Carga de afundimento

A carga de afundimento dunha cimentación é a carga aplicada a partir da cal as tensións no terreo superan a capacidade portante do terreo, producíndose un fallo no asentamento ou estabilidade da cimentación que eventualmente pode causar o colapso total ou parcial da estrutura.

Dependendo da rixidez do terreo, este afundimento será lento ou rápido, localizado ou distribuído etc.

Afundimento dunha zapata

O afundimento dunha zapata prodúcese cando nalgún punto a tensión máxima sobre o terreo supera a capacidade portante do terreo. Dita tensión máxima depende do momento flector (M) e o esforzo axial (N) existentes na base do piar ao que serve de apoio a zapata. Dita tensión máxima para o caso de flexión non esviada pode calcularse mediante as seguintes fórmulas:

$\sigma _{max}={\begin{cases}(1+6\eta ){\cfrac {N}{A}}&\eta <1/6\\{\cfrac {4}{3(1-2\eta )}}{\cfrac {N}{A}}&1/6\leq \eta \leq 1/2\end{cases}}$

Onde:

$N\,$ é o esforzo axial ou carga vertical sobre a zapata.

$A\,$ é a área da base da zapata.

$\eta =M/aN\,$ é a excentricidade da carga vertical.

$M\,$ é o momento flector respecto ao centro da zapata.

$A\,$ é a dimensión linear máxima da zapata.

Cando dita tensión supera certa tensión relacionada coa tensión admisible do terreo prodúcese o afundimento (total ou parcial) da zapata, que pode producir colapso total ou parcial da estrutura que se sustenta sobre a zapata.

Afundimento dunha estaca

Unha estaca afúndese no terreo cando se supera a resistencia combinada do estrato inferior de apoio da estaca e dos estratos superiores que producen rozamento sobre a superficie da estaca. Unha fórmula práctica para calcular a carga resistible antes do afundimento $N_{u}\,$ é a seguinte:

$N_{u}=\mu L_{p}\left(q_{0}H+{\frac {\rho gH}{2}}\right)\geq N_{d}$

Onde:

$\mu \,$ é o coeficiente de rozamento do terreo.

$L_{p}\,$ lonxitude do perímetro da sección transversal da estaca, se a estaca é circular $L_{p}=\pi \varnothing$

$q_{0}\,$ carga existente sobre o terreo, se existe ou se o cepado está a grande profundidade.

$\rho g\,$, peso específico do terreo (densidade · aceleración da gravidade).

$H\,$, altura da estaca.

$N_{d}\,$ carga de deseño existente sobre a estaca.

A fórmula anterior ignora a resistencia de punta, polo que se a estaca no seu extremo inferior está apoiada por un estrato resistente sería:

$N_{u}=\mu L_{p}\left(q_{0}H+{\frac {\rho gH}{2}}\right)+\sigma _{t}A_{p}\geq N_{d}$

Onde:

$A_{p}$, sería a área transversal da estaca.

$\sigma _{t}$, a tensión admisible sobre o estrato de apoio.

Punzonado dun estrato

Para unha cimentación rectangular, de dimensións $b\times L$, a expresión de Hanna predí que haberá punzonamento do estrato superior con afundimento no estrato inferior cando a presión máxima sobre o terreo supere o valor:

$\sigma _{ap}=\sigma _{inf}+\gamma h^{2}\left(1+{\frac {2d}{h}}\right)K\left({\frac {1}{b}}+{\frac {1}{L}}\right)\tan \varphi -\gamma h$

Onde:

$\sigma _{ap}\,$ é a presión sobre o estrato de apoio.

$\sigma _{inf}\,$ é a presión sobre a superficie do estrato inferior ao de apoio.

$h,d(<h)\,$, son respectivamente o espesor do estrato de apoio e a profundidade da base da cimentación.

$K\,$ é o coeficiente de pulo lateral.

$\varphi$ é o ángulo de rozamento interno do estrato de apoio.