no se deber adoptar mayor que la capacidad de carga mayorada del hormign de la zapata.La capacidad de carga nominal de las fundaciones sobre roca se deber determinar utilizando principios establecidos de la mecnica de rocas en base a los parmetros de resistencia de la masa rocosa. Tambin se deber considerar la influencia de las discontinuidades sobre el modo de falla. Cuando resulte adecuado, se pueden realizar ensayos de carga para determinar la capacidad de carga nominal de las fundaciones en roca.Si una zapata en roca competente est sujeta a cargas excntricas, para la investigacin de todos los estados lmite la distribucin de la presin de contacto se deber considerar triangular o trapezoidal, segn corresponda, La excentricidad de las cargas, en base a las cargas mayoradas, deber ser menor o igual que tres octavos de las correspondientes dimensiones de la zapata.

EJERCICIOS RESUELTOS