Este documento presenta los aspectos fundamentales que deben considerarse en el diseño geotécnico de sistemas de fundación, incluyendo la determinación de la capacidad portante del suelo, los mecanismos de falla, y los parámetros a evaluar como asentamientos, estabilidad y capacidad de carga. Además, explica los métodos comúnmente usados para el cálculo de capacidad de carga como los desarrollados por Terzaghi, Meyerhof y otros, y las correlaciones con parámetros de campo como el Número de Penetración Est

1. DOCENTE:
DISEÑO GEOTECNICO DE
SISTEMAS DE FUNDACION.
Mg Ing Marco A. GÁLVEZ Q.

2. INFORMACIÓN MÍNIMA CONTENIDA EN EL
ESTUDIO GEOTÉCNICO.
1. INTRODUCCION.
2. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACION GEOTECNICA.
3. METODOLOGIA DE EJECUCION (TRABAJO DE CAMPO Y
LABORATORIO).
4. INFORMACION GEOLOGICA DE LA ZONA.
5. RESULTADOS DEL ESTUDIO.
6. ESPECIFICACIONES SISMICAS.
7. AGUAS SUBTERRANEAS.
8. CALCULO DE LA CAPACIDAD ADMISIBLE DEL SUELO CONFORME A
SISTEMA DE FUNDACION SELECCIONADO.
9. VERIFICACION DE ASENTAMIENTOS (ELASTICOS Y POR
CONSOLIDACION).
10. EVALUACION DE POTENCIAL DE LICUACION, EXPANSIVIDAD,
POTENCIAL DE COLAPSO, etc.
11. CONCLUSIONES.
12. RECOMENDACIONES.
13. CROQUIS DE UBICACIÓN DE SONDEOS.
14. PERFILES PROBABLES DEL AREA DE ESTUDIO.
15. REGISTROS DE PERFORACIONES DE CAMPO.
16. RESULTADOS DE ENSAYOS DE LABORATORIO.

3. SISTEMAS SUELO-FUNDACION.
Parte de la estructura que se encuentra en contacto con el
suelo y esta encargada de transmitir las cargas de la
superestructura de forma directa o indirecta al “terreno”.
El sistema de fundación se genera como resultado de la
interacción entre el elemento estructural y el terreno en el
que se apoya.
Al definir el sistema de fundación debemos relacionar de
forma conjunta el aspecto geotécnico y estructural y verlo
como un todo.

4. SISTEMAS DE FUNDACION.
CLASIFICACION SEGÚN MECANISMO DE TRANSFERENCIA
DE CARGA
FUNDACIONES DIRECTAS:
Transmiten la carga directamente al estrato resistente
mediante contacto directo. El área en planta de la
cimentación juega un papel importante en la transferencia
de carga en función de variables de orden geotécnico como
lo es, por ejemplo, la capacidad admisible del suelo (Qadm.)
FUNDACIONES INDIRECTAS:
Están configuradas para llevar las cargas a estratos firmes
o con suficiente longitud para disipar las cargas por fricción.
Esto se puede lograr mediante pilotes, por ejemplo.

5. Caso:Fundaciones
Superficiales

6. FUNDACIONES SUPERFICIALES.
SE IDENTIFICAN:
Df = Profundidad de Desplante (m)
B = Ancho característico (m)
Df
h
M
SUELO
B
Relación Df / B ≤ (3 – 4) FUNDACIONES SUPERFICIALES.
P

7. DISEÑO DE SISTEMAS DE FUNDACIÓN SUPERFICIAL.
CONSIDERACIONES GEOTECNICAS:
1. Estabilidad Global.
2. Capacidad Portante y Asentamientos.
3. Verificación al Deslizamiento, Volcamiento y Levantamiento.
PROCESO DE DISEÑO:
1. Estado Limite de Servicio: Asentamientos excesivos,
deformaciones laterales excesivas, vibraciones excesivas o
deterioro físico y estético de la fundación.
2. Estado Limite de Resistencia: Exceder la capacidad portante
del suelo que la sustenta, fallas por deslizamiento o falla de
alguno de los componentes estructurales.

8. DISEÑO GEOTÉCNICO DE SISTEMAS DE
FUNDACIÓN.
1. CALCULO DE LA CAPACIDAD ADMISIBLE DEL
SUELO (Q adm).
𝑸𝒂dm =
𝑸𝒖
Fs
Donde:
Qu = Capacidad ultima del suelo. Esta en función de un
mecanismo de falla, asociado al comportamiento
del sistema de fundación analizado.
FS = Factor de Seguridad.

9. MECANISMOS DE FALLA EN SISTEMAS DE
FUNDACIÓN SUPERFICIAL

10. FALLA POR CAPACIDAD DE CARGA BAJO UNA
CIMENTACIÓN CORRIDA. (Terzaghi, 1943).
1. Falla por Capacidad de carga en suelo bajo una
Cimentación corrida
• Falla General por Corte.
• Zonas de Falla:
a) Zona Triangular ACD.
b) Zonas de Corte Radiales ADF y CDE.
c) Zonas Pasivas de Rankine triangulares AFH y
CEG.

11. CAPACIDAD DE CARGA ÚLTIMA (qu) SEGÚN
TERZAGHI (1943).
Capacidad de Carga Ultima según Terzaghi:
𝒒𝒖 = 𝒄′𝑵𝒄 + 𝒒𝑵𝒒 + ½ 𝜸𝑵𝜸B (Fundación Corrida)
Donde:
qu = Capacidad Ultima de
Carga.
c’ = Cohesion del Suelo.
𝜸= Peso Unitario del Suelo.
B = Ancho caracteristico de la
cimentacion.
q = 𝜸x Df.

12. CAPACIDAD DE CARGA ÚLTIMA (qu) SEGÚN
TERZAGHI (1943).

14. CAPACIDAD DE CARGA ÚLTIMA (qu) SEGÚN
TERZAGHI (1943).
1. Modificacion de Ecuaciones de Terzaghi según
geometría de la Cimentación.
• qu = 1.3 c’ Nc + q Nq + 0.4 γB Nγ.Cimentación Cuadrada
• qu = 1.3 c’ Nc + q Nq + 0.3 γB Nγ.Cimentación Circular.
2. Modificacion de Ecuaciones de Terzaghi según falla
local por corte.
• qu = 0.67 c’ N’c + q Nq + 0.5 γB Nγ.Cimentación Corrida.
• qu = 0.867c’N’c + qN’q + 0.4 γBN’γ.Cimentación
Cuadrada.
• qu = 0.867c’N’c + qN’q + 0.3 γBN’γ.Cimentación Circular.

15. Factores Modificados de capacidad de carga. (N’c, N’q y
N’γ).

16. CAPACIDAD DE CARGA ÚLTIMA (qu) SEGÚN TERZAGHI
(1943).
1. LIMITACIONES:
a) Las ecuaciones son únicamente para cimentaciones
continuas, cuadradas y circulares.
b) No aplican para el diseño de cimentaciones
rectangulares.
c) No se toma en cuenta la resistencia al corte a lo largo de
la superficie de falla en el suelo por encima del nivel de
desplante de la cimentación.
d) No se toma en cuenta el que la carga sobre la
cimentación pudiera estar inclinada.

17. ECUACIÓN GENERAL DE LA CAPACIDAD DE CARGA.
MEYERHOF (1963).
qu = c’NcFcsFcdFci + qNqFqsFqdFqi + ½ γBNγFγsFγdFγi.
Donde:
c’ = Cohesion.
q = Esfuerzo Efectivo al nivel de desplante de la
cimentacion. γ = Peso Unitario del Suelo.
B = Ancho caracteristico de la cimentacion.
Fcs, Fqs, Fγs = Factores de Forma.
Fcd, Fqd, Fγd = Factores de Profundidad.
Fci, Fqi, Fγi = Factores de Inclinacion de Carga.
Nc, Nq, Nγ = Factores de capacidad de carga.

18. ECUACIÓN GENERAL DE LA CAPACIDAD DE CARGA.
MEYERHOF (1963).
1. Factores de capacidad de Carga. (Vesic, 1973)

19. Factores de capacidad de carga según Vesic (1973) para
ser utilizados en la Teoría de Meyerhof.

20. ECUACIÓN GENERAL DE LA CAPACIDAD DE
CARGA. MEYERHOF (1963).

23. ASPECTOS A TOMAR EN CUENTA EN EL MANEJO DE
LAS ECUACIONES.
En el ensayo de Penetración Estándar (SPT) se puede calcular
una eficiencia energética del martillo de la siguiente manera:
Er (%) = Energía Total del Martillo al Muestreador x 100.
Energía de Entrada
Energía Teórica de Entrada = W x h.
W= peso del martillo = 140 lbs
h = Altura de Caida =75cm.
En campo "Er" varia entre un 30% a un 90 %.
Actualmente se expresa el valor de N para una relación energética
promedio de 60% (aprox.N60).

24. ASPECTOS A TOMAR EN CUENTA EN EL MANEJO DE
LAS ECUACIONES.
Si corregimos el numero de golpes (N) en función de los
procedimientos de campo y en función de las observaciones de
campo tendríamos estandarizado el numero de penetración como
una función de la energía de entrada y su disipación alrededor del
muestreador:
N60 = (N x nH x nB x ns x nR ) / 60.
Donde:
N60 = Numero de Penetración Estándar, corregido por
condiciones de campo. N = Numero de Penetración medido
en campo.
nH = Eficiencia del martillo.
nB = Corrección por el diámetro de la
perforación. ns = Corrección por el
muestreador.
nR = Corrección por la longitud de la barra.

25. ASPECTOS A TOMAR EN CUENTA EN EL MANEJO DE
LAS ECUACIONES.
Variacion de nH
Pais Tipo de Martillo Liberacion del martillo nH (%)
Japon Toroide Caida Libre. 78
Toroide Cuerda y Polea 67
Estados Unidos De Seguridad Cuerda y Polea 60
Toroide Cuerda y Polea 45
Argentina Toroide Cuerda y Polea 45
China Toroide Caida Libre. 60
Toroide Cuerda y Polea 50
Variacion de nB
Diametro (mm) nB
60-120 1
150 1.05
200 1.15
Variacion de nS
Variable nS
Muestreador Estandar 1
Con Recubrimiento para Arenas y Arcillas Densas 0.8
Con Recubrimiento para Arenas Sueltas 0.9
Variacion de nR
Long de la barra(m) nB
> 10 1
6. - 10. 0.95
4. - 6. 0.85
0. - 4. 0.75

26. ASPECTOS A TOMAR EN CUENTA EN EL MANEJO DE LAS
ECUACIONES
El valor de eficiencia energética propuesto, por el cual deberían ser
afectados los valores de Nspt de campo obtenidos en Venezuela,
para referirlos a una energía incidente del 60% es:
N60 = 0.7 x Nspt.
(De Marco, Pietro; 2002, SVDG)
Correlación del N60 en suelos granulares.
(N1)60 = CN x N60
Donde:
(N1)60 = Valor de N60 corregido a un valor de presión
estándar de 10 t/m². CN = Factor de corrección.
N60 = Valor de N obtenido corregido por condiciones de campo.

27. ASPECTOS A TOMAR EN CUENTA EN EL MANEJO DE LAS
ECUACIONES
Correlación del N60 en suelos
granulares.
(N1)60 = CN xN 60
Factor de corrección (CN).
Relación de Liao y Whitman (1986).
CN = [ 1 / (𝛔’o / Pa ) ] 0.5
Donde:
Pa =Presión atmosférica (aprox.100 KN/m2 )
𝛔’o = Presión de sobrecarga efectiva.
Otras relaciones: Skempton (1986), Seed y otros (1975), Peck y
otros (1974)

28. CORRELACION ENTRE LA CAPACIDAD ADMISIBLE
(qadm) Y EL ASENTAMIENTO ESPERADO EN
ARENAS.
Según Meyerhof (1956) para un asentamiento de 25 mm (1 plg) la
presión de carga neta admisible seria (qneta (adm)):
qneta (adm) (KN/m2) = 11.98 x N60 Para B ≤ 1.22 m.
qneta (adm) (KN/m2)= 7.99 x N60 x [(3.28B + 1) / 3.28B]² Para B > 1.22 m.
Siendo la carga neta admisible qneta (adm) igual
a: q.neta (adm)
= qadm - γDf

29. CORRELACION ENTRE LA CAPACIDAD ADMISIBLE
(qadm) Y EL ASENTAMIENTO ESPERADO EN
ARENAS.
Luego Bowles (1977) propuso :
qneta (adm) (KN/m2) = 19.16 N60 x Fd (Se/25) Para B ≤ 1.22 m.
qneta (adm) (KN/m2) = 11.98 N60 x [(3.28B + 1)/3.28B]² x Fd (Se/25)
Para B >1.22 m.
Donde:
Fd = 1 + 0.33 (Df/B)
B = Ancho de la cimentación, en
metros. Se = asentamiento, en mm
El valor de N60 es la resistencia a la penetración corregida entre el
fondo de la cimentación y una profundidad de 2B.

30. ASPECTOS A TOMAR EN CUENTA EN EL MANEJO DE LAS
ECUACIONES
Otras correlaciones de interés.
Kulhawy y Mayne (1990) desarrollaron la siguiente ecuación
empírica:
Donde:
Dr= Densidad Relativa
𝜎´o = Presión Efectiva de Sobrecarga
Cu = Coeficiente de uniformidad de la arena.
OCR = Presión de Preconsolidación / Presión Efectiva de Sobrecarga

31. ASPECTOS A TOMAR EN CUENTA EN EL MANEJO DE LAS
ECUACIONES.
Numero de penetración
estándar (N1)60
Densidad Relativa
aproximada Dr (%)
0 – 5 0 – 5
5 – 10 5 – 30
10 – 30 30 -60
30 – 50 60 – 95
Densidad Relativa de un Suelo
Granular.
Dr (%) Descripcion
0-20 Muy Suelto.
20-40 Suelto.
40-60 Medio.
60-80 Denso
80-100 Muy Denso.

32. El ángulo máximo de fricción ø de los suelos granulares se
correlaciona con el numero de penetración estándar corregido. Peck,
Hanson y Thornburn (1974) proporcionan una correlación entre N60 y ø
en forma grafica, que puede ser aproximada como (Wolf, 1989)
Correlación entre el ángulo de fricción y la
resistencia a la penetración.
(SegúnPeck,Hanson y Thornburn, 1974)

33. ASPECTOS A TOMAR EN CUENTA EN EL MANEJO DE LAS
ECUACIONES.
Correlación entre el Modulo de Elasticidad y el Numero de
Penetración Estándar (N60).
(Es / Pa) = 𝛂 x N60
Donde:
Pa =Presión atmosférica.
5 para arenas con finos.
10 para arena limpia normalmente consolidada.
15 para arena limpia sobreconsolidada.
𝛂=

34. DISTRIBUCIÓN DE PRESIONES BAJO LA FUNDACIÓN
SUELO
GRANULAR
• La presión de reacción del suelo de apoyo aplicada sobre la zapata dependerá de
las características del mismo
• Se idealiza la distribución de presiones para efectos de cálculo
P
P
CASO
DE
ESTUDIO
SUELO
COHESIVO
P

35. DISTRIBUCIÓN DE PRESIONES BAJO LA FUNDACIÓN
Qmax
Qmin
B

 B

AB

Q 
PSERV 1
6e 
MAX

 B

MIN
AB

Q 
PSERV 1
6e
3e
Qmax
B
• Depende de la excentricidad, definida como la relación entre el
momento flector y la carga axial actuantes  e = M / P
Caso e < B/6 Caso e > B/6
P P
M M
MAX
3  A(B  2e)
Q 
4 PSERV

36. MÉTODO DEL ÁREA EFECTIVA PARA FUNDACIONES
CARGADAS EXCENTRICAMENTE. MEYERHOF.
1. Determinar las dimensiones efectivas de la cimentación.
Excentricidad
sobre B. B’ = B
– 2e.
L’ = L.
Excentricidad
sobre L. B’ = B.
L’ = L – 2e.
2. Calculo de la capacidadde carga última con dimensiones
efectivas.
q’u = c’NcFcsFcdFci + qNqFqsFqdFqi + ½ γB’NγFγsFγdFγi.

37. MÉTODO DEL ÁREA EFECTIVA PARA FUNDACIONES
CARGADAS EXCENTRICAMENTE. MEYERHOF.

38. EXCENTRICIDAD POR MOMENTO (em) Y
EXCENTRICIDAD POR GEOMETRÍA (eg) SOBRE
LA CIMENTACIÓN.
Excentricidad Total (et).
• et = eg + em.
• eg = Distancia del centro de gravedad
de la cimentación al centro de la columna.
• em = Distancia del centro de la columna
al punto de aplicación de la resultante.

39. MODIFICACION DE PRESIONES DE CONTACTO EN FUNCION
DE LA RIGIDEZ DE LA CIMENTACION.

40. MODIFICACION DE PRESIONES DE CONTACTO EN
FUNCION DE LA RIGIDEZ DE LA CIMENTACION.

41. Deslizamiento:
El deslizamiento es estudiado determinando la fricción existente
en la base de la zapata, y el empuje pasivo del suelo alrededor
de la zapata.
2
Kp  tan2
(45 / 2)
Rf  Ep  N tan C *B
Ep   '*H
2
*Kp
   /3- a - 2 /3
  45º
  /2
Pmi
n
N
Hma
x
N Tan   CB
 Ep
’
C

H B

42. MARCO NORMATIVO LEGAL PARA
EL DISEÑO ESTRUCTURA DE FUNDACIONES.
(Código ACI 318)
Las fundaciones serán diseñadas para resistir las cargas
factorizadas y reacciones inducidas de acuerdo con los
requerimientos de diseño apropiados de este código. (Diseño
Estructural)
El área de la cimentación o la cantidad y disposición de los
pilotes serán determinados a partir de fuerzas y momentos no
factorizados transmitidos mediante fundaciones directas al
terreno o pilotes, y la capacidad portante del terreno o
capacidad permisible del pilote determinada a través de
principios de mecánica de suelos. (Cargas de Servicio)
Las reacciones resultantes debidas a cargas de servicio
combinadas con momentos, cortantes o ambos, causados por
cargas de viento o sismo no excederán los valores
incrementados que pudieran estar permitidos.

43. CONSIDERACIONES DE DISEÑO DE FUNDACIONES
AISLADAS
• Dimensionamiento con Consideraciones Sismorresistentes:
– Se realiza la superposición de efectos según el artículo 11.4.4. de la
norma COVENIN-MINDUR 1756:2001 “Edificaciones
Sismorresistentes”
– Se puede hacer una analogía para la utilización de cargas por
viento.

44. CONSIDERACIONES DE DISEÑO DE FUNDACIONES
AISLADAS
• Dimensionamiento con Consideraciones Sismorresistentes:
En caso de que existan suelos cohesivos cuya resistencia se degrade
por la acción sísmica, tales como arcillas sensibles o suelos
licuables, se deberá determinar la resistencia degradada por el efecto
de la carga cíclica y aplicar esas propiedades para la evaluación de la
estabilidad estática y las deformaciones inmediatamente después del
sismo. Este análisis se denominara Postsismico.
lo So se permitirá el uso de fundaciones superficiales en terrenos
potencialmente licuables cuando estos hayan sido debidamente
tratados y se compruebe que los asentamientos totales y/o
diferenciales u otros efectos como empujes laterales no comprometan
el desempeño de la estructura.

45. CONSIDERACIONES DE DISEÑO DE FUNDACIONES
AISLADAS
• Dimensionamiento con Consideraciones Sismorresistentes:
– El esfuerzo de compresión máximo transferido al
terreno (q) para las combinaciones de carga dadas
en la Tabla 11.1, debe cumplir con lo siguiente:
q ≤ 0.6 ( qult / Se )
donde:
q = Esfuerzo de compresión máximo impuesto por la fundación al
terreno para los casos de carga indicados en la Sección 11.4.4.
qult= Capacidad de soporte última del suelo utilizando factores de
capacidad de carga estáticos.
Se = Sensibilidad del suelo a considerar solo en el análisis
postsísmico. Tómese igual a 1 cuando se incluyan las acciones
sísmicas.

46. SENSIBILIDAD EN ARCILLAS.

47. CONSIDERACIONES DE DISEÑO DE FUNDACIONES
AISLADAS
El espesor y acero de refuerzo de las zapatas y cabezales
se calcularan para resistir: a) las solicitaciones mayoradas o
de las reacciones inducidas en condiciones estáticas y b) en
condiciones sísmicas y postsismicas.
Cuando se consideren las combinaciones de carga en el
Estado Limite de Servicio, en las cuales estén presentes los
efectos sísmicos o de viento, la capacidad portante
admisible del suelo se incrementara en un 33%.

48. 1. Fundaciones Combinadas.
OTROS SISTEMAS DE FUNDACIÓN SUPERFICIAL.

49. 2. Tiras de Fundación y Fundaciones Corridas.
OTROS SISTEMAS DE FUNDACIÓN SUPERFICIAL.

50. 3. Losas de Fundación.
OTROS SISTEMAS DE FUNDACIÓN SUPERFICIAL.