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La capacidad de carga del suelo se define como la capacidad del suelo para soportar las cargas procedentes de la fundación. La presión que el suelo puede soportar fácilmente contra la carga se denomina presión de rodamiento admisible.

Tipos de Capacidad de carga del suelo

A continuación se presentan algunos tipos de capacidad de carga del suelo:

Capacidad de carga final (qu)

La presión bruta en la base de la cimentación a la que falla el suelo se denomina capacidad de carga final.

Capacidad de carga neta final (qnu)

Al descuidar la presión de sobrecarga de la capacidad de carga final, obtendremos la capacidad de carga neta final.

Donde= peso unitario del suelo, Df = profundidad de cimentación

Capacidad de carga neta segura (qns)

Al considerar solo el fallo de corte, la capacidad de carga neta última se divide por cierto factor de seguridad, lo que dará a la capacidad de carga neta segura.

qns = qnu / F

Donde F = factor de seguridad = 3 (valor habitual)

Capacidad de carga segura bruta (qs)

Cuando la capacidad de carga final se divide por el factor de seguridad, dará una capacidad de carga segura bruta.

qs = qu / F

Presión de asentamiento neta segura (qnp)

La presión con la que el suelo puede soportar sin exceder el asentamiento permitido se denomina presión de asentamiento neta segura.

Presión de rodamiento permisible neta (qna)

Esta es la presión que podemos usar para el diseño de cimientos. Esto es igual a la presión de rodamiento segura neta si qnp > qns. En el caso inverso, es igual a la presión neta de asentamiento seguro.

Cálculo de la Capacidad de carga

Para el cálculo de la capacidad de carga del suelo, hay muchas teorías. Pero todas las teorías son reemplazadas por la teoría de la capacidad de carga de Terzaghi.

Teoría de la capacidad de carga de Terzaghi

La teoría de la capacidad de carga de Terzaghi es útil para determinar la capacidad de carga de los suelos bajo una zapata de banda. Esta teoría solo es aplicable a cimientos poco profundos. Consideró algunas suposiciones que son las siguientes.

1. La base de la zapata de la tira es rugosa.
2. La profundidad de la zapata es menor o igual a su anchura, es decir, una zapata poco profunda.
3. Descuidó la resistencia al corte del suelo por encima de la base de la zapata y la reemplazó con un recargo uniforme. ( Df)
4. La carga que actúa sobre la zapata se distribuye uniformemente y actúa en dirección vertical.
5. Asumió que la longitud de la base es infinita.
6. Consideró la ecuación de Mohr-coulomb como un factor gobernante para la resistencia al corte del suelo.

Como se muestra en la figura anterior, AB es la base de la zapata. Dividió las zonas de corte en 3 categorías. La zona -1 (ABC) que se encuentra debajo de la base actúa como si fuera parte de la propia base. La zona -2 (CAF y CBD) actúa como zonas de corte radial que soportan los bordes inclinados AC y BC. La zona -3 (AFG y BDE) se nombra como las zonas pasivas de Rankine que reciben recargo (y Df) proveniente de su capa superior de suelo.A partir de la ecuación de equilibrio,fuerzas hacia abajo = fuerzas hacia arriba

Carga desde la base x peso de la cuña = presión pasiva + cohesión x CB sin

Donde Pp = presión pasiva resultante = (Pp)y + (Pp)c + (Pp)q(Pp)y se deriva considerando el peso de la cuña BCDE y haciendo que la cohesión y el recargo sean cero.(Pp) c se obtiene teniendo en cuenta la cohesión y descuidando el peso y el recargo.(Pp)q se obtiene considerando el recargo y descuidando el peso y la cohesión.Por lo tanto,Sustituyendo,Por lo tanto, finalmente obtenemos qu = c’Nc + y Df Nq + 0.5 y B Nyla ecuación anterior se denomina ecuación de capacidad de carga de Terzaghi. Donde qu es la capacidad de carga final y Nc, Nq, Ny son los factores de capacidad de carga de Terzaghi. Estos factores adimensionales dependen de la resistencia al ángulo de corte ().Las ecuaciones para encontrar los factores de capacidad de carga son:DondeKp = coeficiente de presión de tierra pasiva.Para diferentes valores de, los factores de capacidad de carga bajo falla de corte general se ordenan en la tabla siguiente.

	Nc	Ch	Ny
0	5.7	1	0
5	7.3	1.6	0.5
10	9.6	2.7	1.2
15	12.9	4.4	2.5
20	17.7	7.4	5
25	25.1	12.7	9.7
30	37.2	22.5	19.7
35	57.8	41.4	42.4
40	95.7	81.3	100.4
45	172.3	173.3	297.5
50	347.5	415.1	1153.2

Finalmente, para determinar la capacidad de carga bajo la zapata de banda, podemos usar

qu = c’Nc + Df Nq + 0.5 B Ny

Mediante la modificación de la ecuación anterior, también se dan ecuaciones para zapatas cuadradas y circulares y lo son.Para bases cuadradas

qu = 1.2 c’Nc + Df Nq + 0.4 B Ny

Para bases circulares

qu = 1.2 c’Nc +Df Nq + 0.3 B Ny

teoría de la capacidad de carga de Hansen

Para suelos cohesivos, los valores obtenidos por la teoría de la capacidad de carga de Terzaghi son más que valores experimentales. Sin embargo, está mostrando los mismos valores para los suelos sin cohesión. Así que Hansen modificó la ecuación considerando factores de forma, profundidad e inclinación.De acuerdo con Hansen

qu = c’Nc Sc dc ic + Df Nq Sq dq iq + 0,5 B Ny Sy dy iy

Donde Nc, Nq, Ny = factores de capacidad de carga de Hansensc, Sq, Sy = factores de formasdc, dq, dy = factores de profundidadsic, iq, iy = factores de inclinaciónlos factores de capacidad de carga se calculan mediante las siguientes ecuaciones.Para diferentes valores deLos factores de capacidad de carga de Hansen se calculan en la siguiente tabla.

	Nc	Nq	Ny
0	5.14	1	0
5	6.48	1.57	0.09
10	8.34	2.47	0.09
15	10.97	3.94	1.42
20	14.83	6.4	3.54
25	20.72	10.66	8.11
30	30.14	18.40	18.08
35	46.13	33.29	40.69
40	75.32	64.18	95.41
45	133.89	134.85	240.85
50	266.89	318.96	681.84

la Forma de factores de diferentes formas de cimentación se dan en la tabla de abajo.

la Forma de la cimentación	Sc	Sq	Sy
Continua	1	1	1
Rectangular	1+0.2 B/L	1+0.2 B/L	1-0.4 B/L
Plaza	1.3	1.2	0.8
Circular	1.3	1.2	0.6

la Profundidad de los factores son considerados de acuerdo a la siguiente tabla.

Valores de factores de profundidad
dc	1+0.35 (D / B)
dq	1+0.35(D / B)
dy	1.0

Del mismo modo, los factores de inclinación se consideran en la tabla siguiente.

la Inclinación de los factores de	Valores
ic	1 –
iq	1 – 1.5 (H/V)
iy	(iq)2

Donde H = componente horizontal de la inclinados loadB = ancho de footingL = longitud de la cimentación.