EROSION Y SOCAVACION
INTRODUCCION A LA EROSION Y SOCAVACION DENTRO EL CAPITULO DE HIDROLOGIA E HIDRAULICA
AHORA NOS PRESENTA LAS DIFERENTES METODOLOGIAS DE CALCULO PARA DIVERSOS TIPO DE ESTRUCTURAS COMO PUENTES
2. Es difícil establecer una sola ecuación que sea lo suficientemente precisa y segura para
estimar las profundidades de socavación debido al alto grado de incertidumbre
existente y a las muchas variables involucradas en el problema como son:
- FLUJO (PERMANENTE/NO PERMANENTE)
- CAUDAL DE DISEÑO (CRECIDAS)
- TURBULENCIA
- TAMAÑO Y DISTRIBUCIÓN DEL SEDIMENTO.
- CARACTERÍSTICAS HIDRÁULICAS DURANTE CRECIENTES.
- ÁNGULO DE ATAQUE DEL FLUJO.
- PRESENCIA DE BASURAS.
- TIEMPO DE DURACIÓN DE LA CRECIENTE
ELEMENTOS
PROPIOS DEL
CURSO DE AGUA
(INCERTIDUMBRE)
GEOMETRÍA DE LAS ESTRUCTURAS
3. CONCEPTO GENERAL DE SOCAVACIÓN Y SU RELACIÓN CON LA EROSIÓN
La socavación puede definirse como la erosión del lecho de un cauce natural.
- Erosión general, erosión en estrechamientos o transversal.
es aquella que se produce en el cauce como consecuencia de la
crecida, que pone en movimiento las partículas de fondo que se
encontraban en equilibrio.
4. Erosión por Contracción: ocurre cuando la luz del puente es inadecuada de acuerdo al caudal esperado de
crecida, por lo que se produce una contracción de la vena fluida durante la misma, incrementando la velocidad
enormemente y, por lo tanto, la erosión.
5. - Erosión local o socavación; esta última es la que se debe a la interacción fluido-estructura en
presencia de un material superficial erosionable, es la más importante.
Es la fosa que se genera ante algún elemento físico componente del diseño del puente (en pilas y estribos),
o singularidad que se encuentre interpuesta en la corriente fluida.
6.
7. Para ello, han estudiado experimentalmente la socavación local en pilas y además han expresado en forma teórica los
componentes de velocidad para diferentes partes del flujo alrededor de la pila.
Las ecuaciones por ellos deducidas satisfacen la ecuación de continuidad, (La ecuación de continuidad nos dice que
la cantidad de fluido que entra por un tubo (litros/segundo) es igual al que sale)
Y se ajustan bastante bien a las mediciones experimentales con que las verificaron por lo que sus autores piensan
que se podría usar para simulaciones en prototipo.
- FLUJO LAMINAR
- Funcion de la sección y velocidad.
- FLUJO TURBULENTO ̴
- Incertidumbre
FUENTE: SOCAVACION DE PUENTES – U. DEL CAUCA - COLOMBIA)
8. Todos los procesos fluviales que llevan
involucrados la alteración de las condiciones
naturales de un curso de agua, por la
implantación de una obra, producen una
serie de modificaciones en el escurrimiento.
Dichas modificaciones involucran:
• ∆h: Variación de los niveles del río.
• ∆U: Cambios en el perfil de velocidades
del río.
• Generación de corrientes secundarias y
torbellinos.
Como consecuencia, cambia la capacidad de
transporte de sedimentos por parte de la
corriente.
https://www.metalocus.es/es/noticias/el-movimiento-crea-vortices-y-los-vortices-crean-movimiento-por-teamlab
9. https://www.youtube.com/watch?v=dcjGZ6yFNwE
Las estructuras que cruzan corrientes de agua, están expuestas a la ocurrencia de fenómenos
hidrológicos extremos, con el consiguiente riesgo de socavación al pie de la estructura (pilares y
estribos).
Implantar una estructura en el cauce del rio crea perturbación y obstrucción al flujo de agua en el rio.
Generando la aceleración del flujo y formación de vórtices que provocan la socavación del lecho
alrededor del estribo, los principales fenómenos causantes de este hecho son la concentración de
corrientes y el sistema de vórtices que se forma en el flujo
12. El flujo hacia arriba combinado con los
vórtices de herradura que se forman en la
base de la pila remueven el material del
lecho y si la tasa de transporte de
sedimento desde la zona de obstrucción es
mayor que el aporte de sedimentos
proveniente de aguas arriba, Se crea el
hueco de socavación
13. 10 MTS DE SOCAVACION NO ES RARA
MUCHAS VECES NO SE DETECTA,
ES NORMAL QUE LOS SEDIMENTOS SE VUELVAN A DEPOSITAR Y APARENTEMENTE NO HAYA PASADO NADA
14. La obstrucción del flujo por la estructura, provoca la socavación en los estribos, al formarse un vórtice de eje
horizontal que empieza aguas arriba y corre a lo largo del pie de la estructura y un vórtice de eje vertical al
final de la misma.
El vórtice al final es similar al vórtice de estela, más débil, se forma agua abajo
https://www.youtube.com/watch?v=b-5sMG9Bvh4&list=PLZPNMt-oju8vyPR_TT7McGoN8wNjPWdO2
15.
16. St.Louis durante las inundaciones del año 1993. Vista satélite de color mejorada de los
alrededores de San Luis a la altura de la inundación del Mississippi
CAUSÓ EL FALLO DE 23 PUENTES, DE LOS CUALES 14 FALLARON POR SOCAVACIÓN EN ESTRIBOS, 2 POR
SOCAVACIÓN EN PILARES, 3 POR SOCAVACIÓN EN ESTRIBOS Y PILARES Y 2 POR FALLA DE DIQUE
LATERAL, ACUSADA A LA EROSIÓN
17. Con altura a la superficie del agua del caudal de diseño, sobre la misma vertical de la estructura.
Qd: caudal de diseño o caudal máximo de la creciente para la cual se desea calcular la erosión.
QUE MIDE LA SOCAVACION?
El volumen de material excavado y transportado desde el lecho y de las orillas de los flujos de agua como resultado de la
acción erosiva del propio flujo de agua. En m3/s.
COMO SE MIDE LA SOCAVACION?
18. METODOS PARA CALCULAR SOCAVACION
Para evaluarla, existen diversas metodologías:
1. TEORÍA DE RÉGIMEN
Método de Lischtvan – Lebediev (Erosión generalizada)
Mediante el análisis del equilibrio existente entre la
tensión de corte de fondo τ0 ejercida por el fluido
sobre el lecho y la resistencia de los granos del mismo
al movimiento τc (τ0 ≤τc).
El equilibrio es dado por: Um = Uc
Donde:
Um= velocidad media del flujo de una altura de
crecida.
Uc= velocidad media que necesita el flujo para
comenzar a erosionar el material del fondo
