capacidad portante

Capacidad portante
En cimentaciones se denomina capacidad portante a la capacidad del terreno para soportar las cargas aplicadas sobre él. Técnicamente la capacidad portante es la máxima presión media de contacto entre la cimentación y el terreno tal que no se produzcan un fallo por cortante del suelo o un asentamiento diferencial excesivo. Por tanto la capacidad portante admisible debe estarbasada en uno de los siguientes criterios funcionales:
Si la función del terreno de cimentación es soportar una determinada tensión independientemente de la deformación, la capacidad portante se denominarácarga de hundimiento.
Si lo que se busca es un equilibrio entre la tensión aplicada al terreno y la deformación sufrida por éste, deberá calcularse la capacidad portante a partir de criteriosde asiento admisible.
De manera análoga, la expresión capacidad portante se utiliza en las demás ramas de la ingeniería para referir a la capacidad de una estructura para soportar las cargas aplicadas sobre la misma.
Capacidad de carga a corto y a largo plazo[editar]
Las propiedades mecánicas de un terreno suelen diferir frente a cargas que varían (casi)instantáneamente y cargas cuasipermanentes.Esto se debe a que los terrenos son porosos, y estos poros pueden estar total o parcialmente saturados de agua. En general los terrenos se comportan de manera más rígida frente a cargas de variación quasinstantánea ya que éstas aumentan la presión interesticial, sin producir el desalojo de una cantidad apreciable de agua. En cambio bajo cargas permanentes la diferencia de presión intersticialentre diferentes partes del terreno produce el drenaje de algunas zonas.

En el cálculo o comprobación de la capacidad portante de un terreno sobre el que existe una construcción debe atenderse al corto plazo (caso sin drenaje) y al largo plazo (con drenaje). En el comportamiento a corto plazo se desprecian todo los términos excepto la cohesión última, mientras que en la capacidad portante a largoplazo (caso con drenaje) es importante también en rozamiento interno del terreno y su peso específico.

Fórmula de Terzaghi[editar]
Karl von Terzaghi (1943) propuso una fórmula sencilla para la carga máxima que podría soportar una cimentación continua con carga vertical centrada,1 apoyada sobre la superficie de un suelo dada por:

(1)\frac{p_u}{b} = qN_q + cN_c + \frac{\gamma b}{2}N_\gammaDonde:

p_u\,, carga vertical máxima por unidad de longitud.
q\,, sobrecarga sobre el terreno adyacente a la cimentación.
c\,, cohesión del terreno.
b\,, ancho transversal de la cimentación
\gamma\,, peso específico efectivo (ver tensión efectiva) del terreno.
N_q(\varphi), N_c(\varphi), N_\gamma(\varphi)\,, coeficientes dependientes de ángulo de rozamiento interno, para las que Terzaghisugirió algunas aproximaciones particulares, como por ejemplo N_c \approx 5.0.
Anteriormente Prandtl (1920) había resuelto el problema para una cimentación de longitud infinita y ancho b sobre un terreno arcilloso con ángulo de rozamiento nulo y peso despreciable, obteniendo:

(N_c,N_q,N_\gamma) = (2+\pi,1,1) \quad \Rightarrow \quad
\frac{p_u}{b} = (2+\pi)c+ q

La fórmula de Terzaghi por tantogeneraliza el cálculo de Prandt para la capacidad portante a corto plazo. La fórmula (1) es aplicable tanto al largo plazo como a corto plazo:

Capacidad portante a corto plazo o no-drenada. En este caso se puede tomar N_q \approx 1 y se puede despreciar el peso del terreno, pero debe tomarse como cohesión como la resistencia al corte no drenada c = c_\bar{D}.
Capacidad portante a largo plazoo drenada. En este caso se toma la cohesión como resistencia al corte drenada, y debe considerarse las variables como función del ángulo de rozamiento interno.
La fórmula de Prandtl fue mejorada por Skempton2 para tener en cuenta la longitud finita (L)de las cimentaciones rectangulares reales, y el hecho de que se encuentran a una profundidad finita (D), la fórmula Skempton es:

(2)p_u...