El documento trata sobre el diseño de cimentaciones en ingeniería civil, enfatizando la capacidad de carga y los asentamientos estructurales tolerables como requisitos críticos. Se detallan las fórmulas y teorías para calcular la capacidad de carga de diversos tipos de cimentaciones, así como factores de seguridad en función de la certeza sobre las condiciones del subsuelo. Además, se compara la capacidad de carga admisible entre diferentes métodos de diseño, concluyendo que el modelo de Meyerhof ofrece resultados más confiables que el de Terzaghi.

1. UAP
UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL
CAPACIDAD DE CARGA
(MEYERHOF)
Tacna - Perú
2011
MBA ING° MARTIN PAUCARA ROJAS

2. La elección de los criterios normativos del diseño de
cimentaciones, tipo de cimientos, su profundidad y
carga permisible o carga de apoyo, suele ser un
proceso repetitivo.
Para que brinden un apoyo adecuado, todas las
cimentaciones deben cumplir dos requisitos
simultáneos:
a) Capacidad de carga por apoyo adecuada
cimentación.
b) Asentamientos estructurales tolerables.
Aunque relacionados, estos dos requisitos no se
satisfacen automáticamente al mismo tiempo.

3. Una cimentación con insuficiente capacidad de
apoyo también se asienta excesivamente; pero
lo mismo puede sucederle a una cimentación
con capacidad adecuada.
Por tanto, los dos factores, capacidad de carga,
o apoyo, y asentamiento, deben ser revisados
para basar el diseño de los cimientos en la
condición que resulte crítica.

4.  Investigar y calcular las secciones de los
cimientos corridos y las secciones de las
zapatas en suelos cohesivos y no
cohesivos.
 Hallar y formular correlación entre:
› Los factores de capacidad de carga, Nc,
Nq y Ng
› ϕ (ángulo de fricción interna) por medio
de tablas o ábacos ya existentes.

5. DISEÑO DE CIMENTACIONES
Determinar la capacidad de carga
inherente al tipo o tipos de
cimentación posibles, dadas las
condiciones del subsuelo y los
requisitos estructurales del
proyecto.
Reducir las capacidades últimas
de carga calculadas
multiplicándolas por un factor de
seguridad de 2 a 3. El factor de
seguridad más alto se utiliza donde
se tiene menor certeza acerca de
las condiciones del subsuelo.

6. La capacidad de carga es una
característica de cada sistema de suelo
cimentación, y no sólo una cualidad
intrínseca del suelo. Los distintos tipos de
suelo difieren en capacidad de carga,
pero también ocurre que en un suelo
específico dicha capacidad varía con el
tipo, forma, tamaño y profundidad del
elemento de cimentación que aplica la
presión, puede ser determinado
utilizándose una teoría en la cual se
postula un mecanismo de falla y se
determina la tensión (qu) en términos de
la resistencia al corte del suelo movilizada
en la falla y de la geometría del problema.

7. ESTADO LÍMITE ÚLTIMO
qf – Tensión para lo cual se produce la
falla por corte del suelo.
qs = qu
ESTADO LÍMITE DE SERVICIO
qadm – Tensión admisible. Sin riesgo de
falla o de asentamientos excesivos.
qadm = qu/FS
FS = 3 a 5 generalmente se utiliza 3.5

8. Terzaghi & Peck (1948):
incluyendo la colaboración
del peso del suelo.
Cimentación continua
(corrida) de ancho B, rugosa,
con Df=0 y sin sobrecarga.
Medio rígido plástico,
homogéneo, friccional (c=0),
peso (g) y mecanismo de
falla simplificado. La
Ecuación General de
Capacidad de Carga para
fundación continua de
ancho B a una profundidad
Df es:

9. qu= c. Nc+ gsup. Df. Nq+ (1/2). ϒ´. B. Nϒ
c. = cohesión del suelo
gsup.= peso específico del suelo
Df = profundidad del nivel de cimentación
B = ancho de la cimentación
Donde Nc, Nq y Ng son FACTORES DE CAPACIDA
DE CARGA que dependen únicamente del ángulo
de fricción (f).

10. Para que se produzca el
mecanismo de FALLA
GENERALIZADA, el suelo
debe tener un
comportamiento “rígido”
(tipo C1 en Figura). Válido
para suelos granulares
densos y arcillas firmes
sobre consolidadas.
Para que se produzca el
mecanismo de FALLA
GENERALIZADA, el suelo
debe tener un
comportamiento
“rígido” (tipo C1 en
Figura). Válido para
suelos granulares densos
y arcillas firmes sobre
consolidadas.
Para tener en cuenta la
FALLA LOCALIZADA,
para tener en cuenta la
FALLA LOCALIZADA ver
Reducir los parámetros resistentes:
c´ = 2/3. c

11. qf= 2/3.c. N´c+ gsup. Df. N´q+ (1/2). ϒ´. B. N´ϒ

13. ϒ ϒ
ϒ ϒ
ϒ ϒ
Cimientos Corridos
qf = 2/3.c. Nc´ + gsup.Df. Nq´ + (1/2). ϒ´.BN´ϒ
Zapata cuadrada:
qf = 0.867.c. Nc´ + gsup.Df. Nq´ + 0.4. ϒ´. BN´ϒ
Zapata circular:
qf = 0.867.c. Nc´ + gsup.Df. Nq´ + 0.3. ϒ´. BN´ϒ
En general, si se supone falla localizada hay que considerar los
factores de capacidad correspondiente.

14. D
F
G G
A B
B
45 - /2 45 - /2
45 - /2 45 - /2
J I
qu q = gDf
 
B
TEORIA DE LA CAPACIDAD DE CARGA
MEYERHOF
Las ecuaciones de Capacidad de Carga última
presentada por Terzaghi son únicamente para
cimentaciones continuas, cuadradas y circulares,
esta no se aplica para cimentaciones
rectangulares:
0 < B/L < 1

15. Tampoco considera la resistencia cortante a los largo de la
superficie de falla en el suelo, arriba del fondo de la
cimentación, asimismo no considera el que la carga pueda
estar inclinada; Meyerhof toma en consideración estos
factores y plantea la siguiente fórmula:
qu = C.Nc.Fcs.Fcd.Fci + q.Nq.Fqs.Fqd.Fqi + ½g B.Ng. Fgs .Fgd .Fgi
Donde:
Q = Df. g (profundidad X p.e)
C = cohesión
g = peso específico
B = ancho de cimentación (lado + corto)
d=B= diámetro de cimentación
Fcs. Fqs. Fgs = Factores de forma
Fcd. Fqd. Fgd = Factores de profundidad
Fci . Fqi. Fgi = Factor por inclinación de la carga
Nc, Nq, Ng. = Factor de Carga

16. FACTORES DE FORMA, PROFUNDIDAD Y POR
INCLINACIÓN DE LA CARGA
Factor Relación Fuente
Forma*
c
q
es
N
N
L
B
F 
 1

tan
1
L
B
Fqs


L
B
F s
4
.
0
1 

g
De Beer (1970)
Donde L = longitud de la cimentación (L>B)

17.  
B
D
sen
F
f
qd
2
1
tan
2
1 
 


1

d
Fg
B
D
F
f
cd
4
.
0
1 

Profundidad Condición (a): Df / B≤1
Hansen (1970)
  










B
D
F
f
cd
1
tan
4
.
0
1
 
B
D
sen
F
f
qd
1
2
tan
1
tan
2
1



 

1

d
Fg
EN RADIANES
Condición (b): Df / B>1

18. Inclinación
2
90
1 











qi
ci
F
F
2
1 











gi
F
Donde  = inclinación de la carga sobre la
cimentación con respecto a la vertical
Meyerhof (1963); Hanna
Y Meyerhof (1981)
El factor de Seguridad
FS
q
q u
adm

FS= 3.5

19. SEGÚN: TERZAGHI
SEGÚN: MEYERHOF
Material ф Peso Específico Nc Nq Nϒ
SP 29 1.7 27.86 16.44 19.34
Material ф Peso Específico N´c N´q N´ϒ
SP 29 1.7 18.03 7.66 3.76
DATOS:

20. q(ult) = 0.867 . C . N´c + ϒsup . Df . N´q + 0.4 ϒ . B . N´ϒ
Df (m) B (m)
q(ult)
Kg/cm2
q(adm)
Kg/cm2
qact
(Kg/cm2)
Calificación
1.80 1.50 2.82 0.81 0.75 VERDADERO
2.00 1.50 3.08 0.88 0.75 VERDADERO
SEGÚN: TERZAGHI

21. q = 1,80 m x 1700kg/m3
q = 3060 kg/m2
gB = 1700kg/m3 x 1.50 m
gB = 2,550 kg/m2
Datos:
q = Df x g
B = 1.50 m.
Df = 1.80 m.
g = 1700g/m3
Según tabla:
Nc = 27.86
Nq = 16.44
Ng = 19.34
CALCULAMOS:

22. Fqs = 1 + B/L tg q
Fqs = 1 + 1.50/1.50(tg29°
Fqs = 1.55
Fqd = condición: a). Df/B <= 1
b). Df > 1 => 1.8/1.5 = 1,2 > 1
=>
Fqd = 1+2 tg0(1-sen0)2 tg-1 (Df/B)
Fqd = 1 + 2tg 29°( 1- sen 29°)2 tg-1 (1.80/1.50)
Fqd = 1+ 2(0.55) (1-0.48)2 (0.88)
Fqd = 1+ 0.26
Fqd = 1.26
Fgs = 1 – 0.4 B/L
Fgs = 1 – 0.4 (1.50/1.50)
Fgs = 0.60 Fgd = 1
Fci = Fqi = ( 1 – /90°)2
Fci = Fqi = ( 1 – 0°/90°)2
Fqi = (1-0)2
Fqi = 1
Fgi = ( 1 – /q)2
Fgi = 1 – 0/29°)2
Fgi = (1 – 0)2
Fgi = 1

23. Finalmente: Reemplazamos los datos obtenidos.
q(ult) = C.Nc.Fcs.Fcd.Fci + q.Nq.Fqs.Fqd.Fqi + ½g B.Ng. Fgs .Fgd .Fgi
q(ult) = 3,060 Kg/m2 x 16.44 x 1.26 x 1 + ½ 2,550 Kg/m2 x 19.34 x 0.60 x 1 x 1
q(ult) = 63386.064 + 14795.1 = 78181.164 kg/m2
q(ult) = 7.82 kg/cm2
q(act) = 1,5 TN/m2 = 0.15 kg/cm2 x 5 pisos = 0.75 kg/cm2
q(adm) = 7.82 kg/cm2 /FS => 7.82/3.5 = 2.23 kg/cm2

24. Df (m) B (m)
q(ult)
Kg/cm2
q(adm)
Kg/cm2
qact
(Kg/cm2)
Calificación
1.80 1.50 7.82 2.23 0.75 VERDADERO
SEGÚN: MEYERHOF
q(ult) = C.Nc.Fcs.Fcd.Fci + q.Nq.Fqs.Fqd.Fqi + ½ϒ B.N ϒ. F ϒ s .F ϒ d .F ϒ i
q(act) = 1,5 TN/m2 = 0.15 kg/cm2 x 5 pisos = 0.75 kg/cm2
q(adm) = 7.82 kg/cm2 /FS => 7.82/3.5 = 2.23 kg/cm2

25. Df (m) B (m)
q(ult)
Kg/cm2
q(adm)
Kg/cm2
qact (Kg/cm2) Calificación
1.80 1.50 7.82 2.23 0.75 VERDADERO
1.80 1.50 2.82 0.81 0.75 VERDADERO
COMPARAMOS:
MEYERHOF
TERZAGHI

26. Se determinó una capacidad de carga admisible
para diseño de 0.84 Kg/cm2, para la cimentación
corrida. Para zapata cuadrada, q(ult) = 2.82 kg/cm2
y q(adm)= 0.81 Kg/cm2, para Zapata Circular, 0.85
Kg/cm2. Según Terzaghi y Peck se procede a la
determinación del valor de Capacidad de Carga
admisible para diseño. Para las mismas condiciones
de una zapata cuadrada según Meyerhof se obtiene
la q(ult) = 7.82 kg/cm2. Y q(adm)= 2.23 kg/cm2, para
diseño, se tiene que es mucho mayor que la carga
actuante, finalmente se puede indicar que es más
confiable y seguro.

27. Conociendo la Capacidad de Carga,
iniciaremos el diseño para toda obra de
construcción civil, sea de la envergadura que
sea a fin de conocer estratigráficamente el
suelo a ser trabajado, ver el nivel de
compactación si es una carretera, una
edificación o una losa deportiva.
Por lo demás todo ya se ha escrito o continua
escribiéndose, refiriéndonos a la información
mostrada, comprobada y obtenida; como esta
pequeña muestra que acabamos de enunciar.

28. TEXTO BASE
1.- Juárez Badillo y Rico Rodríguez. Mecánica de Suelos (tomo I y II).
Ed. Limusa – México 1985.
2.- J. Jiménez Solas. Geotecnia y Cimientos II. Ed. Rueda. Madrid.
1981.
BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA
1.- Carl Terzaghi y Ralf Peck. Mecánica de Suelos en la Ingeniería
práctica. Ed. Limusa – México 1987.
2. - Henri Cambefort. Geotecnia del Ingeniero. Ed. Editores Técnicos
Asociados S.A. Barcelona. 1975.
3.- J. Bowles. Manual de Laboratorio de Suelos. Ed. UNI – Lima 1990.
4. - William Lambe. Mecánica de Suelos. Ed. Limusa – México 1997.