La capacidad de soporte del suelo es su capacidad para resistir la falla del corte y el asentamiento excesivo bajo presiones de rodamiento de fundamentos.

La capacidad de carga de las bases poco profundas en el suelo depende principalmente de los siguientes factores:

• Ancho del área de rodamiento (B)
• Longitud del área de rodamiento (L)
• En cuanto a las propiedades mecánicas (do')
• Ángulo de fricción interna del suelo (Fi)
• Peso unitario del suelo (C)
• Inclinación de carga o momentos aplicados a la estructura
• Inclinación de la base o de tierra
• Presencia en la capa freática

Una base es el elemento estructural que transfiere la carga de un edificio o estructura al suelo, Garantizar la estabilidad y prevenir un asentamiento excesivo, inclinación, o colapsar.

Las bases se pueden clasificar ampliamente en tipos poco profundos y profundos, dependiendo de la profundidad a la que se colocan en relación con la superficie del suelo y el método de transferencia de carga. Puedes leer sobre diferentes tipos de cimientos en esta publicación.

La teoría de la capacidad de carga discutida en esta página es particularmente para bases superficiales.. Según Terzaghi, Las bases poco profundas son aquellas donde la profundidad debajo de la superficie del suelo de la base es menor o igual a su ancho. Otras investigaciones han sugerido que las bases con una profundidad de 3 a 4 veces el ancho de la fundación también puede considerarse superficial (EL).

La máxima capacidad de rodamiento del suelo es la presión de soporte que puede resistir antes de la falla sin la consideración de ningún factor de seguridad..

A lo largo de los años, se han desarrollado varios métodos diferentes para calcular la capacidad de carga. Estos métodos se basan en las pruebas y, a medida que ha pasado, se han agregado más parámetros a la ecuación general de la capacidad de carga para tener en cuenta los efectos que pueden reducir o aumentar la capacidad de carga de una base.

Dado que estos son todos los métodos de estimación de una capacidad de soporte del suelo, ninguno es necesariamente correcto o incorrecto y todos son útiles para revisar los cálculos de la capacidad de carga. En casos en los que hay inclinaciones de carga o inclinaciones en la base de la estructura, Puede ser más adecuado utilizar un método que pueda explicar las reducciones debido a estos efectos.

Los métodos de capacidad de carga más comunes que se pueden utilizar para estimar la capacidad de carga son:

• Terzaghi
• Meyerhoff
• Hansen
• vesico

El análisis de elementos finitos también puede ser una herramienta apropiada para estimar la capacidad de carga del suelo, sin embargo, construir dicho modelo a menudo requiere muchos parámetros adicionales, como el módulo de Young del suelo y la relación de Poisson, y requiere mucho tiempo para analizar en comparación con los métodos analíticos.

Para comparar los diferentes métodos y su sensibilidad con un determinado parámetro, podemos realizar un análisis de sensibilidad. Por ejemplo, en el gráfico debajo de la capacidad de rodamiento se compara para diferentes valores de fricción para que podamos ver cuán sensible es cada método para el parámetro. Según el gráfico, podemos elegir qué valor es el más apropiado para la capacidad final.

La teoría de la capacidad de carga de Terzaghi fue la primera teoría integral para calcular la capacidad de carga de las bases superficiales y todavía se usa ampliamente hoy en día.

La fórmula de Terzaghi calcula la máxima capacidad de carga (que) de una fundación, Incorporación de parámetros de resistencia del suelo como la cohesión, unidad de peso, y el ángulo de fricción interna. La ecuación general para una tira es:

• q_tu= C N_c+Q N_q+0.5 C B N_C

dónde:

• c es la cohesión del suelo,
• Q es la presión de sobrecarga o el recargo en el nivel de la base,
• γ es el peso unitario del suelo,
• B es el ancho de la fundación,
• norte_c, norte_q, y N_C son los factores de capacidad de carga que dependen del ángulo de fricción del suelo (ϕ).

Usando la teoría de Terzaghi, consideremos los siguientes detalles de la base:

• El ancho de la base es 0.5 m
• La base del suelo es arena con una cohesión de 0 kPa, ángulo de fricción de 30 grados y peso unitario de 18 kN / m3
• La profundidad de la base es 0 m

primero, Podemos buscar una mesa para obtener los factores de capacidad de carga de Terzaghi para un ángulo de fricción interna de 30 grados. De esto, obtenemos eso nc = 37.16, NQ = 22.46 y nγ = 19.13.

Luego podemos conectar nuestros valores a la ecuación de capacidad de rodamiento

que = 0 * 37.16 + 0 * 22.46 +0.5 * 18 * 0.5 * 19.13 = 86 kPa

Podemos realizar este cálculo mucho más rápido con la calculadora de capacidad de soporte de SkyCiv, ya que no tendremos que buscar ningún valor de las tablas ni combinar los valores nosotros mismos. Esto es más cierto con los otros métodos para la capacidad de soporte, como la capacidad de soporte de Meyerhof, que tiene parámetros adicionales..

Una de las formas más fáciles de aumentar la capacidad de soporte de una base es el aumento de las dimensiones base para distribuir mejor la carga.

Duplicar un ancho de pie puede duplicar la capacidad de carga, pero al mismo tiempo también significa que cualquier carga puntual se extiende sobre un área más grande, disminuyendo así la presión del rodamiento ejercida por la estructura. Entonces, aumentando un ancho de pie por un factor de 2 puede dar como resultado un beneficio de utilización 4x.

Otros métodos comunes para aumentar la capacidad de soporte pueden involucrar:

• Eliminar material inadecuado de la base y colocar el relleno de ingeniería (puede aumentar las propiedades del material y reducir la incertidumbre en los parámetros del material)
• Poner el equilibrio más abajo en el suelo (El peso del suelo adyacente ayuda a resistir la falla del rodamiento)
• Levantando terreno si es desigual (puede eliminar los factores de reducción necesarios para un terreno desigual)
• Uso de un rodillo para compacto material debajo de una base (puede aumentar las propiedades del material)

Otra solución apropiada podría ser usar la calculadora de capacidad de soporte de SkyCiv que no adopta un enfoque conservador en los cálculos, sino que calcula la capacidad de carga con una alta precisión. Al permitir a los usuarios evaluar diferentes métodos de capacidad de carga y métodos de diseño, el diseñador puede elegir el método apropiado menos conservador.

La máxima capacidad de soporte debe reducirse para tener en cuenta la variabilidad en la resistencia del suelo. Dependiendo del estándar, esta reducción puede aplicarse utilizando un solo factor de reducción geotécnica (AS 5100, Eurocódigo 7 DA2) o reduciendo diferentes factores del suelo por separado y usándolos para calcular la capacidad de carga (AS 4678, Eurocódigo 7 DA1-2, DA3). Esta es la capacidad de soporte de diseño.

Las cargas se tienen en cuenta de acuerdo con los estándares de diseño que se compararán con la capacidad de diseño.

La capacidad de soporte de diseño se utiliza en el diseño de estado límite (LSD) o diseño de factores de carga y resistencia (LRFD).

Los cálculos para la capacidad de soporte de diseño dependen del estándar que se utiliza.

Donde se utilizan los factores de reducción de material (AS 4678, Eurocódigo 7 DA1-2, DA3) Estos se aplican a los parámetros del suelo primero antes de que se haya producido otros cálculos.. La capacidad de soporte de diseño se puede calcular con métodos como los cálculos de la capacidad de soporte de Terzaghi.

Alternativamente, Si los factores de reducción del material son 1 Y tenemos un solo factor para reducir nuestra capacidad de rodamiento, simplemente podemos calcular la capacidad de carga final y multiplicarla por nuestro factor de reducción geotécnica (AS 5100) o divídalo por nuestro factor parcial de seguridad (EC7 DA2).

Tomemos las propiedades no factadas de nuestro ejemplo anterior con un C '= 0 kPa, Φ '= 30 grados y γ = 18 KN/M3 y calcule la capacidad de soporte de diseño basada en los siguientes factores de seguridad parciales según lo definido por M2 de EC7:

• C_Φ = 1.25
• C_do' = 1.40
• C_C = 1.00

Podemos calcular nuestro diseño de propiedades del suelo como C '= 0 kPa, Φ '= 30 grados y γ = 18 kN / m3

• φ '= Tan-1( broncearse(30) / 1.25) = 24.8 grados
• c '= 0 * 1.40 = 0 kPa
• γ = 1.00 * 18 = 18 kN / m3

Luego podemos buscar los factores de capacidad de carga de Terzaghi para un ángulo de fricción interna de 24.8 grados. De esto obtenemos eso nc = 24.75, NQ = 12.43 y nγ = 9.46.

Luego podemos conectar nuestros valores a la ecuación de capacidad de rodamiento

• q_d = 0 * 24.75 + 0 * 12.43 +0.5 * 18 * 0.5 * 9.46 = 42.6 kPa

Si en cambio no tuviéramos factores de reducción de material, sino un solo factor para reducir nuestra capacidad de carga, calcularíamos la capacidad final de carga de 86 KPA primero como lo hicimos anteriormente.

Para el AS 5100.3 cálculo, Luego podríamos multiplicarnos por nuestro factor de reducción geotécnica φG . Por ejemplo, Si tuviéramos un factor de reducción geotécnica de 0.5 Obtendríamos una capacidad de diseño de diseño como:

• q_d =f_gramo * q_tu = 0.5 * 86 = 43 kPa

Para el cálculo de la EC7 DA2, Tomaríamos nuestra capacidad de carga final y la dividiríamos con nuestro factor de reducción parcial γRV. Si tomamos el factor parcial R2 de 1.4 Nuestro cálculo se convertiría:

• q_d = Q_tu / C_RV = 86 / 1.4 = 61.4 kPa

Todas las capacidades de soporte de diseño deberían compararse con la presión de la combinación de carga de la carga de diseño para las combinaciones de carga respectivas requeridas por el estándar. No podemos decir cuál de estos métodos de diseño es más crítico basado únicamente en la capacidad de soporte de diseño, ya que aún no hemos considerado nuestros factores de carga..

La capacidad de carga permitida se refiere a la capacidad final de carga reducida por algún factor de seguridad cuando se usa un ASD (Diseño de estrés permitido) enfoque en lugar de un enfoque LRFD.

Se especifica la capacidad de carga permitida sobre la capacidad de servicio o las cargas de trabajo en lugar de las cargas factorizadas. Dado que representa tanto la variabilidad de la carga como la variabilidad de la resistencia del material, generalmente será menor que la capacidad de soporte de diseño producida por los métodos de diseño LRFD.

Por ejemplo, una base con una presión de trabajo de 100 KPA tendrá una capacidad de carga suficiente si el suelo tiene una capacidad de carga permitida no menor que 100 kPa.

Para calcular la capacidad de carga permitida, simplemente reducimos la capacidad final de carga por nuestro factor de seguridad. Este factor de seguridad es variable en diferentes estándares y directrices, pero generalmente varía de un valor de 2 a 3.

Si tomamos la capacidad de rodamiento final anterior de 86 KPA que calculamos y también consideramos un factor de seguridad de 2 Entonces nuestra capacidad de carga permitida sería 86 / 2 = 43 kPa. Esto supone que no necesitamos factorizar nuestras propiedades del material.. En Eurocódigo 7 Para el enfoque de diseño 2 Por ejemplo, no necesitaríamos tener en cuenta las fortalezas del material y reduciríamos la capacidad final de soporte por un factor de 1.4.

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