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:

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

Onde:

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

${\displaystyle A\,}$ é a área da base da zapata.

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

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

${\displaystyle A\,}$ 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 ${\displaystyle N_{u}\,}$ é a seguinte:

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

Onde:

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

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

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

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

${\displaystyle H\,}$, altura da estaca.

${\displaystyle N_{d}\,}$ 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:

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

Onde:

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

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

Punzonado dun estrato

Para unha cimentación rectangular, de dimensións ${\displaystyle b\times L}$, 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:

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

Onde:

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

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

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

${\displaystyle K\,}$ é o coeficiente de pulo lateral.

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