Kargaren eraginez, arroka trinkoa izan ezik, lur orok asentamendua jasaten du. Oro har, asentamendua bi arrazoirengatik gertatzen da: lurra trinkotzeagatik, hau da, haren bolumena murrizteagatik, poroetatik airea edo ura kanporatzearen ondorioz, eta lurraren alboko desplazamenduagatik, zimenduen ertzen ondoan, lurreko partikula solidoak irristatzearen ondorioz.
Lurzoruaren hondoratzea trinkotzearen ondorioz deformazio elastiko eta plastikoek osatzen dute, zimenduaren kargak eraginda; deskargatzean, lurzorua partzialki bere jatorrizko egoerara itzultzen da.
Lurzoruaren alboko estutzeak eragindako hondoratzea deformazio plastikoek soilik osatzen dute; horietan, kargak kentzean lurzorua ez da jatorrizko egoerara itzultzen. Gehienetan, terrenoaren gainazaletik sakonera txikian egindako zimendu txikietan gertatzen dira. Era berean, lurzoru oso hezeetan eta barne-marruskaduraren angelua txikia denean gertatzen da alboko estutzea.
Lurzoruaren baimendutako karga deformazio elastiko-plastikoen eremuan hartzen denez, esertzeen kalkulua kargapean lurzoruaren porositatearen murrizketan bakarrik oinarrituta egiten da, eta baztertu egiten dira lurzoruaren alboko desplazamenduaren ondoriozko esertzeak, zeinak hutsaltzat jotzen baitira.
Trinkotzeak eragindako asentamendua lurzoruaren iragazkortasunaren mende dago, prozesua poroen kontura gertatzen delako, eta poro horiek lurzoru naturalean beti daudelako gehiago edo gutxiago urez beteta. Beraz, kargapean dagoen lurzoruaren asentamendua, funtsean, fenomeno hidrodinamikoa da, asentamendu-prozesua poroetako ura kanporatzeko abiaduraren mende baitago, eta horretan lurzoruaren iragazkortasunak du zeregin handiena.
Legar eta harea bezalako lur ez-koherenteek poro handiak dituzte, eta horregatik haien iragazkortasuna handia da eta oinarriaren kargapean poroetako ura azkar kanporatzen da. Hori dela eta, lur ez-koherentean, oinarriaren asentamendua kargapean azkar gertatzen da, gehienetan eraikuntza garaian bertan edo handik gutxira. Horregatik, lur ez-koherentean oinarriaren asentamendua oso gutxitan kalkulatzen da.
Lurzoru kohesiodunek poro txikiak dituzte, haien iragazkortasuna txikia da, eta zimenduen kargaren eraginez poroetatik ura ateratzea oso luze iraun dezake, buztin ale fin batzuetan hamarkadetan ere bai. Gainera, lurzoru kohesiodunaren porositate osoa kohesiorik gabekoarena baino askoz handiagoa denez, lurzoru kohesiodunaren asentamendua askoz handiagoa da.
Lurzoru kohesionatuan, zeinaren poroak partzialki airez eta partzialki uraz beteta baitaude, lehenik poroetako airea trinkotzeagatik hondoratzea gertatzen da, ur-edukia konstante mantentzen den bitartean, eta ondoren poroetatik ura kanporatzeagatik hondoratzea. Lurzoruaren karga estatikoan, pisuaren eta zimenduaren erabilera-kargaren eraginez, bi hondoratze-mota horiek gertatzen dira, baina hondoratze-prozesuaren denbora-ibilbidea desberdina da.
Lurzorua asentatzea eragiten duten beste arrazoi batzuk ere badaude, hala nola lurpeko uraren mailaren jaitsiera iraunkorra, lurraren osaeraren aldaketa kimikoak eta lurrean gertatzen diren bestelako asaldurak.
Hondoratze-azterketa aurretiazko hondoratze-kalkuluaz osatzen da; kalkulu hori lurzoru-laginen laborategiko saiakuntza eta hondoratze-behaketetan oinarrituta egiten da, obran zehar eta horren ondoren denbora jakin batez egiten dena.
Zimenduaren karga zentrikoaren kasuan eseria kalkulatzea
Azter dezagun zimendu-zapata bat hainbat geruzaz osatutako lur batean, adibidez, harea-geruza H0, edo H1 zapataren azpian, H2 lodierako buztintsu-geruza, H3 lodierako buztin fin-granulatuaren geruza, eta haren azpian dentsitate handiko legar trinkoa, geruza lodiera handiagokoa, lurpeko uraren maila NPV delarik (ikus 1a irudia).
Asentamendua kalkulatzeko, lurzoruaren berezko pisuaren ondoriozko tentsioen diagrama ezarri behar da (1b irudiko ezkerreko diagrama) eta zimenduen karga osagarriaren eraginezko tentsioen diagrama (1b irudiko eskuineko diagrama). Lurzoruaren berezko pisuaren ondoriozko tentsioen diagrama geruzen lodieretatik Σ_H_ eta haien bolumen-pisuetatik γ lortzen dugu. Hondarraren bolumen-pisua γ1 bada, ur azpiko hondarrarena γ’1, ur azpiko lur buztintsuarena γ’2, ur azpiko buztinarena γ’3, lurzoruko berezko pisuaren ondoriozko konpresio-tentsioak hauek izango dira (ikus 1)
γ1 · H’; γ’1 · H’’; γ’2 · H2; γ’3 · H3;
Kargaren eraginez sortutako tentsioen diagrama zenbait metodo ezagunekin kalkulatuta lortzen dugu, adibidez Steinbrenner edo Newmark metodoekin, zimenduaren azpiko sakonera desberdinetarako.
P oinarriaren karga, A lurrean bermatzen den azalera, eta γ1 lurzoruaren bolumen-pisua fundazioaren t sakoneran, lur-azaleraren azpian, dela adierazten badugu, oinarriaren karga espezifikoa P/A da, eta sakonera bereko lurzoruaren berezko pisua γ1t da. Oinarriaren kargaren ondoriozko lurzoruaren karga osagarria lortzeko, lurzoruaren berezko pisuaren presioa γ1t oinarriaren P/A kargatik kendu behar da; beraz, lurzoruaren karga osagarria honakoa da
p0 = P/A – γ1t.
t sakoneran, lurzoruaren berezko pisuaren ondorioz γ1t tentsioa ere eragiten da; beraz, sakonera horretan guztizko tentsioa (P/A – γ1t) + γ1t da, eta γ1t tentsiopeko lurzoruaren konsolidazioa eraikina egin aurretik gauzatu da.
Sl. 1. Oinarriaren karga zentrikoaren kasuko asentamenduaren kalkulua
Hala ere, zimenduaren zati bat zimendu-zapataren gainetik lurrez betetzen bada (irud. 1c), bete-lurraren 2_Q_ karga kontuan hartu behar da, eta, beraz, kasu horretan karga osagarria honakoa da
_P+2_Q/A – γ1t.
Zinta-formako zimenduarentzat A = b x 1,0 m da 1 m’ zimenduaren arabera.
Eslinga-erroaren kalkulua egiten da zimenduaren kargaren eragin-sakonera arteko lur konprimagarriko geruza guztietarako. Lehen, eraikinaren kargaren eragin-muga gisa hartzen zen tentsioek ≥ 10% p0 intentsitatea duten sakonera. Gaur egun onartzen da muga hori sakonera honetan dagoela: osagarri-kargaren pz tentsioa lurzoruaren berezko pisuaren tentsioaren 20% berdina denean: pz = 0,2 ·γ_Σ_H. Sakonera horren azpitik ez da eslinga-errorea kalkulatzen. Beste arau baten arabera, eslinga-errorearen kalkulua gomendatzen da 2_b_ eta 3_b_ arteko sakoneraraino dauden geruzetarako, non b zimenduaren zabalera den. Amaieran legar-geruza bat badago, 1a irudian bezala, ez da kontuan hartzen eslinga-errorearen kalkulurako, zimenduaren kargapean duen eslinga-errorea hutsala delako eta eraikuntza garaian gertatzen delako.
z sakoneran, zimendu-zolaren azpian, lurzoruaren berezko pisuaren ondorioz presio-tentsioa pg dago (ir. 1b), eta kontuan hartu da goragaleraren eragina ere. Hasierako presio-tentsio horri eraikinaren kargaren eraginez sakonera berean sortzen den pz presioa gehitzen zaio. Hortaz, zimendu-zolaren azpiko z sakoneran dagoen M edozein puntutan presio-tentsio osoa pn = pg + pz da.
Karga osagarriaren eraginez, lurzorua hondoratu eta alboetara deformatzen da. Albo-deformazioak baztertu egiten badira, nahiko txikiak direlako, eta lurzoruaren baimendutako karga deformazio elastiko-plastikoen eremuan dagoelako, onar daiteke hondoratzeen kalkulua edometroko konprimagarritasun-azterketan oinarrituta egiten dela, lurzoruko behatutako puntuaren eremutik hartutako lagin aldatu gabearekin, eta azterketa horren bidez lurzoruaren konprimagarritasun-modulua Ms zehazten da.
Hooke-ren legearen arabera, badugu
Δ_s_ = pz/Ms,
non Δ_s_ esera espezifikoa den, geruza-lodiera unitateko, pz lurzoruaren z sakoneran gehigarri-kargaren eraginez sortzen den tentsioa.
dz geruzaren lodiera nahikoa txikia dela suposatzen badugu, pz eta Ms konstante gisa onartu ahal izateko, elementu-ondorengoratzea izango da
Δ_s dz_ = pz/Ms dz.
H lodiera duen geruzaren guztizko asentamendua izango da
pZ eta MS konstanteak badira H lodierako geruzarako, orduan
s = pz/Ms · H.
Izan ere, pz eta Ms ez dira konstanteak H1 lodierako geruzarentzat, baizik eta M puntuan duten batez besteko balioa hartzen da.
Lurzoruaren konprimagarritasun-modulua Ms laborategian zehazten da geruza bakoitzerako bereiz. Normalki kontsolidatutako lurzorurako, Ms modulua lehen konpresioaren diagramatik zehazten da, non guztizko karga σ2 = pg + pz; σ1 = pg = Σ_γt,_ karga osagarria Δ_σ_ = σ2 – σ1 = (pg + pz) – pg, eta konpresio erlatiboaren balio egokiak Δ_h2_/h eta Δ_h1_/h diren, beraz
Hala ere, buztina prekonsolidatua bada, konprimitagarritasun modulua bigarren mailako konpresio-diagramatik zehazten da. 2 irudian agertzen den adibidetik, honako hauek ditugu:
Irud. 2. Lurzoruaren konprimagarritasun-modulua konpresio erlatiboaren diagraman oinarrituta zehaztea
Aurrekoak erakusten du aurrekonpaktu izandako buztinaren asentamendua askoz txikiagoa izango dela normalean konpaktu den lurzoruaren asentamendua baino.
Oinarriaren zurruntasunak asentuan duen eragina
Nahiz eta praktikan ez diren guztiz elastikoak diren zimenduak existitzen, non puntu baten eseria ondoko puntuaren eseriarengandik independentea izango litzatekeen, eseriaren kalkulurako zimendu elastikoak eta zimendu zurrunak bereizten dira.
Oinarri elastikoek, zeintzutzat hartzen baitira harrizko betelanak eta ezpondak, karga uniformearen pean puntu batzuetan hondoratze desberdinak eragiten dituzte. Horregatik, oinarri hauetan ez da hondoratzea kargatutako azalera osorako kalkulatzen, baizik eta haren puntu jakin batzuetarako: A, B, C eta D izkinako puntuak, E, F, H eta J aldeen erdiko puntuak, eta laukizuzenaren azaleraren G erdiko puntua (ir. 3). Karga uniformean, B, C eta D puntuen hondoratzea A puntuaren berdina da, H puntuaren hondoratzea E puntuarena bezalakoa da, eta J puntuarena F puntuarena bezalakoa, osaera bereko lurzorurako.
Ir. 3. _ Kargatutako azaleko puntuen asentamenduaren kalkulua_
G kargatutako azaleraren azpiko edozein punturen asentua kalkulatzeko, ABCD laukizuzena lau laukizuzen txikiagotan banatzen da, eta G-ren asentua zatitutako laukizuzenetako bakoitzak eragindako asentuen baturatzat lortzen da.
Oinarri zurrunak ez dira oinarri elastikoek bezala hondoratzen, haietan ezinezkoa delako puntu bakoitzaren hondoratzea. Horregatik, oinarri zurrunen hondoratzea osotasun gisa kalkulatzen da, eta zurruntasun-mailaren arabera batez besteko hondoratzearen balioa modu desberdinean kalkulatzen da, oinarriaren zurruntasunak baldintzatzen baitu zimendu-oinean presioaren banaketa.
Karratu edo laukizuzen txikiago formako oinarri zurrunetarako, non a < 2_b_ den, sG G erdiko puntuko asentamendua kalkulatzen da eta oinarrien asentamendu orokorra s = 3/4 sG hartzen da. Luzatutako laukizuzen edo zerrenda formako oinarri zurrunetarako, muturreko E puntuko, G erdiko puntuko eta horien arteko distantziaren erdiko M puntuko asentamendua kalkulatzen da, oinarri-zerrendaren ardatz luzean zehar, eta batez besteko balioa hartzen da.
Van Hammek uste du asentamenduaren kalkulu zehatzagoa dela “P puntu ezaugarriarena”, zeina erdiko ardatzetatik distantzia batean baitago
erdiko ardatzetatik. Van Hammeren arabera, oinarriaren zenbait puntu jakinen asentamendua oinarri-oineko tentsioen banaketa-moduarekiko independentea da. Puntu horietarako, asentamendua kalkula daiteke oinarri-oineko tentsioen banaketa uniformea dela onartuta. Karga uniformea duen oinarri-zapata zurrun baterako, zeinean oinarri-oineko tentsioen banaketa ez-uniformea den eta zapataren ertzetarantz handitzen den, hala ere, oinarri-zapataren asentamendua P puntu ezaugarriko asentamenduaren berdina da. P puntu ezaugarriko azpiko z sakoneran, a luzerako eta b zabalerako azalera angeluzuzenaren tentsioak, p0 karga uniformea jasanda, Jelinek-ek egindako 1 taularen bidez kalkula daitezke.
σzP tentsioa z sakoneran, P puntu bereizgarriaren azpian, honakoa da: σzP = (σz/p0)·p0, non p0 lurzoruaren karga osagarria den.
Taul. 1. Osak σz/p balioak, P ezaugarri-puntuaren azpiko tentsioetarako, zimendu-zangaren sakoneraren z eta zabalera b-ren arteko erlazioaren, eta luzeraren a eta zabalera b-ren arteko erlazioaren arabera
Lurzoruaren porositate-koefizientearen aldaketan oinarritutako esertze-kalkulua
e0 lur-geruzatik ateratako lagin nahasi gabe baten porositate-koefizientea bada, eta ei lagin beraren porositate-koefizientea edometroan σ1 kargapean kontsolidazioa amaitutakoan (ir. 4a), Δ_σ kargaren eraginpean lurzoruaren hasierako bolumena murrizteak porositatearen murrizketari dagokio, hau da, lurzoruaren porositate-koefizienteari
Δ_e_ = e0 – e1
Sl. 4. Lurzoruaren porositate-koefizientearen aldaketan oinarritutako esertze-kalkulua
Lurzoru-laginaren hasierako bolumena hau da
Hobekuntzazko eserlekua Δ_s_, hau da, lurzoru-bolumen unitateko eserlekua 1+e0 da
Δ_s_ =(e0–e1) / (1+e0)
dz lodierako oinarrizko geruzaren asentamendua, 4b irudian ageri denaren araberakoa da.
Δ_s_ dz=(e0–e1) / (1+e0) dz
H lodierako geruzaren sagsitzea izango da
Har dezagun p lurzoruaren berezko pisuaren ondorioz z sakoneran dagoen tentsioa, eta hori edometran σ0 kargari dagokio; Δp objektuaren ondoriozko lurzoruaren karga osagarriaren tentsioa, edometran Δ_σ_ kargaren igoerari dagokiona; p1 lurzoruaren berezko pisuaren eta karga osagarriaren eraginpeko tentsio osoa, edometran σ1 karga osoari dagokiona. Orduan, aurreko adierazpena honela idatz dezakegu
Lurzoruaren karga osagarriaren tentsio-diagramaren azalera A gisa adierazten badugu, A = Δ_pH_ (ir. 4b-ko azala marraduna), non Δ_p_ geruzaren erdian dagoen karga osagarriaren tentsioa den
a=Δ_e_/Δ_p_, porositate-koefizientearen diferentziaren eta osagarri-kargaren Vc = (1+e0)/a, dagokion tentsioaren arteko erlazioa, honela jar dezakegu
hau da, s = A/Vc [cm]
Lurra geruza anitzek osatzen badute, s asentamenduak kalkulatzen dira geruza bakoitzerako; banakako geruzen asentamenduen baturak guztizko asentamendua ematen du, Σ_s_.