Este documento describe los métodos para modelar y analizar la deformación axial de pilotes sometidos a carga axial. Presenta soluciones analíticas aproximadas para la respuesta de asentamiento de pilotes en suelos elásticos. Estas soluciones permiten estimar la rigidez de pilotes en función de parámetros como la geometría de la pila, las propiedades del suelo y la profundidad. También discute los límites entre el comportamiento rígido y compresible de pilotes. Finalmente, incluye ejemplos ilustrativos para estim

1. 4.2 Deformación axial de pilotes.
La respuesta de deformación de la carga de pilotes bajo carga axial se ha examinado
exhaustivamente, utilizando métodos numéricos, en particular la ecuación integral o el
elemento de contorno. métodos (Poulos y Davis, 1968; Mattes y Poulos, 1969;
Butterfield y Banerjee, 1971a, b; Banerjee y Davies, 1977). Tales métodos permiten
desarrollar gráficos que muestran cómo el asentamiento de una pila depende de los
diversos parámetros de geometría y rigidez de la pila, y de la rigidez del suelo. Poulos y
Davis (1980) han compilado una extensa colección de dichos gráficos, permitiendo que
la respuesta de asentamiento- carga de cualquier pila dada sea estimada fácilmente.
Como ayuda para comprender la manera en que una pila transfiere la carga al suelo en
condiciones de trabajo, aquí se desarrolla una solución aproximada para la respuesta
de asentamiento de la carga de una pila en un suelo elástico. La solución conduce a
una expresión para la rigidez de la pila (que es la carga aplicada dividida por el
asentamiento) en forma cerrada, que se puede usar como una alternativa a los gráficos.
Al desarrollar esta solución, la manera en que se transfiere la carga al suelo desde el
fuste de la pila y desde la punta de la pila, se examinará por separado, antes de
combinar las dos para dar la respuesta de la pila completa. En primera instancia, el suelo
se tratará como un material elástico, caracterizado por un valor secante apropiado del
módulo elástico, que varía de alguna manera en la profundidad de interés. La elección
de los valores del módulo elástico para diferentes tipos de suelo se discute en el Capítulo
5.
Alguna discusión es apropiada con respecto al modelado geométrico de pilas reales.
Las soluciones analíticas para la respuesta de las pilas han tendido a tratar la pila como
un cilindro circular de diámetro d (o radio r0) y longitud l. En la práctica, los pilotes no
circulares, como los pilotes de hormigón prefabricados cuadrados o hexagonales o
pilotes en H, son comunes. Dichas pilas se pueden representar adecuadamente como
pilas circulares tomando una pila de área transversal equivalente (bruta). Por lo tanto,
para una pila de sección H de dimensiones externas b × w (consulte la Figura 4.24), se
puede tomar una pila circular de diámetro d, donde πd^2 = 4bw. También es conveniente
considerar la pila como sólida, con un módulo de Young apropiado Ep, tal que la rigidez
es equivalente a la de la pila original. Por lo tanto, cuando se considera la deformación
axial, el módulo de pila equivalente es

2. donde (EA)p es la rigidez de la sección transversal de la pila real.
4.2.1 Solución básica para una pila rígida.
4.2.1.1 Pilote por fuste
Los análisis de elementos finitos y elementos delimitadores de la respuesta de las pilas
de fricción (Frank, 1974; Randolph, 1977) han demostrado que la carga se transfiere
desde el fuste de la pila por las tensiones de corte generadas en el suelo en planos
verticales y horizontales, con pocos cambios. en la tensión normal vertical (excepto
cerca de la base de la pila). Esquemáticamente, una pila
Puede ser considerado como rodeado por cilindros concéntricos de suelo, con esfuerzos
cortantes en cada cilindro. Para el equilibrio vertical, la magnitud de la tensión de corte
en cada cilindro debe disminuir inversamente con el área de superficie del cilindro
(Cooke, 1974; Frank, 1974). Escribiendo la tensión de corte en el fuste de la pila como
τ0, la tensión de corte en el radio r (para una pila de radio, r0) viene dada por
Dado que el modo de deformación alrededor de una pila es principalmente uno de
cizallamiento, es más natural desarrollar la solución en términos del módulo de
cizallamiento G y la relación de Poisson, v, en lugar del módulo de Young, E (notando
que el módulo de cizallamiento puede estar relacionado al módulo de Young por

3. G=E/2(1 + v)). La tensión de cizallamiento en el suelo, γ, por lo tanto, estará dada por
γ= τ / G. Dado que la deformación principal en el suelo será vertical, la tensión de corte
puede escribirse aproximadamente como
donde w es la deflexión vertical. Estas relaciones pueden ser ensambladas e integradas
para dar
Se ha introducido un radio máximo, rm, en el que se supone que las deflexiones en el
suelo se vuelven extremadamente pequeñas. Empíricamente, se ha encontrado que
este radio es del orden de la longitud de la pila (Randolph y Wroth, 1978). La deflexión
del fuste del pilote, ws, está dada por
Esta derivación analítica aproximada de la deflexion del fuste del pilote en términos de
la tensión de corte aplicada promedio τ0 muestra una serie de características
importantes de la respuesta De una pila a carga axial.
1 Los cambios de tensión inducidos en el suelo son principalmente tensiones de corte,
disminuyendo inversamente con la distancia desde el eje de la pila; por lo tanto, solo el
suelo muy cerca de la pila está siempre muy estresado.
2 Las deflexiones resultantes disminuyen con el logaritmo de la distancia desde el eje
de la pila; por lo tanto, las desviaciones significativas se extienden a cierta distancia de
la pila (hasta aproximadamente una longitud de pila).
3 La deflexión del fuste del pilote, ws, normalizada por el radio de pilote r0, es ζ veces la
tensión de corte local, γ0 = τ0 / G, en el suelo: se encuentra que el parámetro vary varía
entre 3 y 5, con un valor promedio de aproximadamente 4 (Baguelin y Frank, 1979).
4 Una rigidez de transferencia de carga, que relaciona la carga transferida a una
profundidad dada con el desplazamiento local, se puede expresar como

4. La ecuación (4.34) es de particular importancia al deducir la magnitud de la deflexión
necesaria para movilizar la fricción total del eje (ver sección 4.2.4). Mylonakis (2001) ha
explorado la base teórica para el enfoque de transferencia de carga y las expresiones
analíticas para la relación k / G. La carga total tomada por el fuste del pilote es Ps =
πd/τ0, donde τ0 es el esfuerzo cortante promedio movilizado en el eje del pilote. Por lo
tanto, la relación de asentamiento de la carga (o la rigidez del sistema de suelo-pila)
es
donde G es el módulo de cizallamiento promedio del suelo sobre la profundidad de
empotramiento, L, de la pila.
4.2.1.2 Pilote por punta
En el pilote por punta, es suficiente ignorar el fuste del pilote y el suelo circundante, y
tratar la punta como un punzón rígido que actúa en la superficie de un medio de suelo
(que, en realidad, comienza a una profundidad, z = L). La rigidez de la base se obtiene
de la solución estándar (Timoshenko y Goodier, 1970) como
donde el subíndice b se refiere a la base del pilote
4.2.1.3 Combinación de Fuste y Punta
Para una pila rígida, el asentamiento de la base y el asentamiento del fuste serán
similares al asentamiento de la cabeza de la pila, Wt. La carga total, Pt, puede por lo
tanto escribirse como

5. Al desarrollar una solución general para la respuesta axial de una pila, es conveniente
introducir una relación de asentamiento -carga sin dimensiones para la pila. La rigidez
de la pila es Pt / wt.
y esto puede hacerse sin dimensiones dividiendo por el diámetro de la pila y un módulo
de suelo apropiado. Se ha acostumbrado a utilizar el valor del módulo de suelo
el nivel de la base de pilotes para este propósito, escrito como GL. Así, la ecuación (4.36)
se convierte (haciendo uso de las ecuaciones (4.34) y (4.35))
Para obtener una idea de la importancia relativa de los términos en la ecuación (4.39),
la variación del módulo de corte con la profundidad puede idealizarse como lineal, de
acuerdo con G = G0 + mz (donde z es la profundidad), con la posibilidad de un aumento
brusco hasta Gb por debajo del nivel de la base de pilotes (consulte la Figura 4.25).
Definiendo parámetros
Se ha encontrado que la constante ζ se ajusta a las expresiones
La Figura 4.26 muestra cómo la relación de asentamiento carga varía con la relación de
esbeltez L / d para un rango de valores de ρ y ξ, tomando η = db / d = 1. Cabe señalar
que la dependencia de v es pequeña y que los resultados en la Figura 4.26 son todos
para v = 0.3. Puede verse que, como podría esperarse, la rigidez de la pila aumenta casi
linealmente con la longitud de la pila, manteniendo otros factores constantes. Sin
embargo, debe tenerse en cuenta que este resultado solo se aplica a las pilas que
pueden considerarse rígidas.

6. 4.2.2 Compresión de la pila
La mayoría de las pilas exhiben cierta compresión del fuste en las cargas de trabajo, y
esto debería permitirse para estimar la deflexión de la pila. La deformación axial en
cualquier nivel de la pila es

7. tomando a Ep como el módulo de Young de una pila sólida equivalente (vea la ecuación
(4.30)). La carga P variará hacia abajo de la pila a medida que se deposite la carga en
el suelo circundante, de modo que

8. La Figura 4.28 muestra esta relación como una función de L / d para un rango de valores
de ρ y l (nuevamente para η = ξ = 1, v = 0.3). Está claro que, en condiciones de trabajo,
muy poca carga llega a la base de pilas largas. La situación sería diferente para las pilas
infranqueadas o para los extremos y también para los grupos de pilotes, donde la carga
adicional se transfiere a la base de las pilas.
De las Figuras 4.27 y 4.28, se puede ver que hay combinaciones de relación de esbeltez,
L / d, y relación de rigidez, l, más allá de la cual se transmite muy poca carga a la base
del pilote. Un aumento adicional en la longitud de la pila no produce un aumento
correspondiente en la relación de asentamiento de carga de la pila. Este
comportamiento limitante es el inverso de una pila rígida y rígida, y corresponde al caso
en el que la pila comienza a comportarse como si fuera infinitamente larga, sin que la
carga alcance la región inferior.
Los dos límites pueden ser cuantificados. Las pilas pueden tomarse como
esencialmente rígidas donde L / d es menor que aproximadamente 0.25 √ Ep / GL y la
ecuación (4.45) luego se reduce a la ecuación (4.39). En el otro extremo, para pilotes
donde L / d es mayor que aproximadamente 1.5 √ Ep / GL, el valor

9. de tanh (μL) se acerca a la unidad y la ecuación (4.45) reduce aproximadamente
(exactamente para ρ = 1) a
Como se esperaba, la relación asentamiento-carga ahora es independiente de la
longitud de la pila (ya que ninguna carga alcanza el extremo inferior). El módulo GL debe
interpretarse como el módulo de cizallamiento del suelo en la parte inferior de la parte
activa de la pila, es decir, a una profundidad que corresponde a z / d = 1.5 √ Ep / GL, en
lugar de a z = L.
La solución desarrollada anteriormente se basa en una variación lineal del módulo de
suelo con la profundidad, aunque se puede extender a perfiles en capas. Guo y
Randolph (1997) han presentado una solución alternativa para las distribuciones de
módulo de suelo expresadas como G = mzn
, donde 0 ≤ n ≤ 1.
Al derivar la solución en la ecuación (4.45), se tuvieron que hacer varios supuestos
simplificadores y una evaluación más rigurosa de la rigidez de la pila requiere un análisis
numérico como el descrito por Poulos y Davis (1980). Poulos y Davis escriben la relación
de asentamiento- carga de la pila en términos de un coeficiente, I, donde

10. y EL es el módulo de Young del suelo en el nivel de la punta de la pila. El coeficiente I
se obtiene a partir del producto de una serie de otros coeficientes que reflejan
características tales como la relación de rigidez pila-suelo, el valor de la relación de
Poisson para el suelo y así sucesivamente. Así
donde I0 es el valor de I para una pila rígida en un depósito homogéneo infinitamente
profundo de suelo incompresible (v = .5).
Rk permite la compresibilidad de la pila.
Rh permite la profundidad finita de una capa de suelo.
Rv permite valores de relación de Poisson menores a 0.5.
La comparación entre los dos enfoques es generalmente bastante buena, considerando
los supuestos de simplificación adoptados en la solución desarrollada aquí. Para pilas
largas compresibles, los resultados de Poulos y Davis proporcionan valores más altos
de rigidez de pila que los obtenidos mediante la ecuación (4.45), pero esto puede
deberse en parte a una discretización relativamente gruesa de las pilas muy largas, lo
que lleva a imprecisiones numéricas en las soluciones de elementos de contorno.
Aquí se incluyen dos ejemplos para ilustrar el enfoque descrito anteriormente.
Ejemplo 1
Estimación del asentamiento de trabajo de la pila perforada, de 460 mm de diámetro,
fundada a una profundidad de 16 m en arcilla rígida; Los 2 m superiores de suelo se
hacen molidos, sin que se suponga una transferencia de corte. La resistencia de la
arcilla aumenta uniformemente desde 70 kPa justo por debajo del suelo construido hasta
200 kPa en la base del pilote, con un valor promedio de 135 kPa. La carga de diseño
para la pila es de 800 kN. Tomando un módulo de corte para el suelo de G = 150cu (ver
sección 5.2.4), con v = 0.2, y asumiendo que el módulo de Young para la pila es Ep =
25 000 MPa, obtenemos

11. La deflexión a una profundidad de 2 m, para la carga de trabajo de 800 kN, es por lo
tanto 800/269 = 3.0 mm. Además, se producirán 0,4 mm de compresión en los 2 m
superiores de la pila, dando un asentamiento total de trabajo de 3,4 mm.
Ejemplo 2
Cálculo del asentamiento de trabajo de una pila de moldeado in situ conducida, de 510
mm de diámetro y conducida a través de tiza de bajo grado para soportar tiza de grado
I / II a una profundidad de 12 m.
Los análisis posteriores de las pruebas de pilotes anteriores han indicado que el módulo
de corte para la tiza superior puede tomarse como un aumento de 1 MPa por cada metro
de profundidad, tomando v = 0,24. El módulo de corte de la tiza de rodamiento, que
permite la perturbación debida a la instalación de la pila, puede tomarse como G = 36
MPa (Lord, 1976). El módulo de Young de las pilas es Ep = 28 000 MPa. Los diversos
parámetros pueden ser calculados como
Para una carga de trabajo de l000 kN, el asent. será, por lo tanto, 1000/157 = 6.4 mm.

12. 4.2.3 Perfiles de suelo en capas
La solución descrita anteriormente puede ampliarse o adaptarse a diferentes
condiciones, como para tratar con pilas escalonadas o pilas que penetran en más de un
tipo de suelo (con rigideces del suelo muy diferentes). Esencialmente cada sección del
eje de la pila puede ser tratado independientemente, conservando la compatibilidad del
desplazamiento del eje del pilote entre cada sección (consulte la Figura 4.29).
Efectivamente, la relación de asentamiento de carga para la base de pilotes.
(el término 2 / (1 − v) en la ecuación (4.45) se reemplaza por la relación asentamiento-
carga para la sección de pila debajo de la que se está considerando actualmente.
Un ejemplo de cálculo ilustrará esto. Considere un pilote perforado de fuste recto, de
0,6 m de diámetro y 20 m de largo, con un módulo de Young de 25 × 10^3 MPa, que
penetra
(i) 20 m de arcilla rígida, con un módulo de cizallamiento razonablemente constante a
40 MPa;

13. (ii) la misma arcilla rígida, pero ahora superpuesta y 8 m de un depósito más suave
con G que varía desde 5 MPa en la superficie hasta 15 MPa a 8 m de profundidad.
En el primer caso, la sustitución directa de los parámetros de la pila y el suelo en la
ecuación (4.45) da como resultado η = ξ = ρ = 1, Ep / GL = 625, ζ = 4.76 (tomando v=0.3).
Por lo tanto, la relación de asentamiento- carga global es Pt (wtdGL) = 24.2, o Pt / wt=581
kN / mm. En el segundo caso, los 12 m más bajos de pila pueden tratarse de la manera
normal para dar Pt / wt = 540 kN / mm (sorprendentemente alta considerando la cantidad
de esta sección de pila más corta que antes). Ahora, se pueden analizar los 8 m
superiores de pila, sustituyendo el valor apropiado de la relación de asentamiento- carga
en el extremo inferior en lugar de los términos 2 / (1 − v).
En este ejemplo
y, tomando ρ = 0,67, ζ = 3,44, la rigidez calculada es Pt / wt = 431 kN / mm. Es interesante
observar que, en el segundo caso, el módulo de corte promedio en toda la profundidad
de penetración de la pila es de 28 MPa. Si la pila se analizara en un solo paso, entonces
el parámetro, ρ, sería 28/40 = 0.7 y la rigidez de la ecuación (4.45) para la pila completa
de 20 m se calcula como Pt / wt = 444 kN / mm , solo un 3% más alto que el dado en el
cálculo más preciso.
Mylonakis y Gazetas (1998) han dado una expresión alternativa y elegante para la
rigidez de la pila en un suelo homogéneo. quienes explotan el enfoque de transferencia
de carga elástica para pilotes cargados verticalmente, evalúan los efectos de interacción
(ver Capítulo 5). La expresión para la rigidez de la pila única se da aquí para completar.
Al adoptar una rigidez de transferencia de carga (o Winkler), k, como se definió
anteriormente en la ecuación (4.35), la rigidez de la cabeza de pila se expresa como

14. (Teniendo en cuenta que esta definición de μ es en realidad idéntica a la utilizada
anteriormente). Como en el ejemplo anterior, esta solución se puede usar para pilotes
segmentados, o pilotes en múltiples capas de suelo, tomando Pb / wb como la rigidez "base" de
la parte del pilote que se está considerando actualmente, aunque se puede derivar esa rigidez
De la consideración de las secciones más profundas de la pila.
4.2.4 Comportamiento de pilas largas y delgadas
Anteriormente se demostró que a medida que aumenta la longitud de una pila, la rigidez
de la respuesta de la pila se aproxima a un valor límite. Si las pilas se utilizan para
reducir asentamientos, sería claramente ilógico diseñar pilas de tal geometría que este
límite se haya alcanzado o incluso se haya alcanzado. Sin embargo, hay muchos casos
en que las pilas se utilizan principalmente para proporcionar suficiente capacidad de
carga, por ejemplo, para soportar tanques de almacenamiento en terrenos blandos, o
para plataformas de producción de petróleo en alta mar. En estas situaciones, puede
resultar económicamente ventajoso utilizar pilas delgadas muy largas y, en muchos
casos, la compresión de la pila puede ser suficiente para causar un deslizamiento
relativo entre la pila y el suelo en la parte superior de la pila, en condiciones de trabajo.
El nivel de carga en el que el deslizamiento comienza a ocurrir entre la pila y el suelo
cerca de la superficie del suelo se puede estimar combinando las ecuaciones (4.34) y
(4.47). Por lo tanto, el movimiento local de la pila para movilizar la fricción completa del
eje se obtiene sustituyendo τs por τ0 en la ecuación (4.34) para dar
La relación G / τs varía entre 100 y 400 para pilas en arcilla, a más de 1000 para pilas
en arena. Por lo tanto, el movimiento para que ocurra el deslizamiento será de 0.5 a 2%
del diámetro de la pila en arcilla, y tan bajo como 0.2% del diámetro en arena. La

15. sustitución de la ecuación (4.52) en la ecuación (4.47) lleva a una expresión para la
carga de la pila, Pslip, en la cual el deslizamiento comienza a ocurrir al nivel del suelo
(donde el movimiento de la pila es mayor), dado por
donde Qs es la capacidad máxima del eje de la pila, que es igual a πdLτ s. No es
infrecuente que esta relación sea tan baja como 0.2, particularmente para las pilas
usadas en alta mar, en cuyo caso se producirá un deslizamiento considerable en las
cargas de trabajo, donde los P / Q pueden ser del orden de 0.5 a 0.6.
Está claro que una solución elástica para la relación de asentamiento- carga de la pila
se vuelve inapropiada a niveles de carga superiores a los dados por la expresión
anterior. La estimación del asentamiento de la pila debe permitir la región de
deslizamiento entre la pila y el suelo. Esto se puede lograr de la misma manera que para
una pila en un perfil de suelo estratificado, tratando esencialmente la parte superior de
la pila (donde se ha movilizado la fricción total del eje) independientemente de la parte
inferior. Se requerirá alguna iteración, ya que, para una carga aplicada dada en la
cabeza de pila, el punto de transición entre las dos regiones debe estimarse
inicialmente. Este procedimiento se ilustrará con un ejemplo, tomado de las pruebas de
carga de pilotes reportadas por Thorburn et al. (1983).
Las dos pilas en cuestión eran de hormigón prefabricado, 250 mm cuadrados,
conducidos en arcilla limosa a penetraciones de 29 my 32 m. La resistencia al corte
varió con la profundidad de acuerdo con cu = 6 + 1.8z kPa (donde z es la profundidad
en m). Tomando α = 0.9 para la arcilla, que estaba ligeramente sobreconsolidada, las
capacidades del pozo de las dos pilas se pueden estimar como 0.84 MN y 1.00 MN
respectivamente. Al calcular la relación de asentamiento de la carga para las pilas, se
tomará una pila cilíndrica de radio de 141 mm (que da la misma área de sección
transversal). El módulo de Young de las pilas a corto plazo fue Ep = 26 500 MPa.
La respuesta de los pilotes a las pruebas de velocidad de penetración constante puede
combinarse adoptando un módulo de corte de G = 250cu = 1.5 + 0.45z MPa, tomando
la proporción de Poisson igual a 0.5. La ecuación (4.47) luego da la rigidez de la pila
como Pt / wt = 90 kN / mm. los
el movimiento local para movilizar la fricción total del eje se puede estimar a partir de la
ecuación (4.52) como 2.5 mm. Por lo tanto, el deslizamiento entre la pila y el suelo

16. comenzará en la parte superior de la pila cuando la carga aplicada alcance 90 × 2.5 =
225 kN. La figura 4.30 da las respuestas de pila medidas,
mostrando ambas pilas con la misma rigidez inicial, con una respuesta esencialmente
lineal hasta cargas de aproximadamente 500 kN.
La curva de asentamiento de carga completa puede estimarse calculando la carga y el
asentamiento correspondiente para una profundidad de deslizamiento determinada
entre la pila y el suelo. Por lo tanto, considere la etapa en la que se ha movilizado la
fricción total del eje sobre los 10 m superiores de la pila.
La carga derramada sobre los 10 m superiores puede calcularse a partir del perfil dado
de resistencia al corte, como 150 kN. Para la parte inferior de la pila, la relación de
asentamiento -carga se puede calcular a partir de la ecuación (4.45) como P / w = 112
kN / mm. Así, el nivel de carga en el punto de transición (donde el asentamiento es de
2,5 mm) es de 280 kN. La carga total en la cabeza del pilote es entonces 280 + 150 =
430 kN. La compresión de la pila sobre los 10 m superiores de la pila ahora se puede
calcular como 2,3 mm, dando un asentamiento general en la cabeza de la pila de 4,8
mm.
El proceso anterior se puede repetir para diferentes profundidades de deslizamiento
entre la pila y el suelo para obtener las dos curvas de asentamiento de carga estimadas
que se muestran en la Figura 4.30. En la práctica, las estimaciones adecuadas de estas
curvas se pueden obtener simplemente a partir de las pendientes iniciales de las curvas
de asentamiento de carga, y las estimaciones de los asentamientos de pilotes cuando
se ha movilizado la capacidad total del eje. Así, para la pila más corta, la compresión de
la pila para el eje.

17. La capacidad de 838 kN es de 9.3 mm. Junto con el asentamiento de 2,5 mm de altura
en la parte inferior de la pila (para movilizar la fricción total del eje allí), el movimiento de
la cabeza de la pila es de 11,8 mm.
Esto corresponde razonablemente bien con el movimiento medido a la carga máxima.
Cabe señalar que, para simplificar, no se ha tenido en cuenta en los cálculos anteriores
la pequeña cantidad de carga tomada por la base de pilotes. Además, las respuestas
de la pila medidas muestran una clara evidencia de reblandecimiento por tensión, lo que
afectará la distribución de la fricción del eje en la pila en el punto de falla de la pila
(consulte la siguiente discusión). Las cargas de trabajo para estas pilas fueron 440 kN
y 550 kN, respectivamente, para las pilas cortas y largas. Las pruebas de carga
mantenida en estos niveles de carga mostraron cierto movimiento de fluencia, con
asentamientos finales de aproximadamente 8 mm, de los cuales probablemente
alrededor de la mitad se deslice entre la parte superior de la pila y el suelo.
Como puede verse en las pruebas de pilotes que se acaban de analizar, un gran
movimiento relativo entre el eje del pilote y el suelo puede llevar a una reducción en la
transferencia de corte desde un valor máximo de fricción del eje hasta un valor residual.

18. Dicho ablandamiento por deformación puede ser significativo (a) en arenas
compresibles sueltas (particularmente sedimentos calcáreos) y (b) en arcillas suaves,
ligeramente sobreconsolidadas. Las pruebas de pilotes de modelos en arcilla blanda
reportadas por Francescon (1983) y por Chandler y Martins (1982) indican que el valor
residual, (τs) res, se puede estimar a partir de
donde δres es el ángulo de fricción de la interfaz residual. Las pruebas de pilotes del
modelo indicaron que la transferencia de cizallamiento desde el eje del pilote puede
reducirse en un factor de dos o más luego de tan solo 30 mm de movimiento del pilote,
particularmente para desplazamientos relativos cíclicos. Similar hallazgos se han
informado a partir de pruebas de corte de anillo (Bishop et al., 1971; Lupini et al., 1981;
Jardine et al., 2005). Las consecuencias de esto en el diseño de pilotes largos y
delgados para anclar plataformas marinas han sido discutidas por Randolph (1983).
El comportamiento de suavizado de tensión también puede tener consecuencias para
la capacidad final de las pilas largas, donde se hace posible una forma de falla
progresiva. En caso de fallo, los desplazamientos en la cabeza de una pila larga pueden
haber sido suficientes para reducir la fricción del eje a un valor residual (consulte la
Figura 4.31). Por lo tanto, la capacidad medida será menor de lo que se calcularía a
partir del perfil de valores máximos de fricción del eje. Para cuantificar este efecto, se
puede introducir una relación de flexibilidad, K, (Randolph, 1983) dada por
Dónde Δwres es el movimiento relativo necesario entre la pila y el suelo para que el valor
de la fricción del eje se reduzca de pico a residual. La relación de flexibilidad es similar
al parámetro π3, introducido por Murff (1980), pero basado en Δwres en lugar de en el
movimiento del wslip para movilizar inicialmente la fricción máxima del eje. La relación de
flexibilidad, K, se puede considerar como la relación de acortamiento elástico de la pila
(tratada como una columna debajo del máximo Capacidad del eje) para el movimiento
relativo Δwres para ir de pico a las condiciones residuales.
La Figura 4.32 muestra los valores del factor de reducción, Rf, que deben aplicarse a
las capacidades del eje del pilote en función de los valores máximos de fricción del eje,

19. para permitir un fallo progresivo del pilote. Las diferentes curvas reflejan diferentes
relaciones de peak residual
Fricción del eje. En general, las pilas de punta en tierra tendrán valores de K que son
mayores que la unidad, y el efecto del ablandamiento por tensión será pequeño. Sin
embargo, las pilas utilizadas en alta mar con frecuencia tienen valores de K en el rango
de 2 a 4, y el efecto puede ser significativo. Para una situación particular, la estimación
del factor de reducción, Rf, requerirá una estimación de la relación de
, y también del movimiento Δwres para causar la degradación.
Las pruebas de corte de anillo, o caja de corte directo en el suelo en cuestión, permitirán
evaluar el valor de , δres, mientras que los Δwres pueden tomarse, de forma conservadora,
como 30 mm. Es probable que este valor sea en gran medida independiente del tamaño
de la pila, ya que la degradación se concentra en una banda delgada cerca del eje de
la pila, con la reorientación de las partículas del suelo responsables de la mayor parte
de la disminución en el ángulo de fricción.
4.2.5 enchufes de roca
La deformación axial de los casquillos de roca merece especial consideración. Si bien
los receptáculos de roca son generalmente relativamente cortos, con relaciones de
longitud a diámetro típicas de menos de 10, la alta rigidez de la roca del anfitrión en

20. comparación con la rigidez de la pila hace que el receptáculo de la roca se comporte de
una manera compresible. Como ejemplo, considere un casquillo de roca de 10 m de
longitud y 1,4 m de diámetro, incrustado en roca blanda con un módulo de corte de
700 MPa.
Suponiendo
que un módulo de Young para el hormigón de 25 000 MPa, la cantidad que controla la
compresibilidad, μL, se puede calcular como 1.9 (consulte la ecuación (4.45)).
La rigidez inicial se puede estimar aproximadamente a partir de la ecuación (4.45) como
P / w = 7.3 MN / mm.
La naturaleza relativamente compresible de los zócalos de roca, junto con la alta
capacidad de la base, da como resultado un deslizamiento parcial (o completo) a lo largo
del eje del pilote que generalmente ocurre debajo del trabajo condiciones Rowe y
Armitage (1987) y Carter y Kulhawy (1988) han presentado soluciones analíticas y
numéricas para estimar el asentamiento y la transferencia de carga en las cuencas de
roca en condiciones de deslizamiento parcial. A medida que se produce el
deslizamiento, la fricción del eje a menudo disminuirá, ya que el componente cohesivo
o dilatado de la fricción del eje se reducirá a cero (Johnston y Lam, 1989). Debido a que
la capacidad del eje se moviliza a desplazamientos mucho más pequeños que la
capacidad de la base, la respuesta general de carga y desplazamiento del zócalo de
roca puede mostrar una disminución en la capacidad en los desplazamientos
intermedios (debido al reblandecimiento por tensión del eje) antes de aumentar
nuevamente a mayor Desplazamientos según se movilice la capacidad base. La Figura

21. 4.33 muestra esquemáticamente los diferentes tipos de respuesta de la toma de roca,
dependiendo de la rapidez del reblandecimiento por deformación y la velocidad de
movilización de la capacidad de la base.