El cálculo se basa en la evaluación del equilibrio de cuerpo rígido (EQU) de la cimentación, considerada infinitamente rígida (tanto a flexión como a extensión), respecto a la rotación alrededor de los lados (aristas) del polígono de la huella (base) de la cimentación poligonal sobre el hormigón de limpieza.
Para realizar el equilibrio del momento volcador alrededor de cada uno de los lados, estos se consideran como una charnela lineal fija. Se proyectan todos los momentos (de vuelco y de estabilización) en el plano vertical ortogonal a los lados individuales de la base, excluyendo cualquier fuerza de reacción del terreno (que, en un estado límite de rotación rígida, está libre de contacto con la base de la cimentación).
El polígono de contacto de la cimentación puede asignarse como Rectangular, Poligonal (hasta 24 lados) inscrito en una circunferencia de cualquier radio, o Poligonal genérico (hasta 24 lados). En el caso de zapatas circulares, basta asignar un polígono de 24 lados para obtener una aproximación suficiente.
En GeoStru Verificación Vuelco de Cimentaciones, la altura de la cimentación se refiere a la distancia vertical entre el trasdós superior, donde se aplican las cargas concentradas (esfuerzo normal, momentos y cortantes) transmitidas por la superestructura (pilares, pilotes, torres eólicas, etc.), y el plano de apoyo horizontal de la huella de la cimentación sobre el hormigón de limpieza.
La cimentación puede tener forma de paralelepípedo simple o escalonada, siempre que los escalones compartan el mismo baricentro en planta de la base. El peso total de la cimentación (incluidas las sobrecargas permanentes) debe ser calculado aparte por el usuario y el programa lo aplica siempre en el baricentro del polígono base.
El peso de la cimentación se reduce luego (automáticamente durante el cálculo) mediante el coef. parcial ϒF = 0.9 previsto en la tabla 2.6.I NTC 2008.
CARGAS EN LA CARA SUPERIOR DE LA CIMENTACIÓN
La hipótesis de cuerpo rígido permite concentrar todas las acciones de la superestructura, no mayoradas, solo en las componentes de solicitación N, Mx, My, Vx, Vy (los momentos positivos son en sentido antihorario respecto a los ejes de referencia x, y) y permite aplicar dichas componentes en un único punto, asignado libremente por el usuario pero generalmente elegido coincidente con el baricentro de la sección de conexión de la superestructura con la cara superior de la cimentación.
En el programa, deben asignarse dichas cargas y las coordenadas del punto de aplicación. Este puede definirse por coordenadas o elegirse coincidente con el baricentro del polígono base (calculado automáticamente).
Para cada lado del polígono base, el programa aplica automáticamente el coef. ϒF = 0,9 a la fuerza normal N (constituida solo por cargas permanentes; positiva si se dirige hacia abajo) y el coef. ϒF = 1,5 a las restantes acciones variables, realizando la proyección de las componentes de momento y corte sobre el plano perpendicular al lado mismo.
En el caso de torres eólicas o pilotes, generalmente el fabricante proporciona solo la resultante (siempre positiva) en la cara superior de la cimentación de los momentos y cargas no mayorados por coeficientes parciales. En este caso, es necesario seleccionar la casilla «Momentos y solicitaciones desde todas las direcciones». El cálculo asegurará que, para cada lado, la proyección de los momentos y cortantes corresponda siempre directa y simultáneamente (a favor de la seguridad) a los valores asignados a Mx y Vy.
RESULTADOS
El software proporciona el momento volcador y el momento estabilizador relativo al lado de la base de la cimentación que produce el coeficiente de seguridad al vuelco más bajo de todos los lados. La verificación será positiva si dicho coeficiente no es inferior a 1.15 (según Eurocódigo/NTC).