Capacidad Portante de Cimentaciones Superficiales
La pregunta primera de cualquier proyecto de cimentación superficial — zapata aislada, corrida o
losa — es cuánto peso puede soportar el suelo sin fallar por corte y sin asentamientos excesivos. La
respuesta se organiza en dos niveles: la capacidad portante última (qu, la presión que produce
la falla por corte generalizado) y la capacidad portante admisible (qadm = qu/FS, la presión de
trabajo, limitada además por los asentamientos). Esta herramienta calcula ambas con los tres métodos
clásicos — Terzaghi (1943), Meyerhof (1963) y Vesic (1973) — para zapata continua,
cuadrada y circular, en suelo cohesivo-friccional, con nivel freático opcional (factor de profundidad
del agua). Entrega la tabla comparativa de los tres métodos, el efecto del nivel freático y el chequeo
contra la carga de servicio — la secuencia que un revisor de memorias de cálculo espera.
Los tres métodos comparten la forma de la ecuación general (contribución de la cohesión, de la
sobrecarga y del peso del suelo) y difieren en los factores de capacidad Nc, Nq, Nγ y en los factores
de forma. La práctica regional suele usar Terzaghi con sus tablas clásicas o Meyerhof con la
profundidad; Vesic es el preferido cuando se quiere la formulación más completa. La diferencia entre
métodos de 10–30 % en qu es normal — por eso la tabla comparativa es parte del resultado, no un
adorno.
La ecuación general y los tres métodos
Para zapata corrida en suelo con c y φ, la capacidad última se escribe:
qu = c·Nc + q·Nq + ½·γ·B·Nγ
- Terzaghi (1943): Nc, Nq, Nγ tabulados; para zapata cuadrada usa 1,3·c·Nc y 0,4·γ·B·Nγ;
para circular, 1,3·c·Nc y 0,6·γ·B·Nγ. Es el método más usado en la práctica regional para
verificación rápida.
- Meyerhof (1963): incorpora la resistencia al corte del suelo por encima del desplante
(la sobrecarga q aporta fricción), con factores Nc = (Nq−1)·cotφ y Nq = e^(π·tanφ)·tan²(45°+φ/2).
Incluye factores de forma y profundidad.
- Vesic (1973): la formulación más completa (factores de forma, profundidad, inclinación,
rigidez del suelo); Nγ = 2(Nq+1)·tanφ es su forma típica.
Nivel freático y peso efectivo
El agua cambia el peso del suelo que participa en la falla: si el nivel freático está a poca
profundidad, el término γ·B·Nγ usa el peso sumergido γ' = γsat − γw, y la sobrecarga q también. La
herramienta aplica la corrección aproximada por profundidad del agua (dw desde el desplante):
si dw < B, el peso efectivo se pondera linealmente entre γ y γ' — el caso más desfavorable es el
nivel freático en la superficie de falla. Ignorar el agua sobreestima la capacidad; documente siempre
el nivel freático de su sondeo.
De la capacidad última a la admisible
- qadm = qu/FS: el FS típico es 3 (2 en condiciones transitorias bien controladas, 3–4 en
obras permanentes o cuando hay incertidumbre de parámetros).
- Chequeo: la presión de servicio = N/Área debe ser menor que qadm. Si falla, aumente B o
Df, mejore el suelo, o pase a cimentación profunda.
- Asentamiento: la capacidad es solo la mitad del chequeo: la otra es el asentamiento
tolerable — calcule el asentamiento con la herramienta del módulo.
Relación con el monitoreo InSAR
La capacidad portante se diseña en el escritorio, pero se verifica en el campo: el
asentamiento medido después de construir es el juicio final. Una cimentación
que trabaja cerca de su capacidad admisible muestra asentamientos diferenciales que el InSAR detecta
(mm/año en la serie de tiempo). Si su velocidad LOS muestra subsidencia
sostenida sobre una zona construida, vuelva a este cálculo con los parámetros reales del sondeo.
De la teoría a la capacidad admisible
La capacidad portante última (q_ult) se obtiene con las fórmulas clásicas (Terzaghi, Vesic,
Meyerhof según la forma de la zapata y la profundidad de apoyo); la capacidad admisible es
q_ult / FS, con el factor de seguridad de la norma (en la práctica regional, FS ≥ 3 para cargas
estáticas en la mayoría de las especificaciones — el factor cubre las incertidumbres del suelo,
no la seguridad estructural). Pero la decisión de diseño no se apoya solo en el FS: la
asentamiento tolerable (el cálculo de asentamiento del módulo)
suele limitar más que la portante — un suelo con q_adm alta pero compressible (arcillas de
baja plasticidad, limos) puede fallar por asentamiento diferencial antes de alcanzar la carga
admisible. Esta herramienta entrega q_ult, q_adm y el mecanismo de falla supuesto (corte
general, local o punzonamiento según la compacidad del suelo); declare el método y el origen de
c y φ (laboratorio, correlación SPT/CPT) en el informe. Para suelos con nivel freático alto o
estratos inclinados, ajuste los pesos unitarios efectivos y la geometría de apoyo antes de leer
el resultado — la herramienta permite ese ajuste explícito.
En zonas urbanas consolidadas, la vigilancia es el control: si el sitio ya muestra subsidencia en
la serie de tiempo, el cálculo debe usar los parámetros reales del
sondeo más reciente y el plan de monitoreo se define antes de la construcción, no después.
En suelos cohesivos saturados, use los parámetros no drenados (c_u, φ=0) para la condición
inmediata de construcción y los efectivos para el largo plazo; la diferencia entre ambas lecturas
es normal y debe declararse en el informe, porque el mismo suelo admite distinta carga según la
etapa que se analiza.
Verifique siempre el estrato de apoyo real: la capacidad portante se lee sobre el material bajo
la zapata dentro del bulbo de presión, no sobre el suelo superficial.
Preguntas frecuentes
- ¿Qué método uso?
- Para verificación rápida y compatibilidad con la práctica local, Terzaghi; para diseño con
profundidad e inclinación de carga, Meyerhof o Vesic. Presente la tabla comparativa en la memoria
y justifique el elegido.
- ¿Por qué los métodos difieren tanto en Nγ?
- Nγ es el término más sensible a la teoría (cada autor deriva una expresión distinta para la
superficie de falla); las diferencias de 10–30 % en qu son normales. La cohesión y la sobrecarga
dominan en suelos cohesivos; Nγ importa en arenas.
- ¿Y si el suelo es estratificado?
- La herramienta asume suelo homogéneo hasta la profundidad de influencia (~2B). Con estratos
distintos (por ejemplo arena sobre arcilla), la capacidad se controla por el estrato inferior —
consulte métodos para suelos estratificados o software especializado.
- ¿Qué pasa si la carga es inclinada o excéntrica?
- La inclinación y la excentricidad reducen la capacidad (factores de inclinación de Meyerhof/
Vesic). Esta herramienta evalúa carga vertical centrada; para cargas excéntricas use la zapata
efectiva (B' = B − 2e).
Herramientas relacionadas
Capacidad de Pilotes ·
Asentamiento ·
SPT N → Suelo ·
Series de Tiempo InSAR.
La capacidad portante depende críticamente de los parámetros del suelo (ensayos de laboratorio o
correlaciones validadas) y del nivel freático. El diseño de la cimentación requiere el estudio de
mecánica de suelos y la firma del profesional responsable.