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: σ m a x
{ ( 1 + 6 η ) N A η < 1 / 643 ( 1 − 2 η ) N A 1 / 6 ≤ η ≤ 1 / 2 {\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: N {\displaystyle N\, } é o esforzo axial ou carga vertical sobre a zapata. A {\displaystyle A\, } é a área da base da zapata. η
M / a N {\displaystyle \eta
M/aN\, } é a excentricidade da carga vertical. M {\displaystyle M\, } é o momento flector respecto ao centro da zapata. A {\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 N u {\displaystyle N_{u}\, } é a seguinte: N u
μ L p ( q 0 H + ρ g H 2 ) ≥ N d {\displaystyle N_{u}
\mu L_{p}\left(q_{0}H+{\frac {\rho gH}{2}}\right)\geq N_{d}} Onde: μ {\displaystyle \mu \, } é o coeficiente de rozamento do terreo. L p {\displaystyle L_{p}\, } lonxitude do perímetro da sección transversal da estaca, se a estaca é circular L p
π ∅ {\displaystyle L_{p}
\pi \varnothing } q 0 {\displaystyle q_{0}\, } carga existente sobre o terreo, se existe ou se o cepado está a gran profundidade. ρ g {\displaystyle \rho g\, }, peso específico do terreo (densidade · aceleración da gravidade). H {\displaystyle H\, }, altura da estaca. N d {\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: N u
μ L p ( q 0 H + ρ g H 2 ) + σ t A p ≥ N d {\displaystyle N_{u}
\mu L_{p}\left(q_{0}H+{\frac {\rho gH}{2}}\right)+\sigma _{t}A_{p}\geq N_{d}} Onde: A p {\displaystyle A_{p}}, sería a área transversal da estaca. σ t {\displaystyle \sigma _{t}}, a tensión admisible sobre o estrato de apoio. Punzonado dun estrato
Para unha cimentación rectangular, de dimensións b × L {\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: σ a p
σ i n f + γ h 2 ( 1 + 2 d h ) K ( 1 b + 1 L ) tan ⁡ φ − γ h {\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: σ a p {\displaystyle \sigma _{ap}\, } é a presión sobre o estrato de apoio. σ i n f {\displaystyle \sigma _{inf}\, } é a presión sobre a superficie do estrato inferior ao de apoio. h, d ( < h ) {\displaystyle h, d(<h)\, }, son respectivamente o espesor do estrato de apoio e a profundidade da base da cimentación. K {\displaystyle K\, } é o coeficiente de pulo lateral. φ {\displaystyle \varphi } é o ángulo de rozamento interno do estrato de apoio.