Artic.cientif.mod.Hidraul.socavación. Vigil.alonso

7/25/2019 Artic.cientif.mod.Hidraul.socavacin. Vigil.alonso

1/11

Vigil, J. y Campos, A. Propuesta de un Modelo Hidrulico para los Pilares del Puente Reque empleando laSuperposicin de los Componentes de SocavacinRev. Ingeniera: Ciencia, Tecnologa e Innovacin VOL 1/N 2,

ISSN: 2313-1926/Diciembre 2014

Rev. Ingeniera: Ciencia, Tecnologa e Innovacin 2014 1(2)

i

PROPUESTA DE UN MODELO HIDRULICO PARA LOS PILARES DEL PUENTE REQUEEMPLEANDO LA SUPERPOSICIN DE LOS COMPONENTES DE SOCAVACIN

PROPOSED OF HYDRAULIC MODEL FOR THE PIERS BRIDGE REQUE USING THESUPERPOSITION THE SCOUR COMPONENTS

Jean Hilmer Vigil Crdenas 1Alonso Herbht Campos Chvez2

Resumen

Durante las ltimas cuatro dcadas, se han realizado numerosos estudios con la finalidadde desarrollar ecuaciones para pronosticar la socavacin en pilares de puentes, la mayora de estas

se estiman usando datos del laboratorio y a veces se comprobaron usando datos de campoobtenidos con empirismo. Hasta la fecha los datos utilizados para comprobar las ecuaciones son

limitados y hay considerable incertidumbre en el uso de estas ecuaciones para pronosticar laprofundidad de socavacin total sobre todo en cimentaciones profundas. Para varias de lasecuaciones, las condiciones bajo las cuales se realizaron no han sido divulgadas, adems, los

rangos para los que son vlidos los parmetros que intervienen en las ecuaciones tambin songeneralmente desconocidos y an cuando el rango de los valores usados en el estudio de

laboratorio se conozca es incierto, debido a que estos rangos aplicados en modelos pequeoscorrespondan con las condiciones del prototipo. Por ello el propsito de la presente investigacines desarrollar un modelo hidrulico a partir del estudio de los pilares complejos del puente Reque

para estimar la socavacin total bajo el enfoque mencionado. Se entiende como un pilar complejoa la evaluacin de un pilar de un puente, su placa de cimentacin y el grupo de pilotes en su

conjunto. Se realizaron en total ochenta ensayos para los dos pilares del Puente Reque,considerando cuatro distribuciones granulomtricas Se utiliz tambin una proteccin de

enrocado con el dimetro de D16= 1.18 mm en una longitud de 0.50 m, con un espesor de 3.00cm aguas arriba y aguas debajo de cada pilar en esto con la finalidad de lograr el desarrollo de lasubcapa laminar y evitar que la socavacin se genere muy rpido ya que como se sabe, este efectoes un proceso lento y depende mucho del material del fondo y la velocidad del flujo. Cabe indicartambin que todos los ensayos fueron realizados en el Laboratorio de Hidrulica de la EscuelaProfesional de Ingeniera Civil de la Universidad Seor de Sipn.

Palabras claves:Caudal, Modelo hidrulico, Pilares, Socavacin, Puente Reque.

____________________________________________________________________________

Abstrac

During the past four decades, there have been numerous studies for the develop equationsfor predicting scour at bridge piers, most of these are estimated using laboratory data werechecked and sometimes using field data obtained with empirism. To date, the data used to checkthe equations are limited and there is considerable uncertainty in the use of these equations topredict the depth of scour. For several of the equations, the conditions under which they werecreated not been further disclosed ranges for which apply the parameters involved in the equationsare also generally unknown and even when the range of the values used in the study laboratory isknown is uncertain, because these ranges applied in small models correspond to the conditions of

1Adscrito a laEscuela Profesional de Ingeniera Civil. Facultad de Ingeniera, Arquitectura y Urbanismo.Egresado. Universidad Seor de Sipn. Provincia de Chiclayo. Regin Lambayeque. Per.

[email protected] a laEscuela Profesional de Ingeniera Civil. Facultad de Ingeniera, Arquitectura y Urbanismo.Egresado. Universidad Seor de Sipn. Provincia de Chiclayo. Regin Lambayeque. [email protected].


2/11




i

the prototype. Then the purpose of this research is to develop a hydraulic model based on thestudy of complex Reque bridge pillars to estimate total scour under the above approach. It isunderstood as a complex assessment of a pillar of a bridge pillar, the foundation plate and pilegroup as a whole. Were performed in total eighty trials for the two pillars of the bridge Reque,

considering four particle size distributions protection riprap upstream and was also used with thediameter of D16 = 1.18 mm over a length of 0.50 m, with a thickness of 3.00 cm under each pillarin this in order to achieve the development of the laminar sublayer and prevent scour is generatedvery fast because as we know, this effect is a slow process and depends heavily on material fromthe bottom and the flow velocity . It should also be noted that all tests were conducted in the

Hydraulics Laboratory of the Professional School of Civil Engineering of the Seor de SipnUniversity.

Keywords:Flow, Hydraulic Model, Piers, Scour, Reque Bridge.

1. IntroduccinLa socavacin que se produce en inmediaciones de algunas estructuras hidrulicas puede

alcanzar magnitudes considerables que afecten la cimentacin y lleven la estructura al colapso,entonces es evidente que el estudio de este fenmeno; que segn las estadsticas y experiencias anivel mundial indican que es el principal factor de falla desde el punto de vista hidrulico porejemplo en pilares y estribos de puentes; contribuir a resolver con un mayor grado de seguridadlos problemas que se presentan desde la planeacin, inclusive tambin prever los daos que puedacausar a lo largo de su vida til, pues una infraestructura hidrulica es diseada para diferentesperodos de retorno.

Figura 1Colapso del Puente Reque que se produjo por efecto del Fenmeno del Nio en el ao 1998.Fuente: https://reader009.{domain}/reader009/html5/0328/5ababd36e2560/5ababd3b29dfa.jpg.

Sin embargo, el fenmeno denominado socavacin es muy complejo, en l intervienenlas corrientes del flujo, su interaccin con el lecho y el transporte de los sedimentos, es decir elfenmeno en mencin se ve influenciado por diversos factores que an estn en estudio o en

algunos casos han sido evaluados tericamente pero muy pocos experimentalmente de los cualesno son en su totalidad absolutamente precisos y/o confiables, pero son de gran utilidad para eldiseo, siempre que se tomen en cuenta las condiciones bajo las cuales fueron desarrolladas y laimportancia del proyecto en general.

En nuestro pas el dao causado en los apoyos de puentes, por las avenidas extremas delFenmeno del Nio como el de 1998 que causaron en algunos casos el colapso total de lasestructuras, trayendo consigo grandes prdidas econmicas para el pas, pues adems del costo dela estructura ocasion la interrupcin del transporte terrestre en el caso por ejemplo de puentes.

Respecto a lo mencionado en el Per casi no se han realizado estudios al respecto, casodiferente a nivel de Latinoamrica como en Venezuela, Colombia, Chile, Argentina y Mxico,donde han propuesto varias frmulas para estimar la socavacin local en pilares de puentes, queson vlidas dentro de un cierto rango de aplicacin y bajo determinadas condiciones, que no


3/11




i

siempre presentan nuestros ros y por tanto dichas frmulas no seran aplicables sin considerar lascondiciones bajo las cuales fueron elaboradas, lo que lleva a la necesidad de realizar estudiosespecficos y determinar el rango de validez de las frmulas ms usadas para nuestra zona.

Vista la necesidad de estudiar la socavacin en puentes, sobretodo en pilares cimentadoscon pilotes, es necesario validar en base a las metodologas y formulaciones actuales losresultados que se obtengan con modelos hidrulicos a escala con la principal finalidad de exponerun rango de validez segn los resultados experimentales que se consigan en las pruebas delaboratorio tomando como referencia algunos estudios, que a pesar de ser muy pocos, servirn

para cumplir el objetivo principal de la presente investigacin.

2. Materiales y mtodosLa principal teora en la que se bas la presente investigacin es la desarrollada por la

Hidrologyc Engineering Center (HEC) de la Armada de los Estados Unidos pues la socavacin

calculada para pilares complejos debe incluir el efecto que generan los pilotes, dado que lasocavacin del fondo del ro en el lugar que se implanta el puente es la causa hidrulica ms

frecuente de falla. A menudo la socavacin es invisible porque todo ocurre bajo el agua y por esopodemos ignorar el problema hasta que se manifiesta, pudiendo provocar problemas en su vida

til y por ende el colapso de la estructura.

La modelacin se ha desarrollado notablemente en el campo de la hidrulica y existen

evidencias de estudios de diseos hidrulicos realizados desde tiempos antiguos, mediantepequeas representaciones de estructuras y mquinas, por los cuales se ha llegado a enunciar

principios fundamentales en la hidrulica; sin embargo hasta hace poco tiempo laexperimentacin hidrulica se llevaba a cabo habitualmente a escala real ya sea en vertederos,canales, tuberas y presas construidas sobre el terreno y es durante el ltimo medio siglo, cuandose han desarrollado mtodos por los cuales, como resultado de experimentos realizados enmodelos a escala reducida es posible predecir la conducta de una estructura o prototipo. La

socavacin que se produce en un ro no se calcula exactamente debido a que las frmulasempleadas en muchos casos difieren de la realidad o en otros casos no incluyen los parmetrosnecesarios para hallar adecuadamente dicho valor, como los mtodos empricos. Es por eso quemuchos autores han propuesto diferentes frmulas y mtodos para encontrar la socavacin enpuentes, muchos de los mtodos empleados incluyen el caudal, el tamao y conformacin delmaterial del cauce, la cantidad de transporte de slidos, el material que contiene el cauce, ladireccin del flujo, etc.

Entonces el objetivo general que se plante fue proponer y desarrollar un modelohidrulico para los pilares del puente Reque empleando la superposicin de los compontes desocavacin. Para ello se evalu el nivel de aproximacin que brindan las diversas formulaciones

disponibles para recomendar, de ser el caso, el mtodo que cuente con estimaciones razonablesde la socavacin para los pilares complejos del puente Reque, luego se seleccion las ecuacionesde prediccin que permitan estimar la profundidad de socavacin en pilares lo ms exacto posiblepara un conjunto de condiciones y por ltimo se aplic los diversos mtodos al modelo hidrulicopara estimar la socavacin de los pilares del puente Reque y en funcin de los resultados obtenidosse plantearon adecuadas propuestas de solucin.

La hiptesis de la investigacin fue: Modelando hidrulicamente los pilares del puenteReque empleando la superposicin de los componentes para pilares complejos se determinar

adecuadamente la socavacin total

Finalmente para que el modelo en estudio refleje las cualidades del prototipo que se trata

de reproducir, es necesario verificar si es efectivamente capaz de reproducirlas o si es necesarioefectuar cambios para superar todo aquello que discrepe con la realidad. Estos pasos son

esenciales antes de empezar cualquier investigacin. La calibracin, generalmente, consiste en


4/11




i

adecuar las condiciones y caractersticas fsicas e hidrulicas, como la rugosidad del lecho, ladescarga y los niveles de agua, con las del prototipo.

Figura 2Medicin de las caractersticas geomtricas del pilar para poder comenzar con los ensayos para el modelohidrulico.

Fuente: Fotografa tomada en el Laboratorio de Hidrulica durante los ensayos.

La metodologa planteada por la HEC (Hydrologyc Engineering Center Centro deIngeniera Hidrolgica del Cuerpo de Ingenieros de la Armada de los Estados Unidos)HEC 18,nos indica el siguiente procedimiento.

Figura 3Metodologa de la HEC de los Estados Unidos que se aplicar al desarrollo del Modelo Hidrulico paralos Pilares del Geometra compleja.Fuente:Elaboracin propia

Los materiales y equipos que se emplearon fueron los necesarios que ameritaron la

investigacin y el adecuado desarrollo de la presente investigacin, dichos componentes fueron:los equipos para el estudio de mecnica de suelos, equipos del Laboratorio de Hidrulica,

programas como el HEC RAS v.4.0 y el HECHMS v 3.5. Se emplearon tambin los siguientesformatos para el estudio y ensayos de suelos, para la obtencin de los datos hidrolgicos ehidrulicos, para establecer el rango de los ensayos segn las caractersticas del modelo, luego

tambin formatos para los datos obtenidos de los parmetros que intervienen en el proceso desocavacin en los pilares del puente Reque, luego un formato para ajustes y tiempos para

determinar la socavacin y otros que se consideren necesarios para el buen desarrollo de lapresente investigacin.

3. ResultadosPara los datos adquiridos se tomaron datos para ochenta procesos de socavacin, cuarenta

ensayos para el pilar antiguo y cuarenta ensayos para el pilar producto de la ampliacin empleandolas granulometras de D20= 0.85 mm, D30= 0.60 mm, D40= 0.425 mm y D60= 0.25 mm parasimular las condiciones del lecho real en diferentes casos, ya que el dimetro medio en lasinmediaciones del puente es de 0.50 mm. Como se mencion el puente Reque tiene dos pilares,

ambos cimentados con pilotes. El primer pilar que denominaremos Pilar antiguo es el pilar quefue reforzado cuando se ampli a cincuenta metros ms la luz del puente Reque. El segundo pilarque denominaremos Pilar producto de la ampliacin es el pilar que se construy tambin cuando


5/11




i

se ampli el puente. La finalidad segn el Ministerio de Transportes y Comunicaciones con laque se ampli el puente en cincuenta metros sobre el acceso izquierdo quedando finalmente unaluz de 150 metros en el ao 2009, es la de incrementar su capacidad hidrulica a 2000 m3/s, paraun perodo de retorno de 500 aos, siendo la nueva luz del puente 150.00 m. con dos pilares

intermedios descritos anteriormente. A continuacin se muestran las caractersticas geomtricasde los pilares del puente Reque.

Figura 4Caractersticas geomtricas del pilar producto de la ampliacin del puente Reque vista en planta yelevacin.Fuente: Elaboracin propia.

Figura 5Caractersticas geomtricas del pilar antiguo del puente Reque vista en planta y elevacin.Fuente: Elaboracin propia.

La medicin de la temperatura del agua se realiz utilizando un termmetro tpico quepermiti medir dicho valor en grados Celsius (C), dicho procedimiento se realiz en todas laspruebas. Durante la mayora de los ensayos se realizaron 03 lecturas de tirantes, estos valores

corresponden a la diferencia de la cota del lecho y la cota de la superficie de agua correspondienteal tiempo t medido a partir del inicio y desarrollo de cada prueba. Los datos correspondientes ala cota promedio del lecho fueron procesados despus de medir la altura en el Canal Abierto de

Sedimentacin (CAS) considerando las formas del fondo del lecho para el tiempocorrespondiente, al igual que los datos correspondientes a la cota de la superficie de agua.

Tambin se midieron datos de la cota promedio del lecho para un tiempo t igual a cero al iniciodel ensayo en inmediaciones del pilar de prueba. Cabe resaltar que al iniciar los primeros ensayoso pruebas, el arrastre de sedimentos era tal que erosionaba el lecho y disminua la cota del fondoaguas arriba, por ende se produca demasiado rpido la socavacin, adems las velocidades

disminuan a medida que se suceda la degradacin del lecho, las formas de fondo en el rgimensubcrtico eran ms pronunciadas y los tirantes de agua se incrementaban a medida que transcurrael tiempo hasta el final de la prueba, entonces para evitar dicho problema por iniciacin de


6/11




i

transporte de sedimentos para cualquiera de los dimetros que se han empleado, se protegi ellecho con un dimetro superior al de los ensayados, que para la presente investigacin fue de D16= 1.18 mm.

Figura 6Vista panormica del equipo empleado Canal Abierto de Sedimentacin y sus respectivos componentes

proporcionado por el Laboratorio.Fuente: Fotografa tomada en el Laboratorio de Hidrulica durante los ensayos.

La medicin de caudales se realiz empleando el caudalmetro del mismo Canal Abiertode Sedimentacin (CAS), que permite medir caudales desde 600 lts/h hasta 6000 lts/h y tambincomo verificacin para obtener dichos caudales se midi en forma directa a partir del ingreso del

agua a un depsito por medio de tuberas desde el tanque de almacenamiento impulsado por unabomba (electrobomba) hasta el depsito mencionado, dicho procedimiento permiti calcular el

volumen de almacenamiento en el depsito de entrada a un tiempo variable pero medido con uncronmetro, entonces el caudal para este caso se determin diviendo el volumen dealmacenamiento entre el tiempo que demora en llenarse dicho volumen, obtenindose casi en

todos los casos los mismo valores hasta un error tolerable de 2% por debajo y de +3% por

encima de lo obtenido con el caudalmetro.

Las condiciones iniciales de la forma del lecho y de los valores de las descargas antes de

una avenida influyen de modo determinante en cualquier proceso fsico y en el caso del procesode socavacin tambin es de gran importancia. En la naturaleza existen cauces con caudalpermanente y otros que cargan estacionalmente o cauces secos. En los cauces con caudalpermanente los factores que generan el movimiento del material del lecho, las formas de fondo yla socavacin son relativamente constantes y solo si vara el caudal, las formas del fondo del lecho

varan. Por otro lado en cauces secos que son cauces en formacin y que generalmente tienenfuerte pendiente en las zonas de inundacin, el fenmeno de socavacin ocurre cuando se presentaun corriente de agua o avenida espordica y segn el tiempo de duracin de la avenida se puedeproducir un desbalance entre el caudal slido que entra al cauce producto de erosin aguas arriba

y el que sale de l. El vrtice de herradura es el que ocasiona la socavacin alrededor del pilar, lafuerza de ste vrtice depende de varios factores como el ancho del pilar y la cantidad demovimiento del flujo por unidad de ancho en cercanas del pilar, ste vrtice se encarga desuspender el sedimento y extraerlo de la fosa de erosin en un proceso continuo con intensidadintermitente debido al ingreso, acumulacin y salida de los sedimentos en el fondo y a lainfluencia de las formas del mismo en su desplazamiento. En ausencia de transporte de sedimentospor el fondo del lecho y sin variacin en las descargas, el cuenco tiende a alcanzar una profundidadde socavacin mxima de equilibrio en el tiempo.

As, en procesos con transporte de sedimentos proveniente de aguas arriba del lecho,ocurre simultneamente el proceso de socavacin y evacuacin del fondo de erosin, es decir laprofundidad de socavacin no siempre se incrementa, sino tambin a veces disminuye. Al mismotiempo, hacia aguas abajo, inmediatamente despus de la erosin, en suelos arenosos o nocohesivos, se produce sedimentacin del material, cuyas caractersticas dependen de la velocidad


7/11




i

del flujo y tambin de la granulometra del lecho. Experimentalmente se observa, ya sea duranteo al final del proceso de socavacin, la acumulacin de material en forma curva inmediatamenteaguas abajo, sin embargo debido a la forma del pilar y la distribucin de vrtices alrededor de lospilares tal y como se explic anteriormente influyen en generar aguas abajo del pilar un resalto

hidrulico que vara de acuerdo a la forma del pilar y la interaccin de las corrientes del flujo a lasalida. En los ensayos realizados en las que las mediciones de las formas del lecho se hacen luegode cortar el ingreso del agua, la forma de secado del caudal influye tambin en la configuracinfinal de la fosa de erosin.

Figura 7Vista del proceso de socavacin aguas abajo del pilar producto de la ampliacin donde se produce unresalto hidrulico del tipo ondulante.Fuente: Fotografa tomada en el Laboratorio de Hidrulica durante los ensayos.

Las variables que influyen en el proceso de socavacin en ambos regmenes, subcrtico ysupercrtico, y en la determinacin de la profundidad de socavacin total empleando lasuperposicin de los componentes de socavacin para pilares complejos son las caractersticas

geomtricas del pilar, la longitud (l), el ancho (b), la forma de la nariz del pilar (forma), lascaractersticas del agua (caudal) y el flujo (rgimen crtico, subcrtico o supercrtico), la densidaddel agua (), viscosidad cinemtica del agua (), tirante normal (Yn), velocidad media del flujo(V), la aceleracin de la gravedad (g) y pendiente del cauce (S), las caractersticas del materialdel cauce (granulometra), el dimetro representativo del sedimento (dm), densidad del sedimento(s),velocidad crtica para la iniciacin del movimiento (Vc) y el esfuerzo cortante crtico parala iniciacin del movimiento.

Figura 8Vista en planta de uno de los ensayos (d = 0.60 mm) para determinar la influencia del tamao del

sedimento, las formas de fondo y la pendiente en el modelo hidrulico de los pilares del puente Reque.Fuente: Fotografa tomada en el Laboratorio de Hidrulica durante los ensayos.


8/11




i

I. PILAR PRODUCTO DE LA AMPLIACIN DEL PUENTE REQUE

PUNTOS DE INTERS PARA EL ANLISIS DE LA SOCAVACIN

GEOMETRA DEL PILARVISTA EN PLANTA

GEOMETRA DE LAPLACA DE CIMENTACIN

VISTA EN PLANTA

GEOMETRA DE LOSPILOTES VISTA EN

ELEVACIN

II. PILAR EXISTENTE DEL PUENTE REQUE

PUNTOS DE INTERS PARA EL ANLISIS DE LA SOCAVACIN

GEOMETRA DEL PILAR VISTA

EN PLANTA

GEOMETRA DE LA

PLACA DE CIMENTACIN

VISTA EN PLANTA

GEOMETRA DE LOS PILOTES

VISTA EN ELEVACIN

a b c

g f e

dh a b c d e f g

Figura 9En todos los ensayos se midi los tirantes aguas arriba del pilar como tambin aguas abajo para evaluarcmo influye el tiempo en la socavacin.Fuente: Fotografa tomada en el Laboratorio de Hidrulica durante los ensayos.

La medicin de la profundidad de socavacin se efectu en varios puntos de la seccindel pilar, de la placa de cimentacin y del grupo de pilotes (pilar complejo), dependiendo del tipode pilar y las caractersticas del flujo. Los puntos de inters en que nos basamos para recolectarlos datos para la medicin se muestran a continuacin. El procedimiento de medicin consistien medir con el limnmetro o interiormente con wincha los niveles alcanzados por la socavacinen cada componente, es decir se efectuaron las lecturas correspondientes al poco tiempo de iniciode la prueba, as como, durante el proceso de la misma y al final del ensayo con la muestra seca.

Figura 10Puntos de inters para la medicin de la socavacin para el pilar producto de la ampliacin del puente

Reque.Fuente: Elaboracin propia.

Figura 11Puntos de inters para la medicin de la socavacin para el pilar existente del puente Reque.Fuente: Elaboracin propia.

4. DiscusinEn las pruebas que fueron en rgimen subcrtico por ser el nmero de Froude menor de

1.00, se observ que la profundidad mxima de socavacin se produca mayormente en la partefrontal del pilar, especficamente en las zonas ahg y en algunos casos para ha, de la placa de

cimentacin se produjo en los puntos ahg y del grupo de pilotes se dio en las zonas abc (verilustracin 66 para la referencia de la ubicacin de los puntos de inters para el anlisis de lasocavacin). Es decir a medida que se incrementaba la velocidad del flujo y por ende el Nmero


9/11




i

Ecuacin: Ys = 0.5364 ln(t) + 4.3311

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

00:00:00 00:14:24 00:28:48 00:43:12 00:57:36 01:12:00 01:26:24 01:40:48Pro

fundidadesdesocavacinmedidas

enelpilar(cm)

Tiempo de duracin de los ensayos (HH:MM:SS)

CURVA DE PROFUNDIDADES DE SOCAVACIN PARA EL PILAR - PILARANTIGUO DEL PUENTE REQUE (d = 0.25 mm)

ENSAYO N1

ENSAYO N2

ENSAYO N3

ENSAYO N4

ENSAYO N5

ENSAYO N6

ENSAYO N7

ENSAYO N8

ENSAYO N9

ENSAYO N10

a b c

g f e

dh

DIRECCIN DEL FLUJO

de Froude se logran condiciones de flujo subcrtico de hasta 0.50, adems la ubicacin de laprofundidad mxima de socavacin se desplazaba hacia los lados, producindose en algunos casosuna profundidad mxima de socavacin en los puntos ab y gf para el pilar y la placa decimentacin, para el grupo de pilotes en los puntos bcd.

Figura 12Curva del tipo logartmica del comportamiento en el tiempo de las profundidades de socavacin medidasen los primeros 10 ensayos para el pilar en rgimen subcrtico.Fuente:Elaboracin propia.

En general adems de lo descrito anteriormente se observ que existe acumulacin dematerial aguas abajo inmediatamente despus de la fondo de erosin, aparentemente debido a queel flujo tiene tendencia a la sinuosidad, la orientacin del material acumulado se traslada de un

lado a otro y tambin la socavacin a ambos lados del pilar es fluctuante.

Durante las pruebas en rgimen subcrtico con granulometra fina se observ la existenciade formas de fondo, en estas pruebas cuando la duna se acercaba al pilar de ensayo ocurra mayor

turbulencia y gran movimiento de sedimentos formndose una nube de sedimentos eninmediaciones del pilar y buena parte del material de la duna era arrojado a la fondo de erosin yexista deposicin de sedimentos y no se llegaba al mximo de la socavacin, mientras que en losinstantes en los cuales la duna estaba alejada y el tirante del flujo en inmediaciones del pilar erael mximo se aceleraba el proceso de erosin y se alcanzaban los valores mximos de la

profundidad de socavacin.

Para los ensayos con granulometra gruesa era ms evidente el fenmeno deacorazamiento, es decir los materiales gruesos se depositaban sobre los finos formando lo que

comnmente se llama coraza de lecho mvil, adems el fondo de erosin donde se encontrabapor debajo de la capa acorazada exista movimiento de material ms fino y en cuanto al procesode acorazamiento, tanto en la fondo de erosin como en el lecho del cauce en general, debemosmencionar que ste era intermitente, es decir, existan intervalos de tiempo en los cuales el lechoestaba acorazado y repentinamente esta coraza, constituida por los granos ms gruesos, eraarrastrada por la corriente y es el instante en el cual se iniciaba un proceso de erosin aceleradahasta que el lecho lograba un nuevo acorazamiento. Tambin cabe indicar que se observ laformacin de ondas a ambos lados del pilar complejo tal como se mostraron en ilustracionesanteriores, y se observ que en el material del lecho del cauce se forman surcos que se alineancon el mismo ngulo de las ondas formadas en la superficie del agua.

5. Conclusiones


10/11




i

a) En base a la formulacin expuesta se desarroll un modelo hidrulico para los pilares delpuente Reque empleando la superposicin de los compontes de socavacin, que cumple conla metodologa planteada por la HEC (Hidrologyc Engineering Center) de los Estados Unidos.

b) Se evalu el nivel de aproximacin que brindan las diversas formulaciones disponibles y serecomienda el mtodo descrito anteriormente pues cuenta con adecuadas estimacionesrazonables de la socavacin para los pilares complejos del puente Reque, puesto que losresultados obtenidos con los ensayos y al comprobar con las metodologas expuestas cumplensatisfactoriamente.

c) Al seleccionar las ecuaciones de prediccin que permitieron estimar la profundidad desocavacin en ambos pilares complejos las condiciones que se evaluaron se concluy que lasecuaciones de mejor ajuste para cada pilar son las del tipo logartmico expuestasanteriormente en las grficas de la presente investigacin.

d) Al aplicar los diversos mtodos al modelo hidrulico propuesto para estimar la socavacin de

los pilares del puente Reque se concluye que para todo proyecto de gran magnitud como esel caso del Puente Reque debe analizarse adems del clculo terico, desarrollar tambin un

modelo hidrulico a escala con la finalidad de observar como influeyen los diferentesparmetros como el transporte de sedimentos, el ancho y largo de cada uno de los elementosque componen el pilar complejo y la forma del pilar. Aunque la socavacin en pilares de

puentes en lechos granulares no cohesivos ha sido ampliamente estudiada a nivel mundial, esnecesario realizar ms investigaciones para ajustar las ecuaciones, tal que nos ayuden a

pronosticaron mayor seguridad la socavacin.

e) Finalmente se recomienda validar y calibrar las ecuaciones existentes en la bibliografa y lasobtenidas experimentalmente en la presente investigacin con ms datos de mediciones encampo, por lo cual se debera implementar un programa de mediciones de socavacin en los

pilares de los puentes construidos en nuestro pas y tambin se recomienda realizar ensayoscon otras granulometras para tener mayores rangos de anlisis del parmetro de esfuerzocortante crtico para la iniciacin de movimiento.

6. Referencias

Araujo, D. (2013).Anlisis Comparativo de los Mtodos por Superposicin de los componentesde socavacin para pilares complejos aplicados al puente Monsef - ten. Tesis dePregrado. Universidad Privada Seor de Sipn, Chiclayo, Per.

Arriola, G., & Bejarano, L. (2013). Estudio de los Mtodos de Anlisis Basados en la

Superposicin de Componentes de Socavacin para Pilares Complejos aplicados al PuenteReque. Tzhoecoen, 177-198.

Edibon. (Citado el 25 de Enero de 2013). www.edibon.com. Obtenido dewww.edibon.com/products/catalogues.php?lang=es.

Engineering Center, H. (2012).Metodologa basada en la Superposicin de los Componentes deSocavacin para Pilares Complejos. 18 edicin. Estados Unidos: Publications HEC.

Gomez, L. (2010). Socavacin alrededor de Pilares de Puentes en lechos granulares nocohesivos. Tesis de Postgrado. Universidad Nacional de Ingenieria, Lima, Per.

Lopardo M. & Seoane C. (2004).Problemas Causados por el Agua Sobre Estructuras Viales. 1edicin. Argentina: Publicaciones Ros 2004 Ancen.


11/11




i

Lpez, A., & Arenas, A. (2004).Anlisis de la falla de una de las pilas del puente Naltahua enel Ro Maipo, Chile. 1 edicin. Argentina: Publicaciones de Investigaciones del XXICongreso Latinoamericano de Hidrulica.

Melville & Coleman, 1. (1990). Socavacin en pilares complejos debido a la accin del agua. 2edicin. Holanda: Editorial Mc Graw Hill.

Mugica Ramn, 1. (1984).Metodologa para la zonificacin del riesgo de erosin en CuencasAndinas. Estudio de caso en el rio Chalco, Piura. 1 edicin. Piura: Publicaciones de laUniversidad de Piura. Tiempo y Forma.

Olmos, L., Maria, P., & Ibaez Jesus, 2. (2009). Anlisis de la Socavacin local en Pilascomplejas de un puente sobre el Ro Duilce, Santiago del Estero . Resumen deInvestigaciones del 4 Simposio Regional sobre Hidrulica de Rios, 14.

Ortz, C. (2012).Modelo Hidrulico Fsico de disipadores de energa como ayuda de aprendizaje

de la materia de Hidrulica. Tesis de pregrado. Universidad de Ecuador, Quito. Ecuador.

Salinas, N. (2009).Anlisis de la Confiabilidad del Pilar Central del Puente Reque por efectosde Erosin. Tesis de Postgrado. Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo. Chiclayo. Per.

Documents

Artic.cientif.mod.Hidraul.socavación. Vigil.alonso