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La capacidad de carga del suelo se ve afectada por muchos factores, incluida la resistencia del suelo, el ancho y la profundidad de los cimientos, el peso y la sobrecarga del suelo, y el espacio entre los cimientos. Estos factores están relacionados con las cargas en el suelo y afectan en gran medida la capacidad de carga.
Además de los factores anteriores, existen varios factores no relacionados con la carga que afectan la capacidad de carga y deben tenerse en cuenta durante el diseño de la cimentación y los cálculos de la capacidad de carga del suelo. Los ejemplos incluyen movimientos sísmicos y dinámicos, acción de heladas, vacíos subterráneos, suelos expansivos y colapsables, levantamiento potencial, erosión e infiltración del suelo y refuerzo del suelo.
La capacidad de carga es la capacidad de un suelo para soportar con seguridad la presión ejercida sobre él por las estructuras hechas por el hombre sin sufrir una falla por corte con un hundimiento significativo.
Tabla de contenido
- 1. Fuerza del suelo
- 2. Ancho de la base
- 3. Profundidad de la base
- 4. Peso del suelo y recargo
- 5. Distancia entre cimientos
- 6. Terremotos y movimiento dinámico
- 7. Acción helada
- 8. Vacío subterráneo
- 9. Suelos expansibles y desmenuzables
- 10. Oleaje potencial
- 11. Refuerzo del suelo
- 12. Erosión e infiltración del suelo
1. Fuerza del suelo
La capacidad portante de los suelos no cohesivos y mixtos aumenta en proporción al ángulo de fricción efectivo. Sin embargo, si el ángulo de fricción efectivo es cero, la capacidad de carga de los suelos cohesivos varía en proporción a la viscosidad del suelo.
2. Ancho de la base
El ancho de los cimientos afecta la capacidad de carga del suelo suelto. La capacidad portante de las zapatas colocadas sobre la superficie de suelos no cohesivos, donde la resistencia al corte del suelo depende en gran medida de la fricción interna, es proporcional al ancho de la cimentación. La resistencia al corte constante y la capacidad de carga del suelo cohesivo de profundidad infinita son independientes del ancho de la cimentación.
3. Profundidad de la base
Cuanto mayor sea la capacidad de carga, más profunda será la base. Esto es especialmente notable en suelos uniformes y no cohesivos. Por el contrario, cuando el suelo se lleva a terreno blando, la capacidad de carga del suelo disminuye.
Una cimentación colocada a una profundidad donde el peso estructural es igual al peso del suelo desplazado generalmente asegura una capacidad de carga adecuada.
4. Peso del suelo y recargo
No se puede ignorar la contribución a la capacidad portante de los suelos subterráneos y dotados afectados por el nivel freático. El nivel freático no debe estar por encima de la base de los cimientos para evitar problemas de construcción, filtración y levantamiento. La capacidad de carga no se ve afectada si el nivel freático está por debajo de la profundidad de la superficie de fractura.
5. Distancia entre cimientos
Se recomienda considerar un espacio mínimo entre zapatas (1,5 veces el ancho de la cimentación) al diseñar la cimentación para evitar la pérdida de capacidad portante.
6. Terremotos y movimiento dinámico
El movimiento repetitivo puede aumentar la presión intersticial del suelo subyacente, lo que reduce la capacidad de carga. Las causas del movimiento periódico son los terremotos, las vibraciones de las máquinas y otras fuentes, como el tráfico de vehículos, las voladuras y los pilotes.
Cuando la presión intersticial iguala o supera la tensión de confinamiento del suelo, el suelo de cimentación puede licuarse. La licuefacción reduce la tensión efectiva a cero, provocando el hundimiento total y la pérdida de capacidad portante de la estructura.
7. Acción helada
El levantamiento por escarcha en ciertos suelos en contacto con el agua y expuestos a temperaturas bajo cero, o la pérdida de resistencia en suelos congelados al descongelarse, pueden cambiar la capacidad de carga con el tiempo. Los materiales de baja cohesión con un alto porcentaje de partículas del tamaño del limo son en su mayoría sensibles a las heladas.
8. Vacío subterráneo
La capacidad de carga del suelo se ve reducida por los vacíos subterráneos dentro de una profundidad crítica debajo de la cimentación. La profundidad crítica es la profundidad por debajo de la cual los efectos de presión de la cimentación son despreciables.
Los suelos colapsables y expansivos pueden tener una gran resistencia y capacidad de carga si están bastante secos. Sin embargo, estos suelos cambian de volumen con cambios en el contenido de agua. Esto conduce a movimientos globales y diferenciales de la fundación. Los ciclos estacionales húmedo-seco pueden provocar el movimiento del suelo, lo que a menudo conduce a un deterioro excesivo a largo plazo de las estructuras, lo que resulta en un daño acumulativo sustancial.
10. Oleaje potencial
El levantamiento potencial se puede determinar a partir de los resultados de una prueba de consolidación que se puede realizar de acuerdo con la norma ASTM D 4546. Los resultados de esta prueba se consideran para determinar la preparación del suelo de cimentación para reducir el movimiento diferencial destructivo y proporcionar una cimentación con suficiente capacidad de carga. O aísle los baches de suelo esperados.
11. Refuerzo del suelo
Se pueden colocar en el suelo varias formas de refuerzo, como amarres metálicos, tiras, rejillas, telas geotextiles o materiales granulares, para aumentar significativamente la capacidad de carga de los suelos blandos.
12. Erosión e infiltración del suelo
La erosión y la filtración del suelo alrededor y debajo de los cimientos pueden reducir la capacidad de carga y provocar fallas en los cimientos.