Resistencia por fuste

Junto con la resistencia por punta, la resistencia por fuste $Q_s$ forma la capacidad última de un pilote, $Q_u = Q_s + Q_p$. Las unidades, los símbolos y las hipótesis están en Método y supuestos.

El fuste se divide en los límites entre estratos. En el estrato $i$ el pilote tiene una longitud $\Delta L_i$ y una resistencia unitaria por fuste $f_s$, así que aporta $Q_{s,i} = f_s \, p \, \Delta L_i$ a $Q_s$. Cómo se obtiene $f_s$ depende del estrato.

En arcilla: el método α

En un estrato no drenado, $f_s = \alpha \, c_u$. El factor de adherencia α se interpola linealmente a partir de $c_u/p_a$ en esta tabla, de Das y Sivakugan (2017); fuera de ella, α conserva sus valores extremos.

$c_u/p_a$	$\alpha$	$c_u/p_a$	$\alpha$
≤ 0.1	1.00	1.2	0.42
0.2	0.92	1.4	0.40
0.3	0.82	1.6	0.38
0.4	0.74	1.8	0.36
0.6	0.62	2.0	0.35
0.8	0.54	2.4	0.34
1.0	0.48	≥ 2.8	0.34

El esfuerzo efectivo no interviene, así que en arcilla ni el nivel freático ni la profundidad crítica cambian $f_s$.

En arena: el método β

En un estrato drenado, $f_s = K \, \sigma'_v \tan\delta$, es decir, $\beta \, \sigma'_v$ con $\beta = K \tan\delta$. Las mismas reglas valen para todo estrato drenado, sea arena o arcilla a largo plazo. $K$ es un múltiplo fijo del coeficiente de presión de tierras en reposo, $K_0 = 1 - \sin\phi'$, que depende de cómo se instala el pilote y, si es hincado, de su tamaño: uno con $D \ge 0.3$ m se toma como de gran desplazamiento, y uno más delgado, como de bajo desplazamiento.

Pilote	$K$
Preexcavado	$K_0$
Hincado, $D < 0.3$ m	$1.3 \, K_0$
Hincado, $D \ge 0.3$ m	$1.7 \, K_0$

El ángulo de fricción entre el pilote y el suelo es $\delta = 0.8 \, \phi'$, y $\sigma'_v$ es el esfuerzo efectivo vertical a lo largo del estrato, limitado por la profundidad crítica.

La profundidad crítica

En los estratos drenados, $\sigma'_v$ deja de crecer en la profundidad crítica $z_c = 15D$: de ahí hacia abajo se mantiene en $\sigma'_v(z_c)$. Para el tramo de pilote dentro de un estrato, de $z_t$ a $z_b$, el $\sigma'_v$ que entra en $f_s$ es:

• $\sigma'_v$ a media altura del tramo, si termina por encima de $z_c$ ($z_b \le z_c$);
• $\sigma'_v(z_c)$, si empieza por debajo de $z_c$ ($z_t \ge z_c$);
• si cruza $z_c$, el promedio de las dos partes, ponderado por sus longitudes:

$$\sigma'_v = \frac{\tfrac{1}{2}\left[\sigma'_v(z_t) + \sigma'_v(z_c)\right](z_c - z_t) + \sigma'_v(z_c)\,(z_b - z_c)}{z_b - z_t}$$

Por debajo de $z_c$, $f_s$ sigue cambiando de un estrato drenado a otro, por $K$ y $\delta$. El límite solo actúa sobre el fuste: la punta toma el esfuerzo efectivo a su propia profundidad.