Modificación de las ecuaciones de capacidad de carga para el nivel freático

Modificación de las ecuaciones de capacidad de carga para el nivel freático
Las ecuaciones (16.3), (16.4), (16.5) y (16.9) se han desarrollado para determinar la capacidad
última de carga y se basan en el supuesto de que el nivel freático se encuentra muy por debajo
de la cimentación. Sin embargo, si la capa freática está cerca de ella, son necesarias algunas
modificaciones de la ecuación de capacidad de carga, dependiendo de la ubicación del nivel
freático (véase la figura 16.4).
Caso I: Si el nivel freático se encuentra de manera que 0≤D1≤Df, el factor q en las ecuaciones
de capacidad de carga toma la forma
Además, el valor de g en el último término de las ecuaciones tiene que ser sustituido por
Caso II: Para un nivel freático localizado tal que 0≤d≤B,
El factor
el factor
en el último término de las ecuaciones de capacidad de carga debe sustituirse por
Las modificaciones anteriores se basan en la suposición de que no existe fuerza de filtración en
el suelo.
Caso III: Cuando el nivel freático está localizado en d≤B, el agua no tiene efecto sobre la
capacidad última de carga.
El factor de seguridad
El cálculo de la capacidad de carga permisible bruta de cimentaciones poco profundas requiere
la aplicación de un factor de seguridad (FS) a la capacidad última de carga bruta, o
Sin embargo, algunos ingenieros en ejercicio prefieren utilizar un factor de seguridad de
aumento de la tensión neta en suelo=
La capacidad última de carga neta se definió en la ecuación (16.10) como
Sustituyendo esta expresión en la ecuación (16.15) resulta en aumento neto del esfuerzo sobre
el suelo
= carga de la superestructura por unidad de área de la cimentación
El factor de seguridad definido por la ecuación (16.16) puede ser al menos 3 en todos los
casos.
Cimentaciones cargadas excéntricamente
Al igual que con la cimentación de un muro de contención, hay varios casos en los que las
cimentaciones están sometidas a momentos, además de la carga vertical, como se muestra en
la fi gura 16.6a. En tales casos, la distribución de la presión ejercida por la cimentación sobre el
suelo no es uniforme. La distribución de la presión nominal es
Y
Donde
Q= carga vertical total
M= momento sobre l cimentación
La distribución exacta de la presión es difícil de estimar.
El factor de seguridad para tales tipos de carga contra la falla en la capacidad de carga
puede ser evaluado utilizando el procedimiento sugerido por Meyerhof (1953), que se conoce
generalmente como el método de área efectiva. El siguiente es el procedimiento de Meyerhof
paso a paso para la determinación de la carga última que el suelo puede soportar y el factor de
seguridad contra la falla de capacidad de carga.
1. La figura 16.6b muestra un sistema de fuerza equivalente al mostrado en la figura
16.6a. La distancia e es la excentricidad, o
Sustituyendo la ecuación (16.19) en las ecuaciones (16.17) y (16.18) se tiene,
Y
Observe que, en estas ecuaciones, cuando la excentricidad e se convierte en B/6.qmin es 0.
Para e>B/6, qmin será negativa, lo que significa que la tensión se desarrollará. Debido a que el
suelo no puede tener ningún tipo de tensión, habrá una separación entre la cimentación y el
suelo subyacente. La naturaleza de la distribución de la presión sobre el suelo será como se
muestra en la fi gura 16.6a. El valor de qmáx es entonces
2. Determinar las dimensiones efectivas de la cimentación cuando
B’= ancho efectivo= -2e
L’= longitud efectiva= L
Tenga en cuenta que si la excentricidad fuera en la dirección de la longitud de la
cimentación, entonces el valor de L’ sería igual a L -2e. El valor de B’ sería igual a B. La
más pequeña de las dos dimensiones (es decir, L’ y B’) es la anchura efectiva de la
cimentación.
3. Usar la ecuación (16.9) para la capacidad última de carga como
Para evaluar
hacer uso de la tabla 16.2 con las dimensiones de
ancho y longitud efectivos en lugar de L y B, respectivamente. Para determinar
usar la tabla 16.3 (no sustituir B con B’)
4. La carga última total que la cimentación puede sostener es
Donde A’ = área efectiva.
5. El factor de seguridad contra la falla en la capacidad de carga es