SOCAVACIÓN EN PUENTES. Tipos de socavación a considerar en un puente

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Beatriz Pinto Maidana
hace 7 años
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1 SOCAVACIÓN EN PUENTES Tipos de socavación a considerar en un puente

2 Tipos de socavación 1) Socavación a largo plazo y agradación 2) Socavación por migración lateral de la corriente. 3) Socavación general por contracción y otras causas. 4) Socavación local en pilas y estribos.

3 Socavación a largo plazo Se refiere a la tendencia a la degradación que el lecho presenta a lo largo del tiempo debido a causas externas, ya sean naturales o inducidas por el hombre, pero sin tenerse en cuenta eventos extremos o crecientes. Se considera de tipo permanente.

4 Causas de la socavación a largo plazo Corte natural o artificial de meandros Canalizaciones Cambios en el control aguas abajo Extracción de materiales Desviación de agua desde o hacia el cauce Modificaciones en el uso del suelo de la cuenca de drenaje

5 Corte de meandros

6 Degradación aguas abajo de presas

7 Socavación progresiva o regresiva Si la degradación del cauce por ejemplo, es causada por la construcción de una presa aguas arriba, el proceso de erosión es progresivo hacia aguas abajo, lento y asintótico en el tiempo; pero si es causada por el corte súbito de un meandro, la erosión progresiva hacia aguas abajo y regresiva hacia aguas arriba y puede ser bastante mas rápida que la erosión progresiva porque empieza con pendientes mayores. El efecto se puede sentir a lo largo de varios kilómetros, alcanzar varios metros de profundidad y en tiempo variable.

8 Agradación del cauce Sedimentación en un tramo del río de materiales erodados del cauce o de la cuenca. Puente Jones

9 Migración lateral Se presenta por la tendencia de los ríos a moverse hacia la parte externa y hacia aguas abajo de las curvas. Es de tipo permanente. Degradación a largo plazo Ocurre principalmente en las curvas del río en que la capacidad de arrastre de los sólidos es mayor en la parte externa que en la parte interna.

11 Migración lateral: problemas en pilas y estribos

12 Migración lateral

13 Cortesía: Ing. Jorge Molina R.

14 Degradación a largo plazo Socavación general Migración lateral Es el descenso generalizado del fondo del río como consecuencia de una mayor capacidad de la corriente para arrastrar y transportar sedimentos del lecho durante crecientes. Puede ser de tipo transitorio. Se debe principalmente a la contracción del cauce por pilas, estribos y terraplenes de aproximación al puente. La socavación general por contracción es causada principalmente por la disminución del ancho del cauce, ya sea natural o artificial. Ésto ocasiona la aceleración del flujo y aumenta la capacidad de transporte de sedimentos en la zona del puente.

15 Socavación general por contracción HEC

16 HEC

17 HEC

18 HEC

19 Socavación general por contracción D s = f ( Q1, Q2, B1, B2, h, V, w)

20 Socavación general por otras causas Otras condiciones de socavación general resultan de las características relacionadas con la corriente (recta, meándrica o entrenzada), controles variables del flujo aguas abajo, flujo en codos, confluencias y otros cambios que ocasionen degradación del cauce.

21 Controles variables del flujo Erosión en el tributario Q Descenso del nivel de agua

22 Socavación local en pilas Es la remoción del material que circunda las pilas de un puente. Está causada por el cambio de dirección de las líneas de corriente, la turbulencia, la aceleración del flujo y los vórtices resultantes inducidos por la obstrucción. HEC

23 Cortesía: Ing. Jorge Molina R.

24 Cortesía: Ing. Jorge Molina R.

25 Factores que afectan la socavación local en pilas d a s V h D = f 2 g F,,, σ,, φ gd a a B. W. Melville

26 Factores que afectan la socavación local en pilas Ancho y longitud de la pila Angulo de ataque del flujo

28 Profundidad del agua h/a 3 d s

29 l l a a a ( a ) Pila cuadrada ( b ) Pila redonda ( c ) Cilindro l (# de Pilas ). ( a ) = l a a ( d ) Pila puntuda ( e ) Grupo de cilindros Cabezal Cabezal Pila en Concreto Pared de la pila Cimentación PILA ABIERTA PILA SÓLIDA Cabezal Cabezal Columna Columna Cimentación Zapata PILAS CON COLUMNA Y ZAPATA CORRIDA PILA CON COLUMNAS SEPARADAS Cabezal metálico Cabezal en martillo Riostras Pila en Acero o Madera Cuerpo PILA EN ACERO O EN MADERA ABIERTA Cimentación PILA EN CANTILIVER O MARTILLOU. S. Department of Transportation

30 Forma de la pila y ángulo de ataque Maza J. A

31 Velocidad del flujo Raudkivi, A. J

32 Material del lecho Raudkivi A. J

33 Gradación del sedimento Raudkivi A. J

34 Tamaño y posición de la cimentación Melville B. W. y Raudkivi A. J., 1996.

35 OTROS FACTORES Estratificación o no del suelo Formas del lecho Hielo y material flotante Tiempo

36 Socavación local en estribos Se refiere a la remoción del material que circunda estribos, diques o terraplenes de acceso a un puente. Vórtices débiles Esta obstrucción forma un vórtice de eje horizontal que empieza en la parte aguas arriba y corre a lo largo de la estructura y un vórtice de eje vertical al final de la misma. Vórtices horizontales HEC-18, (2001)

37 Factores que afectan la socavación local en estribos Estribos largos (L > 25h) = G F L D L h gd V f L d g s,,,,,, 2 θ σ d h f V gd L h D h F G s g = 2,,,,,, σ θ Estribos cortos (L<h)

39 Longitud del estribo Profundidad del agua L HEC-18, 1993.

40 Longitud del estribo Profundidad del agua Estribo corto L < h Estribo largo L > 25h Melville, W. B., 1992.

41 Forma del estribo Melville B. W., 1992.

42 Forma del estribo

43 Velocidad de la corriente Melville, W. B., 1992.

44 Angulo de ataque del flujo

45 Angulo de ataque del flujo

46 Geometría del cauce Melville B. W. 1995

47 Material del lecho Melville B. W. 1992

48 Dificultades y limitaciones

49 Modelo del Bureau of Public Roads. EUA.

51 CVC, 1974

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