Imforme Socavacion Final

7/25/2019 Imforme Socavacion Final

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UNIVERSIDAD PERUANA UNION

FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA

EAP: INGENIERIA CIVIL

SOCAVACION EN PUENTES

INFORME:

HIDROLOGIA

INTEGRANTES:Edwin Aarón Cari AncoRudy Merma Quispe

Fredy Peralta LuqueIván Macaca Quispe

JULIACA – PERÚ

2012



RESUMEN

!urante las "ltimas cuatro d#cadas$ se an reali%ado numerosos estudios y desarrollado

ecuaciones para pronosticar la socavación en pilares de puentes$ la mayor&a de estas

ecuaciones se desarrollaron usando datos del la'oratorio y a veces se compro'aron

usando datos de campo o'tenidos con limitaciones( )asta la *eca los datos de campo

utili%ados para compro'ar las ecuaciones son limitados y ay considera'le

incertidum're en el uso de estas ecuaciones para pronosticar la pro*undidad de

socavación en el campo( Para varias de las ecuaciones$ las condiciones 'a+o las cuales se

reali%aron los e,perimentos de la'oratorio no an sido divul-adas$ además$ los ran-os

para los que son válidos los parámetros que intervienen en las ecuaciones tam'i#n son-eneralmente desconocidos$ y$ a"n cuando el ran-o de datos usados en el estudio de

la'oratorio se cono%ca$ es incierto que estos ran-os usados en modelos peque.os

correspondan con las condiciones del prototipo$ pero$ son de -ran utilidad para darnos

idea del comportamiento de este *enómeno(



INTRODUCCION

La erosión que se produce en inmediaciones de al-unas estructuras idráulicas puede

alcan%ar ma-nitudes considera'les que a*ecten la cimentación y que lleven a la

estructura al colapso( Es evidente entonces que el estudio de este *enómeno contri'uirá

a resolver con me+or se-uridad los pro'lemas que se presentan tanto en el dise.o como a

lo lar-o de la vida "til de la estructura( /in em'ar-o$ el *enómeno de erosión locali%ada

es muy comple+o$ en #l intervienen las corrientes del *lu+o$ su interacción con el leco y

el transporte de los sedimentos$ siendo as& su estudio muy limitado$ en el cual los

resultados teórico0e,perimentales$ no son a'solutamente precisos ni con*ia'les$ pero son

de -ran utilidad para el dise.o$ siempre que se tomen en cuenta las condiciones 'a+o lascuales *ueron desarrolladas(



OBJETIVOS

Reali%ar visita al sitio del proyecto con el *in de inspeccionar y medir el nivel de a-uasactual$ reali%ando el inventario de las mismas y de*iniendo su estado actual(

Identi*icar el nivel de a-uas má,imo esperado mediante aplicación de los m#todos de pro'a'ilidad aplicados a la idrolo-&a$ identi*icando la altura li're del puente(

!eterminar el nivel de socavación con el *in de identi*icar la pro*undidad de la misma yel comportamiento del *ondo del r&o con el caudal má,imo esperado(

!eterminar el nivel de sedimentación que *ue causado desde su construcción(

Lle-ar a calcular socavación y sedimentación -eneral y local del puente(



MARCO TEORICO

Gee!"#$%"%e&'

En el presente tra'a+o se estudian las condiciones que a*ectan al *enómeno de

socavación locali%ada en la vecindad de pilares de puentes por la acción del a-ua que

*luye so're un leco compuesto por sedimentos no coesivos( Es as& que el *enómeno de

socavación puede darse en condiciones de a-ua limpia$ sin transporte de sedimentos

1clear water2$ o en condición de movimiento de *ondo 1'ed load2( En el primero de los

casos se.alados no se considera aportes de sedimentos de la cuenca y tampoco

transporte de *ondo$ -eneralmente ocurre en %onas de inundación$ en el se-undo de los

casos e,iste transporte de sedimentos por el *ondo con o sin aporte de sedimentos de la

cuenca acia el r&o produci#ndose a-radación$ de-radación o equili'rio del nivel del

leco en el tiempo(

En este cap&tulo se e,ponen al-unos conceptos$ relacionados con los aspectos

e,puestos(

T!"&()!*e %e Se%$+e*)&'

P!)($e%"%e& ,-&$."& %e #)& &/#$%)& ("!" e# *!"&()!*e %e &e%$+e*)&

Mencionaremos las que son utili%adas en las *órmulas más comunes(

T"+") ,)!+"

La descripción de los sedimentos considera *undamentalmente su tama.o y su *orma$

los di*erentes m#todos empleados en la determinación del tama.o de una

part&cula se 'asan 'ien en un tami%ado y en el ensayo de sedimentación$ o'teniendo el



diámetro de tami% y el diámetro de sedimentación( 3ormalmente las arenas se

miden por su diámetro de tami%ado y los limos y arcillas por su diámetro de

velocidad de sedimentación(

La *orma de las part&culas es una caracter&stica importante que se de*ine

mediante la redonde%$ es*ericidad y *actor de *orma( Este "ltimo$ de uso *recuente$ está

dado por

F(F( = ca'

45(678

!onde a$ ' y c son las lon-itudes de los e+es en tres direcciones$ c es la lon-itud menor$

' la intermedia y a la más -rande(

I$.$".$/ %e# +)$+$e*)'

Al *luir el l&quido so're una super*icie compuesta por material -ranular$ e+erce *uer%as

que act"an so're las part&culas en reposo con tal ma-nitud que produce movimientos$

entonces se dice que las condiciones del *lu+o son cr&ticas(

Con un análisis dimensional del pro'lema considerando las varia'les queintervienen en el *enómeno de iniciación del movimiento$ /ields 479:;8 o'tuvo la

e,presión

τ c4γ S − γ 8d

= f 4 τ c

< ρ d8

ν45(6;8

!onde τc es el valor cr&tico del es*uer%o cortante en el *ondo$ el parámetro de la

*unción en el miem'ro de la dereca$ puede de*inirse como un n"mero de Reynolds

cr&tico del *ondo Re $=

τc ρ corresponde a la llamada velocidad de corte cr&tica >=c y

ν = µ < ρ ( Los resultados de su investi-ación se muestran en la Fi-ura 5(7(

c



1.0E+00

τ C

4γ S − γ 8d

1.0E-01

1.0E-02

1.0E-01 1.0E+00 1.0E+01 1.0E+02 1.0E+03

Rec==

τ c < ρd

ν

Figura 2.1 Diagrama de Shields para la iniciación del movimiento de las partículas

Los resultados presentados por /ields an tenido aco-ida universal a pesar de que

al-unos investi-adores an o'tenido resultados li-eramente di*erentes( Coronado

479;78 anali%a su aplicación en los di*erentes modos de iniciación el movimiento$ 3oa

4566?8$ e,perimentalmente ace ensayos con suelos coesivos(

T!"&()!*e %e &e%$+e*)& e!)&$/ e .3!&)& %e "43"

Los sedimentos *ormados a partir de la erosión laminar y movimientos de masas$ son

conducidos a los cursos de a-ua$ donde tiene lu-ar la escorrent&a en un medio *&sico en

*orma de canal$ responsa'le de la se-unda *ase del proceso de transporte de sedimentos(

En este sector$ el escurrimiento se desarrolla de manera concentrada$ con capacidadsu*iciente para la conducción de los sedimentos(

En estos cauces se e,presa un estado avan%ado y comple+o de erosión actuando$

además de la erosión super*icial por es*uer%os de corte e impacto$ *ormas de erosión

asociadas a la desesta'ili%ación de taludes por umedecimiento y so'resaturación y al

movimiento su'terráneo( /e asocian tam'i#n los procesos de erosión interna y e,terna

de la 'ase de los taludes provocando derrum'es(

En los cursos naturales el *lu+o adquiere capacidad su*iciente para transportar aciaa-uas a'a+o los sedimentos( !urante este proceso disminuye el nivel del leco$



de'ilitando la 'ase de los taludes$ que dan lu-ar al desmoronamiento deri'eras y al

incremento de la car-a de sedimentos(

C)&$%e!".$)e& 56&$."& ("!" e# *!"&()!*e %e ,)%)'

/ields y Einstein de*inen los parámetros adimensionales@

0 ensión de corte media relativa Ψ

>5

Ψ = =

4s − 78-d

0 Bnidad adimensional de transporte de sedimentos Φ

45(68

!onde@

Φ =

qD

4s − 78-d: 45(68

>= >elocidad de corte gRS en m<s

R Radio )idráulico en m

- Aceleración de la -ravedad en m<s5

d !iámetro del -rano de sedimento en m

s !ensidad relativa de los -ranos

s = ρ

s

ρ

45(698

q ransporte de *ondo por unidad de anco 4m:<m(s8

Se%$+e*)& e &3&(e&$/ &3 .).e*!".$/'

!el análisis$ considerando la teor&a de *lu+o tur'ulento y la *luctuación de velocidades$se puede o'tener la si-uiente ecuación para la concentración vertical de sedimentos

dc= −

c

dy

y47 −

w

y8

κβ =

45(768

! n

donde c es la concentración a la altura y medida desde el *ondo$ n es la pro*undidad

normal del *lu+o$ w es la velocidad terminal de ca&da del sedimento$ κ es la constante

universal de >on Garman$ β = εs < εm en la que εm y εs son los coe*icientes de

di*usión tur'ulenta de cantidad de movimiento y de sedimentos respectivamente y

>= = τ6 < ρ es la velocidad de corte(

D



La Ecuación 5(76 se puede inte-rar desde un nivel y H a para el cual se supone

una concentración c H ca conocida$ asta el nivel varia'le y de concentración c$ entonces

cdc

w y

dy

= −c κβ y

45(778ca

= a y47 − 8!

n

Lue-o de inte-rar la Ecuación 5(77$ la distri'ución vertical de concentración de

sedimentos se puede e,presar por la relación$ Roca 479;98

donde " =

w

κβ =

c= 4

! n

− y a8 #

ca

! n

− a y45(758

E# ."3.e N"*3!"#

Los r&os aluviales$ están su+etos a cam'ios de recorrido y de sección transversal( Por lo

-eneral los cam'ios que e,perimenta un r&o empie%an en un tramo determinado y se

propa-an acia a-uas arri'a y<o acia a-uas a'a+o( Por esto el in-eniero de'e tener

cuidado al dise.ar y u'icar una o'ra$ tal como un puente(

Los arroyos y r&os si-uen caminos tortuosos en su recorrido a-uas a'a+o( Loselados riacuelos serpentean por el ielo -lacial( Casi nunca vemos un tramo recto de

r&o más lar-o que die% veces su ancura( Incluso donde la alineación de los 'ancos es

recta$ la parte más pro*unda de un r&o va de lado a lado( odo esto ace pensar que la

*ormación de meandros es una propiedad intr&nseca de las corrientes( >(( Cow

47958(

3ormalmente los meandros aparecen dondequiera que un r&o recorre una

pendiente suave$ movi#ndose alrededor de o'strucciones$ a trav#s de tierra de -rano *ino

que son erosiona'les *ácilmente(

Bn r&o discurre a+ustándose a las pertur'aciones$ as&$ variaciones en las descar-as y

o'stáculos desv&an su corriente$ lue-o la corriente desviada si-ue un nuevo camino$

los coques en un 'anco encuentran la resistencia de este pero lo erosiona$ *ormando

una curva en el *uturo( Al salir de la curva$ el *lu+o se va en una tan-ente por el r&o$

coca contra el 'anco opuesto$ y sale *ormando la otra curva como se muestra en la

Fi-ura 5(5( Este modelo se repite r&o a'a+o$ creando un 'alance en el r&o casi tan re-ular



como el p#ndulo de un relo+ cuando las condiciones en el recorrido del cauce

son las mismas(

Las curvas a-randan e in*luyen en la *orma que toman las secciones del cauce( Al

e,terior de la curva$ las velocidades son mayores y e,isten movimientos acia el

centro$ de esta *orma el cauce se pro*undi%a en esta parte( Los movimientos de a-ua por

el cauce acia el interior de la curva son más lentos$ esto ace que e,ista sedimentación

*ormando 'arras$ una ilustración de la sección en curva vista acia a-uas arri'a se

muestra en la Fi-ura 5(:(

A

A

Figura 2.2 $aturale"a me%ndrica del flu&o

ona pro*unda develocidades mayores ona de sedimentación yvelocidades menores

Corrienteslentas

Figura 2.' Sección ()( en la "ona curva del cauce

S)."".$/ e P$#"!e& %e P3e*e&'

La e,posición de los pilares de puentes$ a la acción erosiva del *lu+o del a-ua$ puede

producir la *alla del puente$ requiriendo -astos mayores para su reparación o reempla%o(

El estudio de la socavación de puentes es desarrollado de manera más intensa en los

pa&ses avan%ados$ por e+emplo$ como parte de un pro-rama para eliminar los

colapsos de puentes en los Estados Bnidos$ la Administración Federal de Carreteras

4F)JA8 esta'leció un pro-rama nacional de inspección de puentes( Bsando pautas

esta'lecidas por el F)JA$ las o*icinas de transporte estatal individuales acen #stas

inspecciones puntuales( Cada puente encima del a-ua se inspecciona y se le da una

clasi*icación( A los puentes que son clasi*icados como de Ksocavación cr&ticaK se le



presta la atención inmediata ellos o se reparan$ se reempla%an$ o se

supervisan( El o'+etivo de estos pro-ramas es supervisar la socavación y la vecindad

de un puente detectando los puentes cr&ticos( Estos estudios se an e,tendido

para incluir las condiciones idráulicas que causan la socavación del puente$ como

la pro*undidad de a-ua$ velocidad del a-ua$ tama.o del material del cauce$

pendiente del cauce y -eometr&a del cauce( El m#todo usa dispositivos de

transductores capaces de trans*erir

los datos a computadoras$ un esquema de estos se muestra en la Fi-ura 5(?(

L&nea tele*ónica

sonar

Módulo dealmacenamiento

Panel solar

Re-istrador dedatos

Dat(75>( ransductor

Módem

/uper*icie de a-ua

/e.al de

retorno

ransductor Pilar

!irección del *lu+o

/e.al enviada

Cimentación

Figura 2.* Dispositivo de transductores capaces de transferir datos a computadoras+ instalados

en un pilar de puente en el cauce de un río ,-regon ridge Scour /ro&ect0

Los datos colectados de mediciones de'en ser anali%ados y comparados con los

o'tenidos de la aplicación de las *órmulas$ las ecuaciones que -uarden correlación más

cercana con los valores medidos se usarán para ese puente(

F/!+3#"& U&3"#e& P"!" e# C6#.3#) %e S)."".$/ e P$#"!e& %e P3e*e&

A continuación se menciona al-unas de las ecuaciones más usadas en el cálculo de la

pro*undidad de socavación en pilares de puentes(

I4I$& 71 898'



En la estación Central de Investi-aciones de A-ua y Fuer%a en Poona$ India$ reali%ó una

serie de ensayos en la'oratorio con el *in de encontrar la pro*undidad de socavación

para sólo un pilar rectan-ular colocado en el centro de una corriente$ con material de

*ondo *ormado por arena uni*orme de diámetro medio de 6$59 mm( Al concluir el

estudio se encontró la si-uiente e,presión para la pro*undidad de socavación a partir del

leco sin erosión 4socavación total8(

! s = 7(64

5 < :

86(− !

n45(7:8

donde@

s @ Pro*undidad de socavación en metros medida desde el leco sin erosión

4socavación total8 ' @Anco del pilar en metros

q @ asto unitario en m:<s por metro de anco

n @ irante normal del *lu+o a-uas arri'a en metros

L"3!&e T).;71 8<=

Para estos autores$ la socavación depende *undamentalmente de la relación de la

pro*undidad del *lu+o y el anco del pilar n<'$ del án-ulo entre la dirección del *lu+o yel e+e lon-itudinal del pilar o án-ulo de incidencia α y$ en se-undo t#rmino de la *orma

del pilar( Al anali%ar este "ltimo *actor$ Laursen y oc lle-an a la conclusión de que$ si

'ien las *ormas idrodinámicas tienden a reducir la socavación$ este e*ecto se pierde

cuando los pilares no están alineados con la corriente$ en particular si se aumenta la

relación n<'(

Al anali%ar la in*luencia de la velocidad media del *lu+o y del diámetro del

sedimento los autores lle-an a la conclusión de que #sta es ine,istente$ pues$ al variar los valores de estos$ se mantiene el equili'rio entre el suministro y la capacidad de

e,tracción de sedimentos(

La pro*undidad de socavación para un pilar alineado con el *lu+o es calculada

por@

donde@

/ = GG / ' 45(7?8

s @ Pro*undidad de socavación local medida desde el nivel inicial del leco(G @ Coe*iciente que depende de la relación n<' y se ilustra en la Fi-ura 5(N(



G s @ Coe*iciente que depende de la *orma del pilar( a'la 5(7(

' @ anco del pilar en metros

3ala 2.1 Coeficiente 4 s ue depende de la forma de la nari" del pilar+ aplicale a pilares

orientados con la dirección de la corriente para la fórmula de 5aursen y 3och.

F)!+" %e #" N"!$> %e#P$#"!

Re#".$/ %e #" N"!$>L)4$*3%?A.;3!"

Coe*iciente G s

Rectan-ular

/emicircular

El&ptica

Diselada

Per*il )idrodinámico

?@7

5@7

:@7

?@7

?@7

7(66

6(9

6(

6(N

6(

6(N

3

2

1 n

Pilar Anco 'Lon-itud l

Fs

0

0 1 2 3 4 5 6

Yn /b

Figura 2.6 Coeficiente 4 ue depende de la relación ! n 7. 5aursen y 3och ,18690

/i la corriente incide o'licuamente *ormando un án-ulo α con el e+e del pilar$ la

socavación puede determinarse con la ecuación

donde@

/ = GG α

'

45(7N8

G α @ Coe*iciente que depende del án-ulo α y de La relación l <'$ siendo l y

' las dimensiones mayor y menor respectivamente$ del pilar( Este

K = Y s

/ b



coe*iciente se presenta en la Fi-ura 5(;( En la aplicación del m#todo de

Laursen y oc es necesario considerar$ en primer lu-ar$ que todos los

ensayos reali%ados para su deducción *ueron en condiciones de *lu+o

su'cr&tico$ para n"meros de Froude muy peque.os( /e-"n A-uirre Pe 47968

su empleo de'er&a limitarse a n"meros de Froude menores a 6(N( Por otra

parte$ el m#todo anali%a la socavación -eneral del cauce como *enómeno

simultáneo e independiente a la local$ por lo que estas dos de'en sumarse(

Por "ltimo el m#todo es válido para arenas$ siendo inaplica'le para

sedimentos muy *inos$ con coesión(

7

l /b=16

6 l /b=14

l

l /b=12

5l /b=10

α

bl /b=8

4

l /b=6

3l /b=4

2l /b=2

1

0 15 30 45 60 75

α (en grados sexagesimales)

Figura 2.9 Coeficiente 4 α ue depende del %ngulo de incidencia del flu&o. 5aursen y 3och

,18690

Y"!)&#"*>$e718=0

Como resultado de mediciones reali%adas en la e, Bnión /ovi#tica propone un m#todo

que se puede aplicar en cauces *ormados por materiales no coesivos$ y cuando están

*ormados por materiales coesivos(

Para suelos -ranulares sin coesión la ecuación propuesta por aroslavt%iev es

! S =

4 f

4

4 e +

5

4 :

8 − :6 dS

45(7;8

5 g

K

α



!onde@

s @ Pro*undidad de socavación en metros medida desde el leco sin erosión(

G * @ Coe*iciente que depende de la *orma de la parte *rontal del pilar y del

án-ulo de incidencia α entre la corriente y el e+e del pilar( Fi-ura 5(

>5 < -'G v @ Coe*iciente que depende de 7

5

dado por la e,presión

lo- 4 = −6(5: g7 $ Fi-ura 5(

Pilar

n Anco 'Lon-itud l

s

G * H 75(? '7 H l senα O 'cosα

l

α '

Pilar

nAnco '!iámet( !

sG * H 76(6 '7 H !

!

Pilar n Anco '

Lon-itud l

s

l

α '

b1 = (l -b)senα + b

Figura 2.; Coeficiente 4 f ue depende de la forma de la nari" del pilar y el %ngulo de

incidencia del flu&o para la fórmula de !aroslavt"iev.

> @ >elocidad media de la corriente a-uas arri'a$ despu#s de a'erse

producido la socavación -eneral(

- @ Aceleración de la -ravedad(

α 0° 76 56 :6 ?6

G * (N ( 9(6 76(: 77(:



'7 @ Proyección de la sección del pilar so're un plano perpendicular a la

corriente( Cuando α = 6$ '7 = '

e @ Coe*iciente de corrección$ vale 6(; si los pilares se encuentran en el

cauce principal y 7(6 para aquellos construidos en el cauce de avenidas o

inundación(

4 : @ Coe*iciente que toma en cuenta la pro*undidad de la corriente$ de*inido

por lo- 4

: = 6(7 − 6 (:N yn

< $ Fi-ura 5(9

! n @ irante de la corriente *rente al pilar$ este valor corresponde al tirante

ocurrido despu#s de ocurrida la socavación -eneral(

d s @ !iámetro de las part&culas más -ruesas que *orman el *ondorepresentado apro,imadamente por el dN de la curva -ranulom#trica(

Esto es porque al *ormarse el ueco producido por la erosión se reali%a

una selección de materiales y quedan "nicamente los de mayor tama.o(

En el caso de que la distri'ución del material no sea uni*orme en las

capas más pro*undas$ al conocer las curvas -ranulom#tricas de Los

estratos a los cuales se supone puede lle-ar la erosión$ se tomará como

diámetro representativo al dN

mayor de todos ellos( Cuando el material

del *ondo tiene un diámetro menor de 6(N cm$

aroslavt%iev recomienda no considerar el se-undo t#rmino de la *órmula( /i un

estrato con 'oleos so'reyace a uno de arena *ina$ por e+emplo$ y la pro*undidad de

socavación lle-a a #ste "ltimo$ al calcular el dN de ella de'erá tomarse en cuenta que el

'oleo no arrastrado se me%cla con la arena$ produciendo un nuevo material(

aroslavt%iev ace incapi# en que$ en vista de que el esviamiento de la corriente

in*luye considera'lemente en la erosión$ puede resultar que para un caudal de a-ua

menor$ pero que incida con el án-ulo α má,imo$ la erosión local lle-ue a ser mayor que

para las condiciones de -asto má,imo con el án-ulo menor(

aroslavt%iev advierte además que su *órmula puede conducir a errores en los casos

en que la relación n<' sea menor de 5 y el pilar est# inclinado respecto a la

corriente y a.ade tam'i#n que los valores con ella o'tenidos en esas condiciones son

menores que los que realmente se presentan(



FENOMENO DE SOCAVACION

La socavación local alrededor de pilares se -enera por la acción de corrientes$

aceleraciones y vórtices que se *orman al pasar el *lu+o alrededor del pilar$ como se

ilustra en la Fi-ura :(7( !ependiendo del tipo de pilar y las condiciones de *lu+o se

*orman y acomodan dos tipos de vórtices$ el vórtice erradura y el vórtice en estela(

Estos dos *enómenos participan en el proceso de socavación local del pilar$ el primero

de estos produce la *osa de erosión y el se-undo deposita el sedimento a-uas a'a+o que

se-"n el r#-imen del *lu+o puede variar(

El sistema de vórtices erradura se produce por el *uerte -radiente de presiones

inducido por la inercia del *lu+o y la o'strucción que representa el pilar en la porción

a-uas arri'a de #ste( El e+e de -iro del vórtice erradura tiende a ser ori%ontal$ #ste

vórtice es casi siempre responsa'le de la má,ima socavación local$ pues contri'uye a

mantener en suspensión a part&culas de sedimento de la *osa de erosión para lue-o

trasladarlas en dirección a-uas a'a+o( El sistema de vórtices en estela tiene e+es

verticales y se desarrolla acia a-uas a'a+o del pilar en la re-ión separada como se

muestra en la Fi-ura :(7 para un pilar cil&ndrico circular$ estos vórtices act"an como

rodillos idrodinámicos$ que al ale+arse se diluyen acia a-uas a'a+o$ so're los que *luye

la corriente esto e,plica la deposición de sedimento inmediatamente a-uas de'a+o de la

*osa de erosión(



Vórtice en herradura

Vórtice en estela

órtices ue se forman al pasar el flu&o alrededor del pilar

C)%$.$)e& I-.$"#e& P"!" e# C"&) %e U P$#"!'

Las condiciones in&ciales de la *orma del leco y de los valores de las descar-as antes deuna avenida in*luyen de modo determinante en cualquier proceso *&sico y en el caso del

proceso de socavación tam'i#n es de -ran importancia( En la naturale%a e,isten cauces

con caudal permanente y otros que car-an estacionalmente ó cauces secos(

En los cauces con caudal permanente los *actores que -eneran el movimiento del

material del leco$ las *ormas de *ondo y cuencos de socavación son relativamente

constantes y solo si var&a el caudal$ las *ormas del *ondo del leco var&an(

Por otro lado en cauces secos que son cauces en *ormación y que -eneralmentetienen *uerte pendiente en las %onas de inundación$ el *enómeno de erosión ocurre

cuando se presenta un torrente de a-ua o avenida esporádica y se-"n el tiempo de



duración de la avenida se puede producir un des'alance entre el caudal sólido

que entra al cauce producto de erosión a-uas arri'a y el que sale de #l(

C)%$.$)e& F$"#e& @F)&" %e E!)&$/'

E,perimentalmente se o'serva$ ya sea durante o al *inal del proceso de socavación$

acumulación de material inmediatamente a-uas a'a+o del cuenco de erosión cuya *orma

var&a de acuerdo a la *orma del pilar y la interacción de las corrientes de a-ua(

En prue'as e,perimentales en las que las mediciones de las *ormas del leco se acen

lue-o de cortar el in-reso del a-ua$ la *orma de secado del caudal in*luye en la

con*i-uración *inal de la *osa de erosión(

P!).e&) %e S)."".$/'

El vórtice de erradura es el que ocasiona la socavación local alrededor del pilar$ la

*uer%a de #ste vórtice depende de varios *actores como el anco del pilar y la cantidad

de movimiento del *lu+o por unidad de anco en cercan&as del pilar$ #ste vórtice se

encar-a de suspender el sedimento y e,traerlo de la *osa de erosión en un proceso

continuo con intensidad intermitente de'ido al in-reso$ acumulación y salida de los

sedimentos en el cuenco y a la in*luencia de las *ormas de *ondo en su despla%amiento(

En ausencia de transporte de sedimentos por el *ondo del leco y sin variación en las

descar-as$ el cuenco tiende a alcan%ar una pro*undidad de socavación má,ima de

equili'rio en el tiempo(

As&$ en procesos con transporte de sedimentos que produce un in-reso de sedimentos

proveniente de a-uas arri'a del leco$ ocurre simultáneamente el proceso de socavación

y evacuación del cuenco de erosión en *orma$ es decir la pro*undidad de erosión no

siempre se incrementa$ sino tam'i#n a veces disminuye( Al mismo tiempo$ acia a-uas

a'a+o$ inmediatamente despu#s del cuenco de erosión$ en suelos no coesivos$ se

produce sedimentación del material$ cuyas caracter&sticas dependen de la velocidad del

*lu+o(

Las varia'les que se acepta in*luyen en el proceso de socavación en am'os

re-&menes$ su'cr&tico y supercr&tico$ y en la determinación de la pro*undidad de

socavación 4s8$ se considera que son los si-uientes@

• Caracter&sticas -eom#tricas del pilar(Lon-itud 4l 8$ anco 4'8$ *orma de la nari% del pilar 4FRMA8 y án-ulo

vertical del pilar 4β8(

• Caracter&sticas del a-ua y el *lu+o(



!ensidad del a-ua 4 ρ $ viscosidad cinemática del a-ua 4 ν8$ irantenormal

4n8$ velocidad media4>8 del *lu+o de apro,imación$ la aceleración de la

-ravedad4-8 y pendiente del cauce 4/68(

• n-ulo de incidencia del *lu+o o án-ulo de ataque 4α).

• Caracter&sticas del material del cauce(

!iámetro representativo del sedimento 4ds8$ densidad del sedimento 4 ρs 8$

velocidad cr&tica para la iniciación del movimiento 4>c8 y el es*uer%o cortante

cr&tico para la iniciación del movimiento 4τc8

ANALISIS DEL FENOMENO DE SOCAVACION EN PUENTE SAMAN

INFORMACION BASICA DEL PUENTE SAMAN

PUENTE SAMAN



1'0 UBICACINEl nuevo puente /AMA3 se encuentra en la carretera /amán SArapa$ correspondiente a la

provincia de A%án-aro$ departamento de Puno(

2'0 CARACTERISTICAS DEL PUENTE

Puente tipo vi-a continua de sección compuesta de cinco tramos$ de una v&a$ con unalon-itud total de 7N:(66 m entre e+es de estri'os(

2'1 De&.!$(.$/ %e# (3e*e

Las caracter&sticas del puente son los si-uientes@

S3(e!e&*!3.*3!"&:

Lon-itud@ 5N(NO:?(6=:O5N(NH7N:(66m(

3"meros de tramos@ N

ipo@ 5 vi-as de acero tipo Plate irder tra'a+ando comosección compuesta con una Losa de concreto de laespesor varia'le(

Materiales@

>i-as

Acero A/M A69 -rado N6 Fy H:(N66T-< cm

2

(

!ia*ra-mas y otros

Acero A/M 69 rado :; Fy H5(N:6 T-<cmU5(

/oldadura de vi-as AJ/ E 67

C)e$/ con pernos de alta resistencia A0:5N(

Losa@

Concreto *VcH56T-<cmU5(

Acero de re*uer%o *yH?566T-<cmU5(

S35e&*!3.*3!":

Estri'os@ ipo muro y alas en B de concreto armado de altura 9(;6m en am'os estri'os(

Pilares intermedios@ !e tipo mono columna de sección rectan-ular con 'ordesaca*lanados de concreto armado las alturas son de@

P7 y P?@ ;(5Nm

P5 y P:@ ;(?Nm(

Materiales@ Concreto *Vc H576 T-<cm 5 Pilares(



Concreto *VcH576 T-<cm5 Estri'os(

Acero de Re*uer%o *yH?566 T-<cm5(

Cimentación@ Pilotes de despla%amiento de concreto con 'ase so're Sensancada ydiámetro del *uste WH6(?Nm(

N$e# %e #" !"&"*e

En el puente el nivel de la rasante es varia'le con pendientes de 7(?9X y 6(NXde manerasim#trica respecto a los pilares centrales de*ini#ndose las si-uientes tolas(

Estri'o I%quierdo :?7(:6

Pilar 3 o 7 :?7(;

Pilar 3 o 5 :?7(N

Pilar 3 o : :?7(N

Pilar 3 o ? :?7(;

Pilar 3 o N :?7(:6

Estri'o !ereco :?7(:6

2'2 ."!".*e!-&*$."& 4e)*.$."& e ;$%!)#/4$."& %e# &$*$)

C)%$.$)e& %e .$+e*".$)e&

De&.!$(.$/ E&*!$5)I>3$e!%)

P$#"!e&$*e!+e%$)&

E&*!$5)De!e.;)

ipo Arena arenosacompacta

rava arcillacompacta

Arena limosacompacta

Pro*( de cimentación4m8

7;(:6 75(76Y7:(5? 7N(56

Capacidad portante

Admisi'le 4ton8

6(6 77(6 77(6

Cotacimentación4m(s(n(m8

:57(6 :57(76 :57(6



C)%$.$)e& ;$%!)#)4-"& e ;$%!63#$."&

Pe!$)%) %e !e*)!) C"3%"# Q N$e# %e# "43"

766 N5(66 m5<s

::(79N66 ;5N(66 m:<s 0

'0 OBRAS DE PROTECCION

Como medida de prevención contra la socavación de las ri'eras del cauce$ por e*ecto deavenidas e,traordinarias del rio Ramis$ y evitar da.os en los estri'os$ pilares y terraplenesde acceso se a previsto e+ecutar un sistema de de*ensa ri'ere.a en am'as már-enesmediante una co'ertura de enrocado de 56(66 y 7N(66 m de lon-itud a-uas arri'a y a-uas

a'a+o respectivamente y en los pilares un radio apro,imado de ?(6m (Para los pilaresP7 y P5 y de N(;6 m( para los pilares P5 y P:(

CALCULO EPERIMENTAL DE SOCAVACION

+e*)%)#)4$"

Con el m#todo e,perimental que utili%amos que determinamos los niveles con la ayuda deuna winca con la que construimos el per*il lon-itudinal del puente actual$ di*erente al

per*il lon-itudinal dado en el proyecto para la construcción del puente dado que su*riósocavación -eneral

/ocavación ma,H Cota actual0Cota inicial

SOCAVACION GENERAL:

Con el m#todo reali%ado la socavación má,ima es de 6(; m que se encuentra entre el pilar n : y pilar n?

SOCAVACION LOCAL:

P$#"! N1: 6(:7m 4*i-ura 58

P$#"! N2: 6(N: m 4*i-ura:8

P$#"! N: 6(: m 4*i-ura?8 pilar presenta enrocado de protección

P$#"! N9: 6(;N m 4*i-uraN8 pilar presenta enrocado de protección

Estribo N° 1: no presenta socavación

Estribo N° 2: no se puedo medir la socavación por el sistema de protección

(enrocado)



ANEXOS

VISTA LONGUITUDINAL D !UNT "SA#AN$

%i&ura '



SOAVAION !ILA N* '

%i&ura +

SOAVAION N !ILA N* +



%i&ura ,

SOAVAION N !ILA N* ,



%i&ura -

SOAVAION N !ILA N* -



%i&ura .

STI/O N* '



STI/O N* +



Documents

Imforme Socavacion Final