Presión efectiva del suelo

Teoría DE ESFUERZOS

Distribución DE ESFUERZOS EN EL SUBSUELO
DEBIDO A CARGAS APLICADAS
Una cimentación tiene el trabajo de transferir las cargas de la estructura al suelo, cuando esto
sucede la presión o esfuerzo que la fundación entrega al terreno se distribuye en el medio
considerado (el suelo) y a su vez se disipa. Es por ello que acá se estudia como ocurre este
fenómeno en el terreno para diferentes tipos de cimentación

Esfuerzos geostáticos

Los esfuerzos en el interior de un suelo están producidos por las cargas exteriores aplicadas al mismo y por el peso del propio suelo. El sistema de esfuerzos debido a las cargas aplicadas
suele ser bastante complicado. El sistema de esfuerzos correspondiente al peso propio del
suelo también puede ser complicado. Sin embargo, existe un caso habitual en el que el peso
del suelo da lugar a un sistema de esfuerzos muy sencillo: cuando la superficie del terreno es
horizontal y cuando la naturaleza del suelo varía muy poco en dirección horizontal. Este caso
se presenta frecuentemente, en especial en suelos sedimentarios. En tal caso los esfuerzos
se denominan geostáticos.
a) Esfuerzos geostáticos verticales (ƒãv)
En el caso que acabamos de describir, no existen esfuerzos tangenciales sobre planos
verticales y horizontales trazados a través del suelo. De aquí que el esfuerzo vertical
geostático (ƒãv) a cualquier profundidad puede calcularse simplemente considerando el peso
de suelo por encima de dicha profundidad. Así pues, si el peso específico del suelo es
constante con la profundidad, se tiene:
ƒãv = ƒ× z
Donde z es la profundidad y ƒ× es el peso específico total del suelo. En este caso, el esfuerzo
vertical variara linealmente con la profundidad

Los esfuerzos geostáticos verticales (ƒãv) debidos al peso propio se transmiten en dos formas:
por la presión intergranular (presión efectiva ƒã), y por la presión ejercida en el agua de los
poros (presión de poros ƒÝ). De la presión efectiva, depende el grado de consolidación que
alcanza el suelo bajo las cargas, y la resistencia al corte de la masa. Cuando el suelo se halla
bajo el nivel freático, la presión total se reparte entre la intergranular y la del agua (presión de
poros) que satura el suelo. Si el suelo está seco, la resistencia depende sólo de la presión
intergranular.

b) Esfuerzos geostáticos horizontales ƒãh
La relación entre los esfuerzos horizontal y vertical se expresa por un coeficiente denominado
coeficiente de esfuerzo lateral o de presión lateral y se designa por el símbolo K.
Esta definición de K se aplica indiferentemente que los esfuerzos sean geostáticos o no.

Distribución DE ESFUERZOS DEBIDO A CARGAS APLICADAS EN EL SUBSUELO

La función de una fundación es la de transmitir al suelo todas las cargas que impone la
superestructura de una construcción. La forma como se realiza esta transferencia depende de
una gran diversidad de parámetros, entre los cuales se pueden mencionar:
1. La capacidad portante del suelo de fundación
2. La profundidad en la cual se ubica la base
3. El tipo y magnitud de las cargas impuestas
4. Las propiedades elásticas del suelo
5. La rigidez y tamaño de la fundación
6. El comportamiento de la superestructura
7. La presencia del nivel freático
El problema de determinar el estado tensional en el suelo de fundación adquiere fundamental
importancia, para no superar el límite de su resistencia ni la magnitud de las deformaciones y
asentamientos admisibles. El estado tensional en cada punto depende del peso de la masa
del suelo por encima del punto y de la totalidad de las cargas exteriores aplicadas en él. Por lo
tanto, un análisis de este tipo debe abarcar el conocimiento de:
a) El estado tensional debido al peso propio, tomando en cuenta el agua subterránea
b) La distribución de presiones de contacto entre el suelo y las fundaciones
c) El estado tensional en el subsuelo debido a las cargas impuestas por la bases

Esfuerzos Superficiales de Contacto (presiones de contacto)

Se generan en la superficie de contacto suelo-cimentación, es la reacción que ofrece el suelo
sobre la estructura de cimentación. Estas presiones nos permiten conocer todos los
elementos mecánicos mediante los cuales es posible diseñar estructuralmente a la
cimentación. Este esfuerzo es producto de una carga entre el área que se le aplica la carga.

Métodos PARA DETERMINAR LA Distribución DE ESFUERZOS EN EL SUBSUELO

Cuando se aplica una carga a una determinada profundidad en un estrato del suelo, los
esfuerzos producidos dentro de la masa del mismo, se distribuyen tanto en profundidad como
lateralmente. Su magnitud en los diferentes puntos del subsuelo puede determinarse
mediante:
1. Métodos aproximados de distribución de esfuerzos
2. Métodos basados en la Teoría de la Elasticidad