Formulas de socavación local a consecuencia de las máximas avenidas en los puentes

UNIVERSIDAD NACIONAL

“SANTIAGO ANTÚNEZ DE MAYOLO”

FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AGRÍCOLA

[pic 1]

TITULO:

FORMULAS DE SOCAVACIÓN LOCAL A CONSECUENCIA DE LAS MAXIMAS AVENIDAS EN LOS PUENTES

CURSO:

HIDRÁULICA FLUVIAL

ESTUDIANTE:

ARAUJO VARGAS DIEGO

DOCENTE:

ING. APARICIO ROQUE FIDEL GREGORIO

Huaraz, Perú

2023

CONTENIDO

RESUMEN        6

INTRODUCCION        7

OBJETIVOS        8

Objetivo General        8

Objetivos Específicos        8

JUSTIFICACION        9

MARCO TEÓRICO        10

Socavación local        10

Laursen y Toch (1953, 1956)        10

Método de Neill (1964)        12

Método de Larras (1963)        12

Método de Arunachalam (1965, 1967)        15

Método de Carsten (1966)        16

Método de Maza – Sánchez (1968)        16

Método de Breusers, Nicollet y Shen (1977)        21

Método de Melville y Sutherland (1988)        22

Método de Froehlich (1991)        23

Método de la Universidad Estatal de Colorado (CSU)        24

Socavación Local en estribos        28

Método de Liu, Chang y Skinner        28

Método de Artamonov        30

Método de Laursen        30

Método de Froehlich        31

Método de Melville        33

Método HIRE        35

CONCLUSION        36

RECOMENDACIÓN        37

REFERENCIAS        38

 CONTENIDO DE FIGURAS

Figura 1 Coeficiente de corrección que depende de la forma de la pila (kf )        10

Figura 2 Coeficiente que de depende la relación tirante entre ancho de la pila (kg)        11

Figura 3 Coeficiente de corrección cuando existe un ángulo de incidencia entre el eje de la pila y la corriente (k∅)        11

Figura 4 Cálculo de la socavación local en un pilar rectangular        17

Figura 5 Cálculo de la socavación local para un pilar circular        18

Figura 6 Cálculo de la socavación local para un pilar de sección elongada        19

Figura 7 Formas típicas de pilares de puentes.        25

Figura 8 Estribos que se prolongan hasta el cauce principal y no existe flujo        29

Figura 9 Formas comunes de estribos        31

Figura 10 Factor de corrección Kθ ,Método de Froehlich        31

Figura 11 Factor de corrección por ángulo de ataque del flujo Kθ        33

CONTENIDO DE TABLAS

Tabla 1 Factor de corrección kf por forma de la pila. Metodos de Larras y Melville y Sutherland        13

Tabla 2 Factor de corrección kf por forma de la pila. Metodos de Larras y Melville y Sutherland        14

Tabla 3 Factor de corrección k∅ por ángulo de ataque del flujo. Método de Larras.        14

Tabla 4 Formas usuales de pilas. Método de Larras        15

Tabla 5 Factor de corrección fc.        17

Tabla 6 Valores de Dmáximo        23

Tabla 7 Factor de corrección por la forma del pilar Kf        26

Tabla 8 Factor de corrección por el ángulo de ataque del flujo        26

Tabla 9 Factor de corrección por la forma del lecho Kc        27

Tabla 10 Criterios para adoptar Ka        27

Tabla 11  Coeficiente de correción Kθ        30

Tabla 12  Coeficiente de correción KQ        30

Tabla 13 Coeficiente de correción Km        30

Tabla 14 Coeficiente por la forma del estribo Kf        31

Tabla 15 Valores del factor de corrección Kf        33

RESUMEN

El análisis de la socavación local es un tema que han estudiado muchos autores para contribuir a mitigar los problemas que sufren las infraestructuras en las que se presenta este fenómeno, como los pilares de los puentes y los estribos. Sin embargo, actualmente no se cuenta con resultados semejantes entre ellas, debido a que las variables que se han estudiado son diferentes y a pesar de que se pueden clasificar en grupos no se ha encontrado una metodología específica para hallar estas expresiones matemáticas. Con el fin de dar una alternativa para solucionar los problemas que se presentan al momento de calcular la socavación a través de un modelo experimental, la presente investigación describe fórmulas de expresión matemática para calcular este fenómeno local en pilares de puentes.

INTRODUCCION

El caudal y las características hidráulicas de los ríos son factores que se deben tomar como punto de partida para analizar la socavación local. Así mismo, las precipitaciones que caen sobre la superficie de la tierra e impactan las fuentes superficiales con una probabilidad de ocurrencia de este fenómeno. Estas variables se deben establecer claramente con el fin de mitigar los impactos que se generan sobre las estructuras, ya que un nivel de cimentación adecuado de éstas garantiza la reducción en pérdidas humanas debido al fenómeno de la socavación. Por ello este informe se centras en las diversas fórmulas que existe para calcular la socavación local.

OBJETIVOS

Objetivo General

Dar a conocer las fórmulas para el cálculo de socavación local

Objetivos Específicos

Tener en cuenta las fórmulas para ver cual nos favorece mas a la hora de los cálculos

JUSTIFICACION

La socavación local afecta a una zona limitada, se caracteriza por una fuerte turbulencia con desarrollo de remolinos y vórtices inducidos por la obstrucción al paso del agua. Para el presente estudio se considera que el proceso de socavación alrededor de los estribos de los puentes es rápido y se produce por la existencia de velocidades mayores alrededor de estas estructuras, formando vórtices frontales, laterales y de estela detrás de la pila, que son la principal causa de este tipo de socavación.

MARCO TEÓRICO

Socavación local

Laursen y Toch (1953, 1956)

Según el Ministerio de Transportes y Comunicaciones (2012) el método es aplicable para suelos arenosos, no está claro si se puede aplicar para gravas, pero definitivamente no es válido para el caso de boleos, la máxima profundidad de socavación era independiente de la velocidad del flujo pues la socavación no progresaba al mantener fijo el tirante y aumentar considerablemente la velocidad de la corriente.(p.115)

1. Flujo de agua paralelo al eje mayor del pilar

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Donde:

 : Profundidad de socavación local, medida a partir del fondo de cauce (m). [pic 3]

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