Capacidad de carga del suelo – tipos y cálculos

En este artículo, exploraremos la capacidad de carga y la capacidad portante del suelo, incluyendo las diferentes teorías de capacidad portante que ayudan a calcularla.

La capacidad portante del suelo se define como la capacidad del suelo para soportar las cargas de los cimientos. La presión superficial permisible es la presión a la que el suelo puede soportar fácilmente la carga.

Tipos de Capacidad Portante del Suelo

A continuación se presentan algunos tipos de capacidad de carga del suelo.

1. Capacidad de carga máxima (q_tú)

La presión total en la base de la cimentación donde el suelo se derrumba se denomina capacidad de carga máxima.

2. Capacidad de carga última neta (q_nuevo)

Al ignorar la presión de sobrecarga de la capacidad portante última, se obtiene la capacidad portante última neta.

dónde = unidad de peso del suelo D._pedo = profundidad de cimentación

3. Capacidad de carga segura neta (q_ns)

Teniendo en cuenta únicamente la rotura por cortante, la división de la capacidad portante última neta por el factor de seguridad especificado da como resultado la capacidad portante neta segura.

q_ns = q_nuevo/F

F = factor de seguridad = 3 (valor normal)

4. Capacidad de carga segura total (q_s)

Al dividir la capacidad de carga última por el factor de seguridad, se obtiene la capacidad de carga segura total.

q_s = q_tú/F

5. Presión de pago de Netsafe (q_{notario público})

La presión que el suelo puede soportar sin exceder el asentamiento permisible se denomina presión neta de asentamiento seguro.

6. Presión superficial admisible neta (q_{n / A})

Esta es la presión que se puede utilizar para el diseño de cimientos. Esto es igual a la presión de carga segura neta para q._{notario público} > q_ns. Por el contrario, es igual a la presión neta de liquidación segura.

Cálculos y Teorías de Capacidad de Carga

La capacidad portante se puede calcular a través de varias teorías, aunque la teoría de capacidad de carga de Terzaghi es la más reconocida.

Existen numerosas teorías para calcular la capacidad portante del suelo. Pero todas las teorías han sido reemplazadas por la teoría de la capacidad de carga de Terzaghi.

Teoría de la capacidad de carga de Terzaghi

Esta teoría de capacidad de carga proporciona un marco sólido para entender cómo el suelo soporta las cargas y cómo influyen diferentes factores en la capacidad portante del suelo.

La teoría de la capacidad de carga de Terzaghi ayuda a determinar la capacidad de carga del suelo debajo de la zapata corrida. Esta teoría se aplica sólo a cimientos poco profundos. Consideró varios supuestos tales como:

1. La base de la zapata corrida es áspera.
2. El canto de la zapata es menor o igual a su ancho. Es decir, zapatas poco profundas.
3. Ignoró la resistencia al corte del suelo sobre la base de la zapata y la reemplazó con una sobrecarga uniforme. ( D._pedo)
4. La carga que actúa sobre la zapata se distribuye uniformemente y actúa verticalmente.
5. Supuso que el andamio tenía una longitud infinita.
6. Consideró que la ecuación de Mohr-Coulomb era el factor que gobernaba la resistencia al corte del suelo.

Como se muestra arriba, AB es la base de la zapata. Dividió las bandas de corte en tres categorías. La zona -1 (ABC) debajo de la base actúa como si fuera parte del propio andamio. La Zona 2 (CAF y CBD) actúa como una zona de corte radial soportada por los bordes inclinados AC y BC. La Zona-3 (AFG y BDE) están designadas como zonas pasivas en Rankine y están sujetas a cargos adicionales (y D_pedo) proviene de la capa superior del suelo.De la ecuación de equilibrio Fuerza hacia abajo = Fuerza hacia arriba

Carga desde la base x Peso de la cuña = Presión pasiva + Fuerza cohesiva x CB sen

donde p_pag = presión pasiva resultante = (P_pag)_y + (P_pag)_C + (P_pag)_q
(PAG_pag)_{y es} Derivado considerando el peso de la cuña BCDE y poniendo a cero la cohesión y la sobrecarga. (PAG_pag)_{c es} Derivado considerando la cohesión e ignorando el peso y los recargos. (PAG_pag)_q se obtiene considerando los recargos e ignorando el peso y la agrupación. por lo tanto,

sustituyendo

Así que finalmente obtenemos q_tú = c’N_C +y D._pedo NORTE._q + 0,5 años BN_y

La ecuación anterior se llama ecuación de capacidad de carga de Terzaghi.aquí_tú es la capacidad de carga última, N_Cnorte_qnorte_y Coeficiente de capacidad portante de Teruzagi. Estos factores adimensionales dependen del ángulo de resistencia al corte ().
La fórmula para el factor de capacidad de carga es:

dónde

Kp = Coeficiente pasivo de presión de tierra.para diferentes valores de los coeficientes de capacidad portante en fallas típicas por cortante se resumen en la siguiente tabla.

	Carolina del Norte	n q	Nueva York
0	5.7	1	0
Cinco	7.3	1.6	0.5
Diez	9.6	2.7	1.2
15	12.9	4.4	2.5
20	17.7	7.4	Cinco
Veinticinco	25.1	12.7	9.7
30	37.2	22.5	19.7
35	57.8	41.4	42.4
40	95.7	81.3	100.4
45	172.3	173.3	297.5
50	347.5	415.1	1153.2

Finalmente, se puede utilizar para determinar la capacidad portante debajo de la zapata corrida.

q_tú = c’N_C + D._pedo NORTE._q + 0.5 BN_y

A La modificación de las ecuaciones anteriores también da las ecuaciones para zapatas cuadradas y circulares.por pies cuadrados

q_tú = 1.2c’N_C + D._pedo NORTE._q + 0.4 BN_y

para cimentaciones circulares

q_tú = 1.2c’N_C +D._pedo NORTE._q + 0.3BN_y

Teoría de la capacidad de carga de Hansen

Para suelos cohesivos, los valores obtenidos por la teoría de la capacidad portante de Terzaghi son mayores que los valores experimentales. Sin embargo, da el mismo valor para suelos no cohesivos. Así que Hansen modificó la ecuación para tener en cuenta los factores de geometría, profundidad y pendiente.Según Hansen

q_tú = c’N_C sc cc ic+ D._pedo NORTE._q Sq dq iq+ 0.5 BN_y sy dy iy

donde Nc, Nq, Ny = factores de capacidad de carga de Hansen Sc, Sq, Sy = factores de forma dc, dq, dy = factores de profundidad ic, iq, iy = factores de pendiente Los factores de capacidad de carga se calculan de la siguiente manera:

para diferentes valores de El factor de capacidad de carga de Hansen se calcula en la siguiente tabla.

	Carolina del Norte	n q	Nueva York
0	5.14	1	0
Cinco	6.48	1.57	0.09
Diez	8.34	2.47	0.09
15	10.97	3.94	1.42
20	14.83	6.4	3.54
Veinticinco	20.72	10.66	8.11
30	30.14	18.40	18.08
35	46.13	33.29	40.69
40	75.32	64.18	95.41
45	133.89	134.85	240.85
50	266.89	318.96	681.84

La siguiente tabla muestra los factores de forma para diferentes formas de zapatas.

Los factores de profundidad se consideran de acuerdo con la siguiente tabla.

De manera similar, se tiene en cuenta el factor de pendiente de la siguiente tabla.

donde H = componente horizontal de la carga de inclinación B = ancho del andamio L = longitud del andamio.