Si se incrementa progresivamente la carga aplicada por una cimentación sobre el subsuelo, se alcanza un estado por encima del cual las deformaciones dejan de ser conformes a la ley elástica o de consolidación (sea una u otra de aplicación al tipo de suelo que nos ocupe), situación, más allá de la cual, se alcanza la plastificación del suelo, y la consecuente falla por agotamiento de la resistencia del terreno a los esfuerzos de corte. El valor de la tensión que el cimiento aplica sobre el terreno en este estado límite último se denomina tensión de hundimiento (qh).
Modelo general de falla del terreno (fuente: B. Das, Principios de Ingeniería de Cimentaciones)
La tensión de hundimiento depende de los factores resistentes intrínsecos de los suelos (cohesión y ángulo de rozamiento interno), de su peso específico, y de ciertas características propias del cimiento (geometría, dimensión y profundidad de empotramiento respecto a la rasante).
Por tanto, el valor de la tensión de hundimiento (y en su caso, el de la tensión admisible) no es una característica propia del terreno, en contra de lo que de forma muy simplista parece expresarse en ocasiones, cuando se dice que cierto suelo tiene una tensión admisible determinada, sin hacer referencia a qué cimentación está referida dicha tensión admisible.
La expresión general que relaciona la tensión de hundimiento del cimiento y del terreno en cuestión resulta de una generalización de la hipótesis de Prandtl (1920, establecida en su origen para el estudio de metales), al caso de un suelo cohesivo puro (sin rozamiento interno), y para una carga en faja con solicitación axil pura. Posteriores estudios (K. Terzaghi, 1943; A. W. Skempton, 1951; E. Schultze, 1952; G. G. Meyerhoff, 1953; J. Brinch Hansen, 1961; A.S. Vesic 1967) permiten ampliar estas consideraciones a un modelo general del terreno, que contempla un suelo con cohesión, rozamiento interno y densidad, y un cimiento con geometría arbitraria y bajo diferentes estadios de solicitación (cargas axiles, excéntricas, momentos, empujes, proximidad de un talud, inclinación de la base de apoyo…).
El DB SE-C adopta como expresión general la que a continuación se reproduce:
En la práctica, es poco habitual que una estructura muestre daños por falla generalizada del terreno limitada al hundimiento de la cimentación, pues anteriormente debe haber sufrido un grado de deformación tal, por efecto de los asentamientos, que con mucha probabilidad le habrá llevado a la ruina.
Sin embargo, existen algunos casos que, combinados con determinadas tipologías de cimentación, se pueda llegar a la rotura sin que se alcancen previamente grandes deformaciones.
Pueden citarse dos casos diferenciados de terrenos que pueden manifestar este fenómeno. Uno es el de los materiales con un comportamiento asimilable a frágil, tales como determinadas rocas con una porosidad alta y de baja resistencia (p.e. travertindos o gredas), o suelos parcialmente cementados (p.e. caliches) que llegarían al punto de rotura sin deformaciones previas importantes, en todo caso bajo tensiones relativamente altas en referencia a las tensiones que usualmente transmite una cimentación.
Una situación análoga puede darse en caso de suelos estratificados, en los que una capa relativamente rígida y de poco grosor se sobreponga a un nivel de baja resistencia, alcanzando la falla de la primera.
Hipótesis de hundimiento por punzonamiento de una capa rígida sobre una capa blanda (B. DAS, Principios de Ingeniería de Cimentaciones)
Otro caso es el de arenas de grano muy fino y compacidad media a alta, cuando sobre ellas se disponen zapatas de reducidas dimensiones y con un empotramiento mínimo. En estos suelos, el módulo de deformación puede ser alto, pero un empotramiento muy limitado del cimiento en el terreno, sumado a un rozamiento interno relativamente bajo (en relación al módulo de deformación), puede comportar alcanzar el estado límite último del suelo, antes de que la estructura presente una deformación excesiva por asentamiento.
