Capcargav1

CAPACIDAD DE CARGA EN SUELOS1

1. INTRODUCCIÓN
Para visualizar el problema de la capacidad de carga en suelos resulta útil el análisis del
modelo mecánico que se presenta a continuación, debido a Khristianovich. Considérese una
balanza ordinaria, cuyo desplazamiento está restringido por fricción en las guías de los
platillos, fig. 1.
Si un peso suficientemente pequeño se coloca en un platillo, labalanza permanece en
equilibrio, pues la fricción en las guías puede neutralizarlo; en cambio, si el peso colocado es
mayor que la capacidad de las guías para desarrollar fricción se requerirá, para el equilibrio,
un peso suplementario en el otro platillo.
En el platillo derecho existe P y se requiere conocer Q, que debe colocarse en el platillo
izquierdo para tener la balanza en equilibriocrítico ( situación en que la balanza pierde su
equilibrio con cualquier incremento de peso en uno de los platillos). Este problema tiene dos
soluciones; una corresponde a un Q

P.
Considérese ahora el caso de una cimentación. Un cimiento de ancho B, está
desplantado a una profundidad D, dentro de un medio continuo, fig. 2. El problema de una
cimentación sería encontrar la carga q,máxima, que puede ponerse en el cimiento sin que se
pierda la estabilidad del conjunto. La presión q que puede ponerse en el platillo izquierdo es
mayor que la carga del otro platillo, p = γD, puesto que la resistencia del suelo, representada
en el modelo por la fricción en las guías, está trabajando a favor de q.
Ahora q es nulo, pero como se profundiza la excavación las cosas suceden como si sebajase el nivel de la balanza de la fig. 2, con la consecuencia del aumento de la presión p.
Existirá una profundidad crítica tal que, al tratar de aumentar la excavación, el fondo de ésta se
levantará como lo haría el platillo de la balanza. Este es el fenómeno de falla de fondo.
Una cimentación en que q sea igual a p se denomina en mecánica de suelos totalmente
compensada.
2. TEORÍAS DE CAPACIDADDE CARGA DE CIMIENTOS SUPERFICIALES.
Una buena parte de las teorías desarrolladas tiene su base en hipótesis simplificatorias del
comportamiento de los suelos y en desarrollos matemáticos a partir de tales hipótesis. En otras
teorías, especialmente en las que corresponden a desarrollos recientes, la observación y el
empirismo juegan un papel mucho más importante. Se puede decir que todas lasteorías
matemáticas tienen como punto de partida la solución de Prandtl.

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Ing. Germán López Rincón, Ing. Héctor Legorreta Cuevas y Dr. Rigoberto Rivera Constantino, Profesores de la
Facultad de Ingeniería, UNAM.

Las diferentes teorías de capacidad de carga solucionan problemas en suelos cohesivos,
friccionantes y algunas de ellas el caso de suelos cohesivo-friccionantes.

2.1 Análisis límite delproblema de capacidad de carga en suelos cohesivos

La teoría de la elasticidad permite establecer la solución para el estado de esfuerzos en un
medio semi-infinito, homogéneo, isótropo y linealmente elástico, cuando sobre él actúa una
carga uniformemente distribuida, sobre una banda de ancho 2b y de longitud infinita, fig. 3.
Aquí los máximos esfuerzos cortantes valen q/π
π y están aplicados en elsemicírculo de
diámetro 2b.
Para completar la aplicación del análisis límite a los problemas de capacidad de carga de
suelos puramente cohesivos se necesita un valor límite superior para el valor de la carga
última qu. Para realizar este análisis se aplica el método sueco al problema de capacidad de
carga, fig. 4.
En realidad puede demostrarse que el círculo analizado no es el más crítico posible.Si se
escoge un centro en O’, sobre el borde del área cargada, pero más alto que O, puede probarse
que existe un círculo, el más crítico de todos, para el que qmax = 5.5 c y representa la carga
máxima que puede darse al cimiento sin que ocurra el deslizamiento a lo largo del nuevo
círculo. Así la carga última real qu, resulta acotada entre los valores:
πc≤ qu ≤ 5.5 c

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En la solución de...