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SOCAVACIÓN EN PUENTES

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by

Aldo Martínez

on 2 November 2014

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SOCAVACIÓN EN PUENTES
Aldo Martínez y Neumann
A01151423

Situaciones Típicas
En agua clara se presenta la socavación cuando:
• El cauce está formado por materiales muy gruesos.
• Depósitos locales de materiales de lecho con tamaño más grande que el tamaño de la partícula arrastrada por la corriente.
• Cauces acorazados donde la fuerza tractiva es suficientemente alta como para penetrar el lecho en la zona de pilas y estribos.
• Canales con vegetación donde el flujo solo puede penetrar la cubierta en la zona de pilas y estribos.
• Corrientes de baja pendiente y flujos bajos.
Tipos de socavación
Además de conocer la posición de la superficie libre del agua es necesario saber la posición del fondo del cauce alterado por causas naturales o artificiales.
Cuatro tipos de socavación se tienen
en cuenta al hacer la evaluación de la socavación en puentes:

• Socavación a largo plazo.

• Socavación por migración lateral de la corriente.

• Socavación general por contracción y otras causas.

• Socavación local.
Socavación en agua clara
Socavación a largo plazo
Socavación en lecho móvil
Conclusion
¿Que es socavación?
Es la remoción de materiales del lecho y de las bancas de un cauce debido a la acción erosiva del flujo de agua alrededor de una estructura hidráulica. Es el producto del desequilibrio entre el aporte sólido que trae el agua a una cierta sección y la mayor cantidad de material que es removido por el agua en esa sección.
Hay dos formas de socavación que se presentan en un cauce según que haya o no haya movimiento de sedimentos desde aguas arriba:
socavación en lecho móvil
socavación en agua clara.
Criterios
• La fundación debe ser diseñada por un equipo interdisciplinario de ingenieros con experiencia en diseño hidráulico, estructural y geotécnico.
• El diseño de la cimentación de un puente requiere de la cuidadosa evaluación de aspectos topográficos, hidrológicos, hidráulicos, estructurales y geotécnicos.
• Un puente debe ser diseñado para resistir los efectos de socavación producidos por una creciente importante (creciente con un período de retorno de por ejemplo 100 años) con bajo riesgo de falla.

• Estudios hidráulicos del ponteadero incluyen el dimensionamiento de la abertura del puente y el diseño de la fundación para resistir socavación. El alcance del análisis debe estar en consonancia con la importancia de la vía y las consecuencias de falla.
• Especial cuidado debe tenerse con las limitaciones y vacíos en la información existente cuando se apliquen las diferentes ecuaciones para calcular socavación.
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.
Socavación por migración lateral de la corriente
Ocurre dentro de las zonas bajas inundables y puede afectar la estabilidad de pilas, estribos y las zonas de aproximación, o alterar la socavación total al cambiar el ángulo de ataque del flujo sobre las estructuras.
Socavación general
Es el descenso generalizado del fondo del río como consecuencia de una mayor capacidad de la corriente para arrastrar y transportar sedimentos del lecho en suspensión durante crecientes. Ocurre a todo lo largo del río y no necesariamente se debe a factores humanos como la construcción de un puente o de otra estructura.
Socavación local.
Remoción del material que circunda pilas, estribos, diques o terraplenes de acceso a 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 al flujo. La socavación local puede presentarse bajo condiciones de agua clara o lecho móvil.
Socavación en lecho móvil
Se presenta cuando hay transporte de sedimentos del lecho desde aguas arriba hasta el sitio del ponteadero y por lo tanto parte de este sedimento queda atrapado en el hueco de socavación. En este caso, la socavación alcanza equilibrio cuando la cantidad de material que es transportado iguala la cantidad de material que es removido. Se le conoce también como socavación en lecho vivo.
Socavación en agua clara
Se presenta cuando no hay transporte de sedimentos del lecho desde aguas arriba al sitio del ponteadero y por lo tanto no hay reabastecimiento del hueco socavado. En este caso, la socavación alcanza equilibrio cuando el esfuerzo cortante en el lecho es menor que el requerido para el inicio del movimiento de las partículas, o sea cuando el flujo no puede remover más partículas del hueco formado.
CRITERIOS PARA LA CIMENTACIÓN DE PUENTES PARA RESISTIR SOCAVACIÓN
Se tiene en cuenta aspectos tales como:
Grado de incertidumbre en la información disponible y en el método usado para calcular la socavación.
Potencial y consecuencias de la falla de un puente.
Costo adicional de hacer el puente menos vulnerable a socavación
Necesidad de garantizar la seguridad del público usuario
Minimizar la posibilidad de fallas y de cierre de la estructura vial.
La profundidad de socavación depende de variables hidráulicas como:
Caudal, Profundidad del Flujo, y Velocidad, asumiendo dentro de la gran mayoría de las ecuaciones usadas para determinar dicha profundidad, como conocidas con certeza estas variables.

Una posible causa de error en los cálculos de la profundidad de socavación se debe a que los parámetros de entrada se obtienen puntualmente y corresponden a valores representativos en el momento de la toma de muestras, pero no representan las variaciones que puedan ocurrir en el río a lo largo del tiempo.

Los elementos protectores diseñados con el fin de disminuir el efecto de la socavación local deben ubicarse en el nivel del lecho, ya que si son ubicados por encima del fondo, no representan una disminución considerable de la profundidad de socavación y en algunos casos puede incrementarla, debido a que en el fondo se genera un aumento de presión que causa dos corrientes, una ascendente y otra descendente.
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