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CAPACIDAD DE CARGA
Introducción
Las cimentaciones de estructuras o equipos que soportan usualmente se
diseñan para satisfacer ciertos requerimientos de servicio y resistencia. Las
condiciones de servicio establecen que la cimentación debe comportarse
satisfactoriamente, bajo las condiciones normales de cargas de operación que
imponen la estructura o equipo que soportan, de tal forma que sesatisfagan los
propósitos de su diseño. Las limitaciones de servicio se describen típicamente
por el asentamiento u otras limitaciones de movimiento.
El criterio de resistencia tiene el propósito de asegurar que la cimentación tenga
la suficiente resistencia para soportar grandes cargas que ocasionalmente
puedan producirse debido a fuerzas ambientales extremas o de otras fuentes. En
lamayoría, pero no en todos los casos, el criterio de servicio o asentamiento y el
criterio de resistencia, pueden tratarse independientemente. El criterio de servicio
es típicamente de consideración a largo plazo para la cimentación y que
depende de las características de consolidación con el tiempo del depósito de
suelo. La resistencia de la cimentación, o la capacidad de carga, puede ser unproblema a corto plazo tal como en el caso de la construcción de un terraplén o
una presa desplantada sobre un depósito de arcilla no drenada, o un problema a
largo plazo en que la máxima carga sobre la cimentación puede presentarse en
un tiempo desconocido.
En el capítulo anterior, se trató lo referente al estado límite de servicio de las
cimentaciones superficiales, y en el presente, se tratarála resistencia o
capacidad de carga de cimentaciones superficiales, la cual se utiliza para revisar
el estado límite de falla.

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Introducción al problema de la capacidad de carga en suelos
Para visualizar objetivamente el problema de la capacidad de carga en suelos,
resulta útil comprender el “modelo mecánico de la balanza de Khristianovich”,
que se describe acontinuación: considérese una balanza ordinaria cuyo
desplazamiento está restringido por fricción en las guías de los platillos, tal como
se muestra en la figura 1.

Fig. 1. Modelo mecánico de la balanza de Khristianovich.

Si se coloca un peso pequeño en un platillo, la balanza permanece en equilibrio,
ya que la fricción desarrollada en las guías puede equilibrar la diferencia de
peso;en cambio, si el peso colocado en un platillo es mayor que la fricción
desarrollada en las guías, se requerirá un peso suplementario en el otro platillo
para mantener el equilibrio. Por lo anterior, se entiende por equilibrio crítico de la
balanza, la situación en que ésta pierde su equilibrio con cualquier incremento de
peso en uno de sus platillos, por pequeño que éste sea. Para ejemplificarlo
descrito anteriormente, considere el siguiente ejemplo:
Si la fuerza de fricción (f) desarrollada en cada guía de la balanza es de 1 kg y
en uno de los platillos se coloca una carga P = 6 kg, entonces existe
desequilibrio pues P – 2f = 4 kg; por lo anterior, surge la siguiente pregunta ¿
cuál es la carga Q que hay que colocar en el otro platillo de tal forma que la
balanza esté en estadoincipiente de falla?. La condición de carga buscada
corresponde a dos casos:

2

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1.

Si Q = 4 kg, la balanza está en equilibrio pues Q + 2f = 6 kg = P

2.

Si Q = 8 kg, la balanza está en equilibrio pues Q - 2f = 6 kg = P

Por lo anterior, la Qcrítica que produce un estado de equilibrio crítico es 6 y 8 kg.
Concepto de capacidad de carga admisible. Lacapacidad de carga admisible
(qadm.) es la que se obtiene al aplicar un factor de seguridad (FS). En
comportamiento de materiales, la carga admisible (para diseño de un elemento
estructural) se determina como:
qadm.

=

qúltima
FS

Si se aplica dicho concepto a la balanza de Khristianovich con un FS = 3, se
tiene:
1.

Qadm.

=

4 kg / 3 = 1.33 kg

2.

Qadm.

=

8 kg...