Capacidad de carga de los suelos

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UNIDAD I – CAPACIDAD DE CARGA DE LOS SUELOS
• Objetivos:
• Capacidad de carga de los suelos
• Calcular la capacidad de ruptura de un suelo según su uso y cargas que actúan
sobre el.
• Calcular la capacidad admisible o de trabajo de un suelo utilizando factores de
seguridad.
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UNIDAD I – CAPACIDAD DE CARGA DE LOS SUELOS
Contenido
1. Introducción
2. Tipos de Fundaciones
3. Tipos de Fundaciones Superficiales
4. Fundaciones Profundas
5. Selección del Tipo de Fundación
6. Exploración del Subsuelo
7. Informes Geotécnicos
8. Capacidad de Carga en Fundaciones Superficiales
9. Tipos de Falla por Capacidad de Carga
10. Teoría de Capacidad de Carga de Prandtl
11. Teoría de Reissner
12. Teoría de Capacidad de Carga de Terzaghi
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UNIDAD I – CAPACIDAD DE CARGA DE LOS SUELOS
Contenido (Continuación)
13. Modificación de las Ecuaciones por Nivel Freático
14. Ecuación General de la Capacidad de Carga
15. Fundaciones Cargadas Excéntricamente
16. Método del Area Efectiva
17. Excentricidad en Dos Direcciones (Aproximación) 
18. Excentricidad en Dos Direcciones
19. Otros factores de Corrección
20. Variables y Factores de la Capacidad de Carga
21. Aplicabilidad de las Ecuaciones Anteriores
22. Suelos Estratificados: Suelo Fuerte sobre Suelo Débil
23. Estratos de Cualquier Tipo
24. Factores que Influyen en la Selección del Factor de Seguridad
25. Factores de Seguridad
26. Varios
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1.- Introducción
• Ingeniería de cimentaciones:
• Es el arte de seleccionar, diseñar y construir los miembros estructurales
(fundaciones) que transmiten la carga de la superestructura al suelo.
• Fundaciones:
• Elemento de transición entre la superestructura y el suelo, que se encarga de
repartir las cargas al mismo. Es un elemento integrado por la fundación
propiamente y el suelo, es decir tienen un componente natural y uno artificial.
• Ingeniero de cimentaciones debe asegurar que:
• La profundidad de la fundación debe ser la adecuada.
• Mantener los asentamientos dentro de los valores aceptables.
• Proporcionar un factor de seguridad adecuado capaz de resistir una falla
estructural de la fundación o del suelo que la soporta.
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2.- TIPOS DE FUNDACIONES
• Superficiales B ≥ Df
• Se desprecia el efecto de la resistencia al corte del suelo situado por encima de
la cota de fundación en la capacidad del mismo para soportar la carga, pues
este efecto es relativamente pequeño.
• Se utilizan cuando las capas mas superficiales del subsuelo tienen una
adecuada capacidad de carga y una baja compresibilidad.
• Profundas B<Df
• No se desprecia el efecto de la resistencia al corte situado por encima de la
cota de fundación, dado que es importante para obtener la capacidad de carga
de las mismas.
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3.- Tipos de Fundaciones Superficiales
• Aisladas:
• Son las mas utilizadas, mas sencillas y económicas.
• De acuerdo a sus dimensiones pueden ser:
– Cuadradas: Son las de concreto armado
– Rectangulares: Son antieconómicas, se utilizan cuando la columna es
marcadamente rectangular y cuando son excéntricas.
– Circulares: Se utilizan en chimeneas y torres. Son poco utilizadas.
– Excéntricas: Se utilizan cuando no nos podemos extender en uno de los
dos sentidos de la fundación.
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3.- Tipos de Fundaciones Superficiales
• Continuas:
• Sirven de fundación a paredes de carga o muros de contención de tierras. Una
de sus dimensiones en planta es muchas veces mayor que la otra, se conoce
también como fundación en tira.
• Combinadas:
• Se origina cuando existen columnas muy cercanas que tengan una carga
apreciable. Pueden soportar dos o mas columnas ubicadas en un eje de una
edificación.
• Cuando hay un solape se hará una sola fundación. Si Q1=Q2 será rectangular.
• Cuando Q1>>Q2 con una diferencia notable se utilizará la solución trapezoidal.
• Cuando Q1>>>>Q2 pej= Q1=100 y Q2=20 se adopta una forma de te
• Las conectadas se utilizan a veces en linderos.
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3.- Tipos de Fundaciones Superficiales
• Corridas o Losa de Fundación:
• Se utiliza en suelos con capacidad de soporte bajos o con problemas de
asentamientos
• La presión debe ser menor que la qadm
• Cuando se cubre el área en planta en mas de un 50% con fundaciones
aisladas, se recomienda utilizar una losa corrida resulta mas económica.
• El encofrado y la excavación son mas fáciles.
• Disminuyen los asentamientos diferenciales, redistribuyen las cargas hacia
zonas mas resistentes.
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4.- Fundaciones Profundas
• Los tipos mas comunes son los pilotes y pilas (pilotes de gran diámetro)
• Columnas enterradas en el suelo, que sirven para transmitir las cargas a
estratos profundos de mayor resistencia.
• Criterios de Clasificación
• Clasificación de acuerdo al material del pilote
• Madera: sin tratar o tratada
• Concreto: Prefabricado, fundido in situ
• Compuesto: Madera-acero (en la parte inferior del pilote)
Madera-concreto (en la parte superior)
• Acero: Pilote H (secciones laminadas)
Pilotes tubulares
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4.- Fundaciones Profundas
• Clasificación de acuerdo a como transmiten la carga al suelo.
a. Pilote de punta: Transmite cargas a través de agua o suelos blandos hasta
estratos con suficiente capacidad portante, por medio del soporte en la punta
del pilote.
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4.- Fundaciones Profundas
b. Pilote de fricción (flotante): Transmite cargas a un cierto espesor de suelo
relativamente blando mediante fricción desarrollada sobre la superficie lateral
del pilote, a lo largo de la longitud del mismo. Es aplicable cuando no se
encuentran estratos que provean soporte significativo en la punta.
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4.- Fundaciones Profundas
c. Pilote de fricción (compactación): Compacta suelos granulares
relativamente sueltos incrementando su compacidad y, en consecuencia su
capacidad de carga por fricción.
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5.- Selección del tipo de Fundación
• La ingeniería de cimentaciones tiene mas de arte que de ciencia exacta y en la
selección del tipo de fundación para una estructura se debe combinar la
experiencia y el análisis científico de los datos, tanto del suelo como de la
estructura. Diseño de una fundación segura al mínimo costo
• Datos con que debemos contar para seleccionarla
• a.- Información sobre la estructura
• Función y dimensiones de la estructura
• Disposición de columnas, paredes, muros de carga y otros apoyos
• Cargas de la superestructura: concentradas, distribuidas, permanentes,
vivas.
• Tipo de estructura: vigas simples, pórticos, arcos, etc...
• b.- Conocimiento general del terreno o suelo
• Estudio geológico de la zona: nos proporciona el origen de las
características de las capas, fallas, peligrosidad sísmica.
• Estudio topográficos: presencia de cursos de agua, pendientes
• Tipo de construcciones adyacentes y condiciones en las cuales se
encuentran.
• Condiciones generales del subsuelo: estudio del suelo.
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6.- Exploración del Subsuelo
• Definición:
• Determinación de las condiciones del subsuelo que afectan el diseño es una
de las etapas mas importantes en la solución de un problema de
fundaciones.
• Estudio de suelos o estudio geotécnico: son las investigaciones de campo y
de laboratorio.
• Factores que influyen en la exploración del subsuelo:
• La magnitud y tipo de obra a construirse. Hospitales, Centros comerciales
• El tipo de subsuelo del sitio. Suelos homogéneos o erráticos.
• El tiempo que se tenga para la investigación.
• Riesgo de pérdida de vidas humanas y económicas en caso de producirse
una falla en la obra.
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7.- Informes Geotécnicos
• Introducción
• Se establece el patrono, la estructura que se va a construir, ubicación
geográfica y finalidad del informe.
• Descripción del sitio y geología general del área
• Descripción del entorno topográfico y geológico del terreno.
• Origen de los suelos
• Presencia de cursos de agua
• Ubicación de la estructura con relación a edificaciones vecinas
• Vegetación natural del área
• Comportamiento de estructuras vecinas
• Zona sísmica
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7.- Informes Geotécnicos
• Exploración del subsuelo
• Justificacióndel programa de exploración
• Número y profundidad de las perforaciones
• Toma de muestras inalteradas
• Ensayos especiales de laboratorio
• Resultados de la exploración
• Ubicación de las perforaciones con relación a la estructura y linderos
• Profundidad y cota de la perforación
• Profundidad del nivel freático
• Columna estratigráfica
• Tipo y número de cada muestra recuperada
• Descripción y clasificación de cada estrato muestreado
• Numero de golpes del SPT
• Resultados de laboratorio: Límites de consistencia, contenido de humedad,
granulometría, peso unitario, compresión inconfinada y otros.
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7.- Informes Geotécnicos
• Solución de fundación y recomendaciones de diseño y construcción
• Finalidad del informe geotécnico
• Razonamiento para decidir el tipo y profundidad de las fundaciones
• Capacidad del suelo para soportar las cargas
• Posibles asentamientos.
• Aspectos constructivos
• Excavaciones
• Sostenimientos temporales y definitivos
• Abatimiento del nivel freático
• Achiques
• Compactación de terraplenes
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8.- Capacidad de Carga en Fundaciones Superficiales 
8.1.- Introducción
Cuando una fundación aplica carga al subsuelo se producen asentamientos y si se
incrementa lo suficiente, se forman en el suelo superficies de deslizamiento, donde
se sobrepasa la resistencia al esfuerzo cortante, donde finalmente se produce el
colapso o falla por capacidad de carga.
8.2.- Representación de la aplicación de las cargas
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8.- Capacidad de Carga en Fundaciones Superficiales 
Forma de las curvas depende de:
• Tamaño, forma y profundidad de la fundación
• Composición del subsuelo
• Profundidad del nivel freático
• Tipo, Rata de aplicación y frecuencia de la carga
• En la mayoría de los casos se produce una carga última Qu la cual es una
carga pico (curva 1)
• O una carga a partir de la cual se obtiene una rata de penetración constante
(curva 2)
• Capacidad de Carga Ultima
Presión de contacto promedio que ejerce la fundación sobre el suelo
Af
Qu
qU 
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8.- Capacidad de Carga en Fundaciones Superficiales 
• Capacidad de Carga Admisible
Al diseñar se debe prever un margen de seguridad para evitar una falla por
capacidad de carga
• Factor de Seguridad:
Tipo de Suelo
Tipo y duración de las cargas
Tipo de Estructura
Vida útil de la obra
• Antes de producirse la falla por corte a presiones inferiores a qadm se producen
asentamientos intolerables por la estructura y es necesario reducir la capacidad
de carga admisible a un valor q’adm.
FS
q
q UADM 
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9.- Tipos de Falla por Capacidad de Carga
9.1.- Falla General por Corte (Terzaghi, 1943)
Características:
a) Tiene un patrón de falla bien definido
b) Consiste de una cuña de suelo y
c) Dos superficies continuas de deslizamiento que van desde cada lado de la 
fundación hasta la superficie
d) Superficie de terreno adyacente a la zapata se levanta
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9.- Tipos de Falla por Capacidad de Carga
e) Si la zapata no está rígidamente atada a la estructura, esta puede rotar e 
inclinarse.
f) Bajo las condiciones de trabajo, la falla es violenta y catastrófica
Tipos de Suelo en que ocurre
• Suelos incompresibles que tienen una resistencia al corte definida, tales como:
• Suelos granulares densos
• Suelos cohesivos de consistencia dura a rígida (preconsolidados)
• Arcillas normalmente consolidadas saturadas bajo condición f=0
• Arena densa o suelo cohesivo firme 
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9.- Tipos de Falla por Capacidad de Carga
9.2.- Falla Local por Corte (Terzaghi, 1943)
Características:
• Patrón de falla bien definido
• Formación de una cuña y
• Dos superficies de deslizamiento que comienzan a cada lado de la zapata, pero 
terminan en algún sitio dentro de la masa del suelo.
• Tendencia visible al levantamiento del terreno alrededor de la fundación.
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9.- Tipos de Falla por Capacidad de Carga
9.2.- Falla Local por Corte (Terzaghi, 1943) (Continuación)
Características:
• Existe una compresión vertical del suelo debajo de la fundación.
• No hay colapso catastrófico, ni rotación de la fundación
• Modo de transición entre la falla general y la falla por punzonado.
• No existe un valor máximo de q
• Solamente después de un gran desplazamiento vertical puede que aparezcan 
las superficies de falla en la superficie.
• Se presentan en:
• Suelos Granulares Sueltos
• Suelos Cohesivos Blandos
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9.- Tipos de Falla por Capacidad de Carga
9.3 Falla de Corte por Punzonado
Características:
• No es fácil de observar
• Incremento de carga se comprime el suelo debajo de la zapata
• Ocurre el desplazamiento vertical de la misma
• Fundación penetra en el suelo, se hace posible por el corte vertical alrededor de la misma
• Suelo de afuera permanece relativamente inalterado y prácticamente no hay movimiento 
alrededor de la zapata.
• Se presenta en arenas muy sueltas, suelos cohesivos blandos o muy blandos y en general 
en suelos bastante sueltos
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10.- TEORIA DE CAPACIDAD DE CARGA DE PRANDTL (1921)
Consideraciones:
a) Se supone una fundación rígida
b) Penetra un suelo blando
c) La fundación es lisa en el contacto suelo-fundación
d) Esta colocada en la superficie del terreno
e) El suelo es homogéneo, isotrópico y sin peso.
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10.- TEORIA DE CAPACIDAD DE CARGA DE PRANDTL (1921)
Zonas que se forman en el suelo cuando se produce la falla:
• En el momento de la falla, la cuña I empuja y aparta las zonas II y III, lo que 
desarrolla resistencia al esfuerzo cortante a lo largo de las superficies adef y 
bde`f`
• Si se supone constante la cohesión la resistencia al corte a lo largo de las 
superficies de falla es:
s=c + s Tan f
• Por lo que la capacidad de carga última para cualquier suelo es:












 1
2
452 f
f
f
Tan
U eTan
Tan
c
Nccq
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11. Teoría de Reissner (1924)
Fundamentos:
Agregó un factor de corrección a la ecuación de Prandtl para tomar en
consideración la resistencia al corte inducida por la sobrecarga











 f






f


f
 f 1e
2
45Tan)2/45(Tan
2
B
Tan
c
q Tan2U
NqNccqU s












 f
f TaneTanNq
2
452
fTan
)Nq(Nc
1
1
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12. Teoría de Capacidad de Carga de Terzaghi 
• Extendió la teoría de Prandtl para tomar en consideración:
• El peso del suelo
• Fricción entre la fundación y el suelo
• Profundidad de la cota de fundación
• Terzaghi consideró una zapata contínua (L=∞) de superficie rugosa
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12. Teoría de Capacidad de Carga de Terzaghi 
• Falla General por Corte:
• Arenas densas o suelo cohesivo firme
• Utilizando el análisis de equilibrio, Terzaghi expresó, la capacidad de carga 
última como:
• Fundaciones Corridas o Losa de Fundación
 NB
2
1
NqNcq qCU
donde:
C = Cohesión del suelo
 = peso específico del suelo
q =  Df
Nc, Nq, N = factores de capacidad de carga adimensionales
en función de f
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12. Teoría de Capacidad de Carga de Terzaghi 
)1Nq(ctg1
)2/4/(Cos2
e
ctgNc
2
Tan)2/75.0(2










f
f
f
ff
)2/45(Cos2
e
Nq
2
Tan)2/75.0(2
f
ff




f






f


Tan1
Cos
K
2
1
N
2
p
Kp = Coeficiente de Empuje Pasivo
Se obtiene utilizando métodos numéricos o gráficos 
de cálculo de empuje de tierras
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12. Teoría de Capacidad de Carga de Terzaghi 
• Fundaciones Cuadradas
 NB4.0NqNc3.1q qCU
donde:
B = Diámetro de la fundación
 NB3.0NqNc3.1q qCU
donde:
B = Dimensión de cada lado
• Fundaciones Circulares
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12. Teoría de Capacidad de Carga de Terzaghi 
• Falla Local por Corte:
• Suelos Granulares Sueltos, suelos cohesivos blandos
• c’ = 2/3 c
• Tan f’ =2/3 Tan f

'
q
'
C
'
U NB
2
1
NqNc
3
2
q
Donde:
N’c, N’q, N’ = factores de capacidad de carga modificados
• Fundaciones Corrida o Losa de Fundación
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12. Teoría de Capacidad de Carga de Terzaghi 
• Fundaciones Cuadradas

'
q
'
C
'
U NB4.0NqNc867.0q 
donde:
B = Diámetro de la fundación

'
q
'
C
'
U NB3.0NqNc867.0q donde:
B = Dimensión de cada lado
• Fundaciones Circulares
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13. Modificación De Las Ecuaciones Por Nivel Freático 
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13. Modificación De Las Ecuaciones Por Nivel Freático 
• CASO I: 0 ≤ D1 ≤ Df
• q = sobrecarga efectiva
• q = D1 + D2 (sat – w) 
• donde:
• sat = Peso específico saturado del suelo
• w = Peso específico del agua
•  pasa a ser ` en el último término de las ecuaciones
• ` = sat – w
• CASO II: 0< d ≤ B
• q =  Df
•  pasa a ser  en el último término de las ecuaciones
•  = ` + d/B ( - `)
• CASO III: d > B
• No afecta la capacidad de carga última
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14. Ecuación General de la Capacidad de Carga 
• Ecuaciones anteriores son únicamente para fundaciones continuas cuadradas 
y circulares.
• No se aplican a fundaciones rectangulares
• No toman en cuenta la resistencia al cortante a lo largo de la superficie de 
falla en el suelo arriba del fondo de la fundación.
• Solo se está considerando cargas verticales y pueden ser inclinadas
• No se considera la excentricidad de las cargas
• Meyerhof (1963) propuso la siguiente ecuación:
qu= c Nc Fcs Fcd Fci + q Nq Fqs Fqd Fqi +1/2  B N Fs Fd Fi
• donde:
• c = cohesión
• q = esfuerzo efectivo al nivel del fondo de la fundación
•  = peso específico del suelo
• B = ancho o diámetro de la fundación
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14. Ecuación General de la Capacidad de Carga 
• Fcs,Fqs,Fs = Factores de forma
• Fcd, Fqd, Fd = Factores de profundidad
• Fci, Fqi, Fi = Factores por inclinación de la carga
• Nc, Nq, N = Factores de capacidad de carga
• Factores de capacidad de carga
• Reissner (1924)
• Nc = (Nq-1) cot f Prandtl (1921)
• N  2 (Nq+1) Tan f Caqout y Kerisel (1953)
Vesiq (1973)
ff TanetanNq 






2
452
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14. Ecuación General de la Capacidad de Carga 
• Factores de Forma (DeBeer, 1970 y Hansen, 1970)
• Factores de Profundidad (Hansen, 1970)
Condición a: Df/B ≤ 1 ó Df ≤ B
Nc
Nq
L
B
Fcs  1 fTan
L
B
Fqs  1
L
B
4.01sF 
B
Df
.Fcd 401
B
Df
)Sen(TanFqd 2121 ff 
1dF
40
14. Ecuación General de la Capacidad de Carga 
• Condición b: Df/B > 1 ó Df >B
• Factores de Inclinación (Meyerhof, 1963 y Hanna y Meyerhof, 1981)
b = Inclinación de la carga sobre la cimentación con
respecto a la vertical
• Nivel Freático: se debe aplicar las mismas consideraciones vistas con 
la teoría de Terzaghi.






 
B
Df
Tan4.01Fcd 1






 
B
Df
Tan)Sen(TanFqd 12121 ff
1dF
2
90
1 






º
º
FqiFci
b
2
1 






º
º
iF
f
b

41
15. Fundaciones Cargadas Excentricamente 
• Ocurre cuando:
• Existe un momento aplicado
• La columna en sí esta fuera del centro de la base
• La distribución de presiones no es uniforme
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15. Fundaciones Cargadas Excentricamente 
• donde:
• Q = Carga Vertical Total
• M = Momento sobre la cimentación
• e = M/Q
• Distribución de la presión Nominal
• Caso I: e < B/6
• Caso II: e = B/6
qmin=0
• Caso III: e > B/6
qmin sería negativo qmin=0
)eB(L
Q
qMAX
23
4









B
e
LB
Q
LB
M
LB
Q
qMAX
6
1
6
2







B
e
LB
Q
LB
M
BL
Q
qMIN
6
1
6
 -
2
LB
Q
qMAX
2

43
16. Método del Area efectiva (Meyerhof, 1953) 
1.- Dimensión efectiva de la cimentación
B’ = ancho efectivo = B - 2e
L’ = largo efectivo = L
2.- Determinar la capacidad de carga última
q’u = c Nc Fcs Fcd Fci + q Nq Fqs Fqd Fqi + ½  B’ N Fs Fd Fi
Fcs Fqs Fs se calculan con las dimensiones efectivas (forma)
Fcd Fqd Fd se calcula con la dimensión B (profundidad)
3.- La carga última total que la cimentación puede soportar es:
Qult = q’u (B’) (L’)
donde A’ = B’ L’
4.- El factor de seguridad contra la falla por capacidad de apoyo es
FS = Qult / Q
5.- Verificar el factor de seguridad respecto a q max
FS = q’u / qmax
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17. Excentricidad en dos direcciones (Aproximación)
1. Dimensión efectiva de la cimentación
B’ = ancho efectivo = B - 2eB
L’ = largo efectivo = L-2eL
2. Determinar la capacidad de carga última
q’u = c Nc Fcs Fcd Fci + q Nq Fqs Fqd Fqi + ½  B’ N Fs Fd Fi
Fcs Fqs Fs se calculan con las dimensiones efectivas (forma)
Fcd Fqd Fd se calcula con la dimensión B y L (profundidad)
3. La carga última total que la cimentación puede soportar es:
Qult = q’u (B’) (L’)
donde A’ = B’ L’
4. El factor de seguridad contra la falla por capacidad de apoyo es
FS = Qult / Q
5. Verificar el factor de seguridad respecto a q max
FS = q’u / qmax
45
18. Excentricidad en dos direcciones 
46
18. Excentricidad en dos direcciones 
ult
y
B
Q
M
e 
ult
x
L
Q
M
e  ''
uult AqQ 
ids
'
qiqdqsqcicdcsc
'
u FFFNB21FFFqNFFFcNq 
''' LBefectivaAreaA 
Fcs Fqs Fs se calculan con las dimensiones efectivas (forma)
Fcd Fqd Fd se calcula con la dimensión B y L (profundidad)
Al determinar A’ B’ L’ pueden presentarse los siguientes casos:
Dimensión efectiva de la cimentación
B’ = ancho efectivo = B - 2eB
L’ = largo efectivo = L-2eL
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18. Excentricidad en dos direcciones 
Caso II : eL/L < 0.5 y 0<eB/B <1/6
B)LL()2/1('A 21 
FiguraLyL 21 
)mayorseaqueel(LoL
'A
'B
21

)mayorseaqueel(LoL'L 21
48
18. Excentricidad en dos direcciones 







B
e3
5.1BB B1
Caso I : eL/L ≥ 1/6 y eB/B ≥ 1/6
El área efectiva es A’=(1/2) B1L1







B
e3
5.1LL L1
'L
'A
'B 
11 LoBensionesdim
doslasdemayor'L 
49
18. Excentricidad en dos direcciones 
Caso II : eL/L < 0.5 y 0<eB/B <1/6
50
18. Excentricidad en dos direcciones 
Caso III : eL/L < 1/6 y 0<eB/B <0.5
L)BB(2/1'A 21 
FiguraByB 21 
L
'A
'B 
L'L 
51
18. Excentricidad en dos direcciones 
Caso III : eL/L < 1/6 y 0<eB/B <0.5
52
18. Excentricidad en dos direcciones 
Caso IV : eL/L < 1/6 y eB/B < 1/6
)LL)(BB)(2/1(BL'A 222 
L
'A
'B 
L'L 
FiguraLyB 22 
53
18. Excentricidad en dos direcciones 
Caso IV : eL/L < 1/6 y eB/B < 1/6
54
18. Excentricidad en dos direcciones 
Caso V : Cimentación Circular
'B
'A
'L Figura'By'A 
55
19. Otros Factores de Corrección 







 

f


TanN
F1
FF
c
b
bcb
gbidsqgqbqiqdqsqcgcbcicdcscu FFFFFBN)21(FFFFFqNFFFFFcNq 
Inclinación de la Base (α)
2
bqb )Tan1(FF f 
Inclinación del terreno (D)
Válida para D ≤ f/2, si no se debe realizar un estudio de estabilidad del talud.
2
gqg )Tan1(FF fD  





 

f


TanN
F1
FF
c
g
gcg
D
56
20. Variables y Factores de la Capacidad de Carga 
• Forma y tamaño de la fundación
• Profundidad de la cota de fundación
• Inclinación y excentricidad de las cargas
• Compresibilidad del suelo
• Posición del nivel freático
• Rata de aplicación de la carga
• Inclinación de la superficie del terreno
• Inclinación de la fundación
• Rugosidad de la base de la fundación
• Heterogeneidad del terreno
• Una solución que tome en cuenta todas estas variables no ha sido 
desarrollada hasta la fecha.
57
21. Aplicabilidad de las ecuaciones anteriores 
• Suelos incompresibles
• Falla General por capacidad de carga
• No existen soluciones en la ecuación general de carga que tomen en cuenta la
falla local o por punzonado.
• Falla por corte Terzaghi sugirió empíricamente
c`=(2/3)c Tan f`= (2/3)Tanf
• No se debe diseñar fundaciones que experimenten falla por corte local o de 
punzonado especialmente en arenas.
• Se debe compactar el suelo hasta una densidad de modo que la falla por corte 
sea general.
• Capacidad de carga última neta es qneta = qu-q donde q= Df
• Qneta = qneta x Area
58
22. Suelos Estratificados: Suelo Fuerte Sobre Suelo Débil 
Caso I: La profundidad H es relativamente pequeña comparada con el ancho B
• Superficie de falla por cortante de punzonamiento en la capa superior
• Falla por cortante general en el estrato inferior
59
22. Suelos Estratificados: Suelo Fuerte Sobre Suelo Débil 
Caso II: La profundidad H es relativamente grande
• Superficie de falla en el estrato superior
60
22. Suelos Estratificados:Suelo Fuerte Sobre Suelo Débil 
donde B = ancho de la cimentación
Ca = fuerza adhesiva
Pp = fuerza pasiva por unidad de longitud de las caras aa’ y bb’
qb = capacidad de carga del estrato inferior de suelo
qt = capacidad de carga del estrato superior de suelo
d = inclinación de la fuerza pasiva Pp respecto a la horizontal
t1
pa
bu qH
B
)SenPC(2
qq 

 
d
t1
1sf2
1
a
bu qH
B
tanK
H
D2
1
L
B
1H
B
Hc2
L
B
1qq 





























 
f

donde ca = adhesión
Ks = coeficiente de corte por punzonamiento
61
22. Suelos Estratificados: Suelo Fuerte Sobre Suelo Débil 
donde q1 = capacidad de carga ultima sobre un estrato homogéneo 1
q2 = capacidad de carga ultima sobre un estrato homogéneo 2
62
22. Suelos Estratificados: Suelo Fuerte Sobre Suelo Débil 
donde: Nc(1),N(1) = factores de capacidad de carga para el ángulo f1
Nc(2),N(2) = factores de capacidad de carga para el ángulo f2
Fcs(1), Fqs(1), Fs(1) = Factores de forma capa superior de suelo
Fcs(2), Fqs(2), Fs(2) = Factores de forma capa inferior de suelo
)2(s)2(2)2(qs)2(qf1)2(cs)2(c2b FBN)2/1(FN)HD(FNcq 
)1(s)1(1)1(qs)1(qf1)1(cs)1(c1t FBN)2/1(FN)D(FNcq 
Casos especiales
1. Estrato superior es arena fuerte (c1=0) y el estrato inferior es arcilla suave
saturada (f2=0)
2. Estrato superior es arena mas fuerte y el estrato inferior es arena mas débil
(c1=0, c2=0)
3. Estrato superior es arcilla saturada mas fuerte (f1=0) y el estrato inferior es
arcilla saturada mas débil (f2=0)
63
22. Suelos Estratificados: Suelo Fuerte Sobre Suelo Débil 
)HD(c14.5
L
B
2.01q f12b 






)1(s)1(1)1(qs)1(qf1t FNB
2
1
FNDq 
1. Estrato superior es arena fuerte (c1=0) y el estrato inferior es arcilla suave
saturada (f2=0)
tf1
1sf2
12u qD
B
tanK
H
D2
1
L
B
1Hc14.5
L
B
2.01q 




 f



















)1(1
2
1
2
NB5.0
c14.5
q
q


64
22. Suelos Estratificados: Suelo Fuerte Sobre Suelo Débil 
2. Estrato superior es arena mas fuerte y el estrato inferior es arena mas débil
(c1=0, c2=0)
)1(1
)2(2
1
2
N
N
q
q





t1
1sf2
1
)2(s)2(2)2(qs)2(qf1u
qH
B
tanK
H
D2
1
L
B
1H
FNB
2
1
FN)HD(q





 f



















 
)1(s)1(1)1(qs)1(qf1t FBN
2
1
FNDq 
65
22. Suelos Estratificados: Suelo Fuerte Sobre Suelo Débil 
3. Estrato superior es arcilla saturada mas fuerte (f1=0) y el estrato inferior es
arcilla saturada mas débil (f2=0)
1
2
1
2
c
c
q
q

f11t Dc14.5
L
B
2.01q 






tf1
a
2u qD
B
Hc2
L
B
1c14.5
L
B
2.01q 


















66
23. Estratos de Cualquier Tipo 



i
nn2211
prom
H
Hc.......HcHc
c







 



i
nn22111
prom
H
TanH.......TanHTanH
Tan
fff
f
BHi 
donde: ci = cohesión del estrato de espesor Hi, puede ser cero
fi = ángulo de fricción interna del estrato i, puede ser cero
67
24. Factores que influyen en la selección del Factor de Seguridad 
• Magnitud de los daños que se pueden ocasionar de ocurrir una falla (pérdidas
de vidas, daños de la propiedad, etc) .
• Vida útil de la estructura a construirse (Temporal vs. Permenente)
• Tipo de Fundación
• Tipo de suelo (cohesivos vs. granulares)
• Grado de homogeneidad de las condiciones del subsuelo (homogéneo vs.
Errático)
• Confiabilidad de los datos del suelo
• Precisión de los procedimientos utilizados en el análisis y diseño de las
fundaciones.
• Precisión y confiabilidad de las cargas que actuarán sobre las fundaciones
• Posibilidad de que se produzcan cambios ambientales después de la
construcción, tales como inundaciones, fluctuaciones del nivel freático,etc
68
25. Factores de Seguridad 
Categoría
Estructura
Típica
Características 
de la categoría
Exploración
Completa Limitada
A
Puentes de 
ferrocarril, 
Almacenes, 
Silos, Muros de 
Contención
Carga máxima de 
diseño ocurre con 
frecuencia, 
consecuencias 
desastrosas si 
falla
3,0 4,0
B
Puentes viales, 
Edificios 
livianos 
industriales o 
públicos
Carga máxima de 
diseño puede 
ocurrir 
ocasionalmente, 
consecuencias 
serias si falla
2,5 3,5
C
Edificios de 
apartamento y 
oficinas
Carga máxima de 
diseño poco 
probable de 
ocurrir
2,0 3,0
69
26. Compresibilidad del Suelo 
• Para considerar la falla local por corte Vesic (1973) tomo en cuenta la
compresibilidad del suelo, ya que representa el cambio en el modo de falla.
• La ecuación general de capacidad de carga para cargas verticales, en forma
simplificada se puede expresar de la siguiente forma:
• Donde Fcc, Fqc y Fc son los factores de compresibilidad del suelo
Pasos para calcularlos:
1.Calcular el Indice de rigidez Ir del suelo a una profundidad B/2 del fondo de la
cimentación
donde : G = Modulo de Cortante del suelo
q’= Presión efectiva de sobrecarga a una profundidad Df+B/2
cdsqcqdqsqcccdcscu FFFNB
2
1
FFFNqFFFNcq 
f

Tanqc
G
I
,r
70
26. Compresibilidad del Suelo 
2. Calcular el Indice de rigidez critico Ir(cr)
3. Si Ir ≥ Ir(cr) entonces Fcc= Fqc = Fc =1
Si Ir < Ir(cr)

















 f







2
45cot
L
B
45.030.3exp
2
1
I )cr(r












f
f
f






Sen1
)I2)(logSen07.3(
Tan
L
B
6.04.4expFF rqcc
71
26. Compresibilidad del Suelo 
72
26. Compresibilidad del Suelo 
Para f = 0
Para f > 0
)I(Log60.0
L
B
12.032.0F rcc 














f


TanN
F1
FF
q
qc
qccc