Capacidad portante 1

Capacidad portanteEn cimentaciones se denomina capacidad portante a la capacidad del terreno para soportar las cargas aplicadassobre él. Técnicamente la capacidad portante es la máxima presión media de contacto entre la cimentación y elterreno tal que no se produzcan un fallo por cortante del suelo o un asentamiento diferencial excesivo. Por tanto lacapacidad portante admisible debe estar basada 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 denominará carga 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 criterios de asiento admisible.De manera análoga, la expresión capacidad portante se utiliza en las demás ramas de la ingeniería para referir a lacapacidad de una estructura para soportar las cargas aplicadas sobre la misma.

Capacidad de carga a corto y a largo plazoLas propiedades mecánicas de un terreno suelen diferir frente a cargas que varían (casi)instantáneamente y cargascuasipermanentes. Esto se debe a que los terrenos son porosos, y estos poros pueden estar total o parcialmentesaturados de agua. En general los terrenos se comportan de manera más rígida frente a cargas de variaciónquasinstantánea ya que éstas aumentan la presión interesticial, sin producir el desalojo de una cantidad apreciable deagua. En cambio bajo cargas permanentes la diferencia de presión intersticial entre diferentes partes del terrenoproduce el drenaje de algunas zonas.En el cálculo o comprobación de la capacidad portante de un terreno sobre el que existe una construcción debeatenderse al corto plazo (caso sin drenaje) y al largo plazo (con drenaje). En el comportamiento a corto plazo sedesprecian todo los términos excepto la cohesión última, mientras que en la capacidad portante a largo plazo (casocon drenaje) es importante también en rozamiento interno del terreno y su peso específico.

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

(1)

Donde:, carga vertical máxima por unidad de longitud.

, sobrecarga sobre el terreno adyacente a la cimentación., cohesión del terreno., ancho transversal de la cimentación, peso específico efectivo (ver tensión efectiva) del terreno.

, coeficientes dependientes de ángulo de rozamiento interno, para las que Terzaghisugirió algunas aproximaciones particulares, como por ejemplo .

Anteriormente Prandtl (1920) había resuelto el problema para una cimentación de longitud infinita y ancho b sobreun terreno arcilloso con ángulo de rozamiento nulo y peso despreciable, obteniendo:

Capacidad portante 2

La fórmula de Terzaghi por tanto generaliza 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 y se puede despreciarel peso del terreno, pero debe tomarse como cohesión como la resistencia al corte no drenada .

• Capacidad portante a largo plazo o drenada. En este caso se toma la cohesión como resistencia al cortedrenada, y debe considerarse las variables como función del ángulo de rozamiento interno.

La fórmula de Prandtl fue mejorada por Skempton[2] para tener en cuenta la longitud finita (L)de las cimentacionesrectangulares reales, y el hecho de que se encuentran a una profundidad finita (D), la fórmula Skempton es:

(2)

Fórmula de Brinch-HansenLa fórmula obtenida por el ingeniero danés J. Brinch Hansen es una generalización que inclue como casosparticulares la fórmula de Terzaghi y la fórmula de Skempton. Esa fórmula incluye además de los efectos de forma yprofundidad considerados elementalmente por Skempton los factores de inclinación de la carga, usando una fórmulade mayor rango de aplicabilidad. La expresión Brinch-Hansen (1961) es:[3]

(3)

Donde tienen los mismos significados que en fórmula de Terzaghi y el resto de parámetros sonfunciones del ángulo de rozamiento interno:

son los factores de forma.

son los factores de profundidad.son los factores de inclinación de la carga.

Para los parámetros Brinch Hansen propuso las siguientes expresiones en térmios de ángulo derozamiento interno: El resto de factores adicionales en la fórmula (3) se explican a continuación.

Factores de forma y profundidadPara los factores de forma para una cimentación rectangular se tiene:

(4)

Los factores de profundidad cuando entre la base de cimentación y la superficie del terreno existe una distanciavertical D, vienen dados por las expresiones:

(5)

Capacidad portante 3

Factores de inclinación de la cargaPara estos factores Binch Hansen proporcionó ecuaciones exactas que requería resolver la ecuación trigonométricacompleja para α:

Y donde δ se deduce del diagrama de rotura pertinente, es el ángulo entre la carga inclinada y la vertical.[4][5] Lasexpresión del primer factor de inclinación viene dado por:

Donde:

son las componentes horizontal y vertical de la carga,la cohesión del terreno y su ángulo de rozamiento interno,

son las dimensiones rectangulares de la cimentación.Los otros dos factores de inclianción de la carga son simplemente:

Cálculo a largo/corto plazoLa fórmula de Binch-Hansen (3) generaliza la fórmula de Terzaghi (1) es igualmente aplicable tanto al largo plazocomo a corto plazo:• Capacidad portante a largo plazo o 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.• Capacidad portante a corto plazo o no-drenada. En este caso se puede tomar y se puede despreciar el

peso del terreno, pero debe tomarse como cohesión como la resistencia al corte no drenada . Lasexpresiones en el caso no-drenado son consderablemente más simples al no intervenir en ellas el ángulo derozamiento interno.

Referencia[1][1] K. Terzaghi: Theoretical soil mechanics, Wiley, New York, 1943.[2][2] A. W. Skempton: "The bearing capacity of clays" Proc. Buil. Res. Congr., Londres, 1951.[3] Brinch Hansen, J. (1961): "A general formula for bearing capacity" (http:/ / web. archive. org/ web/ http:/ / materias. fi. uba. ar/ 6408/

BrinchHansen. pdf), Bulletin No 11, Geoteknisk Institut. Institute Akademict for de Tekniske Videuskaber, Copenhagen[4] E. Schultze: "Der Widrestabd des Baugrundes gegen schräge Sohlpressungen", Bautechnik, 1952, Heft 12.[5] G. G. Meyerhoff: "The bearing capacity of foundations under eccecntric and inclined loads", Proceedings of Third International Conference

in Soil Mechanics, Vol. I, Zürich, 1953.

Fuentes y contribuyentes del artículo 4

Fuentes y contribuyentes del artículoCapacidad portante  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?oldid=69626457  Contribuyentes: AVIADOR, Alejogeovanny, Davius, GermanX, HUB, Pozytywny robert, SimónK,Tano4595, Trydence, 19 ediciones anónimas

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