Los resortes de reacción del terreno a lo largo del fuste constan de un componente normal y de una tangencial (de rozamiento). Los resortes de reacción del terreno en la base se caracterizan por un solo componente normal.
Componente normal de los resortes de reacción del terreno
Las leyes que gobiernan el comportamiento del elemento normal de los resortes de reacción del terreno, son de tipo elástico no lineal plástico.
El modelo de reacción de Winkler secante se estima con base en la siguiente expresión:
Donde:
kwo = módulo de reacción de Winkler correspondiente a pequeñísimos grados de movilización de la reacción normal (FL-3)
kw = módulo de reacción de Winkler secante correspondiente al grado de movilización provocado por la reacción del terreno (FL-3)
p = reacción del terreno movilizada (FL-2)
plim = reacción última del terreno (FL-2)
k = constante empírica función del tipo de terreno (-)
El valor de la constante k se puede estimar sobre la base de las consideraciones de Stroud [1988] y de los diagramas de la Figura 3 y Figura 5.
La relación entre el módulo de reacción de Winkler (kw) y el módulo de Young (E) del terreno se obtiene, como primer aproximación, recurriendo a soluciones basadas en la teoría de elasticidad relacionadas con los casos de:
a)áreas de forma rectangular, dispuestas verticalmente dentro del semiespacio homogéneo e isótropo, sometidas a una carga uniforme en dirección horizontal (Poulos & Davis [1974]);
b)cimentaciones superficiales rígidas, de forma circular, en el semiespacio homogéneo e isótropo, sometidas a cargas verticales (b1) o a momentos (b2) (Poulos & Davis [1974], pp.166-167);
c)cimentaciones rígidas, de forma circular, ubicadas en profundidad sobre el semiespacio homogéneo e isótropo, sometidas a cargas verticales (c1) y de momento (c2) (Poulos & Davis [1974], pp. 180-181; Ledeniev & Scheliapin [1970]).
Figura 3. Variación del módulo de elasticidad en función del grado de movilización: arenas y gravas sobreconsolidadas
Figura 4. Variación del módulo de elasticidad en función del grado de movilización: arcillas sobreconsolidadas
Figura 5. Variación del módulo de elasticidad en función del grado de movilización: rocas blandas (margas y areniscas)
En caso de pozos sujetos a cargas horizontales relevantes, ya que el comportamiento de las presiones a lo largo del fuste y en la base es de tipo triangular, para simplificar, los coeficientes de Winkler estimables con las soluciones de los puntos a) y c1) se multiplican respectivamente por 3 y por 2. Estos últimos valores se deducen de la comparación de las soluciones b1)-b2) o c1)-c2).
En caso de pozos sujetos a modestas cargas horizontales, ya que el comportamiento de las presiones en la base es de tipo triangular o a lo más trapezoidal, para simplificar, y a favor de la seguridad, se mantienen para la base los coeficientes de Winkler estimables con las soluciones del punto c1).
El valor de las reacciones últimas normales del terreno (plim y qlim) se estiman con base en las indicaciones dadas por Brinch Hansen [1961] (a lo largo del fuste) y por Brinch Hansen [1970] (en la base).
Componente tangencial de los resortes de reacción del terreno
Los resortes de rozamiento en las cuatro fachadas laterales del pozo se representan por una curva bilineal; la bilineal está representada por el valor límite (τlim) del la adherencia lateral ejecutable entre pozo y terreno y por el valor del desplazamiento crítico (ycrit) en cuya corrispondencia se tiene la movilización completa de la adherencia lateral última.
La curva bilineal se asume idéntica en la dirección vertical y horizontal.
Los valores de τlim y ycrit se pueden obtener de las indicaciones de la literatura sobre pilotes barrenados (Collotta, 2004; Reese-Sullivan, 1977; Reese-O’Neill, 1988; Sullivan-Reese-Fenske, 1979).
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