Socavacion General en Puentes Clase 4

5/18/2018 Socavacion General en Puentes Clase 4

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SOCAVACION EN PUENTES

WILLIAMS MENDOZA RIVERA, MGP


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OBJETIVO

Determinar el peril !e "#$a%a$i&n!e 'n r(# para !i"e)ar la

pr#'n!i!a! !e $imenta$i&n !e la"'*e"tr'$t'ra !e 'n p'ente


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PROBLEMA+ -'. !at#" !e l#" e"t'!i#" !e

in/enier(a "e ne$e"itan para#*tener 'n peril !e "#$a%a$i&n0


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SOCAVACION SE ENTIENDE POR

SOCAVACION LA

ACCION DEE1CAVAR2EROSIONAR3 LASORILLAS O EL4ONDO DE UNRIO, PUEDE SERNATURALMENTE

O POR MEDIO DELAINTERVENCIONDEL 5OMBRE


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TIPOS DE SOCAVACION SOCAVACION NORMAL O GENERAL

SOCAVACION POR ESTREC5AMIENTO

SOCAVACION EN CURVAS

EROSION DE MARGENES

SOCAVACION LOCAL EN PILAS

SOCAVACION LOCAL EN ESTRIBOS


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TIPOS DE SOCAVACION OEROSION EN PUENTES


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SOCAVACION NORMAL O GENERAL

ES EL DESCENSO DEL

4ONDO DE UN RIO -UE SEPRODUCE ALPRESENTARSE UNACRECIENTE O AVENIDAMA1IMAE1TRAORDINARIA, 6 SEDEBE AL AUMENTO DE LACAPACIDAD DE ARRASTREDEL MATERIAL SOLIDO

-UE EN ESE MOMENTOAD-UIERE LA CORRIENTE,EN VIRTUD DE SU MA6ORVELOCIDAD


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SOCAVACION PORESTREC5AMIENTO DEL CAUCE

LOS TERRAPLENES

DE ACCESO PUEDENOCASIONARESTREC5AMIENTODE LA CORRIENTEEN EPOCA DE

AVENIDAS2REDUCCION DELCAUCE3, CAUSANDOUNA SOBRE

ELEVACION AGUASARRIBA DEL PUENTE2POSIBLEINUNDACION3


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SOCAVACION EN CURVASCUANDO EL RIO DESCRIBE UNA CURVA E1ISTEUNA TENDENCIA EN LOS 4ILETES LI-UIDOSSITUADOS MAS LEJOS DEL CENTRO DECURVATURA, POR LO -UE LA PRO4UNDIDAD DEEROSION ES MA6OR EN LA PARTE DEL CAUCEE1TERIOR DEL RIO7


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EROSION ENMARGENES

ES LA EROSION -UELAS AGUAS DE UNACORRIENTE

PRODUCEN EN LOSMATERIALESTERRENOSDELEZNABLES OSOLUBLES -UE4ORMAN SUSORILLAS7


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ES-UEMA DE EROSIONES


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ES A-UELLA -UE SE PRODUCE AL PIE DE LOSOBSTACULOS RODEADOS POR LA

CORRIENTE DEBIDO AL CAMBIO DE LASCONDICIONES 5IDRAULICAS DEL RIO


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SOCAVACION LOCAL DE PILAS DE

PUENTES


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SOCAVACION DE CIMENTACION

6 VOLTEO DE PILAS


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5UNDIMIENTO DE PILA PORSOCAVACION LOCAL


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A8'ella 8'e "e pr#!'$e p#r #*"t9$'l#" 8'e"#lamente !e"%(an la $#rriente, per# 8'e e"t9nli/a!#" a la #rilla72ESTRIBOS 6 ESPIGONES3


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SOCAVACION LOCAL EN

ESTRIBOS


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CALCULO DE SOCAVACION NORMALO GENERAL DEL CAUCE

PARA DETERMINAR LASOCAVACION GENERALDE CAUCES SE TIENEALGUNOS METODOS

COMO EL DE LISC5TVAN:LEBEDIEV7

PARA APLICAR ESTEMETODO, ES IMPORTANTECLASI4ICAR LOS CAUCESDE LOS RIOS SEG;N SEINDICA EN LA TABLA

ADJUNTA


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CLASI4ICACION DE CAUCES DE RIOS

CAUCES MATERIAL DE4ONDO

DISTRIBUCION DE

MATERIAL DE4ONDO

DE4INIDO

CO5ESIVO5OMOGENEA

5ETEROGENEA

NO CO5ESIVO5OMOGENEA

5ETEROGENEA

INDE4INIDOCO5ESIVO

5OMOGENEA

5ETEROGENEA

NO CO5ESIVO5OMOGENEA

5ETEROGENEA


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DE4INIDO7: C'an!# tiene #rilla" *ien

mar$a!a" < en .p#$a !e e"tia=e t#!a la$#rriente e"$'rre p#r el mi"m#724i/7 >3

Figura 1. Seccin de un ro con cauce principal definido.

a) Cauce principal, con franco arrastre de material.

b) Cauce de avenidas, en algunas ocasiones cubierto

con algo de vegetacin.

1) Nivel de aguas mnimas ordinarias.

2) Nivel de aguas mximas ordinarias.


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EJEMPLO DE CAUCE DE4INIDO

RIO PITAL ? SANTA ROSA ? EL ORO


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Figura 2. Seccin de un ro con cauce principal indefinido.a) Posible cauce principal.

1) Nivel de aguas mnimas.

2) Nivel de aguas mximas ordinarias.

INDE4INIDO7: C'an!# en el e"tia=e el #n!# !el

$a'$e tiene 'na "'peri$ie $a"i plana "#*re la8'e "e #rman !#" # m9" $a'$e" p#r l#" 8'e elr(# l'


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EJEMPLO DE CAUCE

INDE4INIDO


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METODO DE LISC5TVAN : LEBEDIEV

Se fundamenta en la condicinde equilibrio entre la velocidadreal media de la corriente (Vr)y la velocidad media del flujo(Ve) que se requiere para

iniciar el arrastre de laspartculas del cauce del ro,cuyas caractersticas sonconocidas (el mtodo se aplica

independientemente de que ladistribucin del material delsubsuelo sea homognea oheterognea).


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DATOS RE-UERIDOS PARA APLICAR EL

METODO DE LISC5TVAN:LEBEDIEV

EL CAUDAL 2GASTO3 MA1IMO DE DISEO 2-!3

NIVEL DEL AGUA, EN EL RIO, EN LA SECCIONDEL CRUCE, PARA EL CAUDAL MA1IMO DEDISEO 2NAME37

SECCION TRANSVERSAL EN EL CRUCE,

OBTENIDA DURANTE EL ESTIAJE ANTERIOR7 TIPO DE SUELO DEL CAUCE7 SI EL SUELO ES

GRANULAR, SE NECESITARA LA

GRANULOMETRA PARA DETERMINAR ELDIAMETRO 2Dm37 SI EL SUELO ES CO5ESIVO,SE RE-UERIRA OBTENER EL PESOVOLUMETRICO SECO 2"3 a 5#


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CALCULO DE LA VELOCIDAD REAL MEDIADE LA CORRIENTE 2 Vr 3

Para cualquier profundidad alcanzada

(1)

donde:

H0 = Profundidad inicial existente, en la seccin del

cruce (m).

Hs = Profundidad despus de producirse lasocavacin, en la seccin del cruce (m).

= Coeficiente en funcin de la gradiente (S) y la

rugosidad (n) manning:

sHHVr

3

5

0=


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CUMPLIMIENTO DEL VALOR DE Vr

La epre"i&n > "e$'mplir9 en la

me!i!a en 8'e elan$# !e la"e$$i&n !el $r'$e

permaneF$a$#n"tante !'rantela a%eni!a, < el#n!# !el $a'$e

!e"$ien!e'ni#rmemente ent#!# el an$# !e la

"e$$i&n7


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CALCULO DEL COE4ICIENTE

!#n!e+-! Ca'!al # /a"t# !e !i"e)# 2mH"37Be An$# ee$ti%# en la "e$$i&n !el $r'$e 2m37Para !eterminar Be, "e traFa 'na perpen!i$'lar a la l(nea!e $#rriente7 S#*re e"ta pr#


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CUMPLIMIENTO DEL VALOR DE La epre"i&n @ "e $'mple "#l# en tram#" !el

r(# !#n!e el $a'$e prin$ipal !e a/'a, !'rante

el e"tia=e, #$'pa t#!# "' an$#7 En l#" r(#" !#n!e el an$# !'rante el e"tia=e

e" m'$# men#r 8'e el $#rre"p#n!iente a la.p#$a !e a%eni!a", "e #rmaran *an$#" !#n!ep'e!e $re$er %e/eta$i&n, 8'e pr#%#$ar9 'na!i"min'$i&n !e %el#$i!a! < a'ment# !er'/#"i!a!, p#r l# tant# e" imp#rtante mantener

li*re !e %e/eta$i&n, la "e$$i&n !e $r'$e < entram#" l#n/it'!inale" a/'a" arri*a < a/'a"a*a=#7


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CALCULO DE LA VELOCIDAD MEDIA DEL

4LUJO 2 Ve 3Para suelos friccionantes no cohesivos

(3)

Para suelos cohesivos

(4)

Donde:

= Coeficiente que considera el periodo de retorno delcaudal de diseo Qd (Tabla 2).

x = Exponente variable, tiene valor diferente en cadaexpresin (Tabla 3). Para suelos friccionantes, su valordepende de Dm (mm), para suelos cohesivos, depende

de

s (ton/m

3

).

x

sme HDV ***68.0 28.0

=

x

sse

HV ***60.0 18.1

=


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CALCULO DE LA PRO4UNDIDAD DE SOCAVACION25"3 PARA SUELOS 5OMOGENEOS, IGUALANDO

Ve < VrSe $#n#$e el tip# !e "'el# !e la "e$$i&n !el $r'$e< "e "'p#ne 8'e la r'/#"i!a! e" $#n"tante

Para suelos friccionantes:(5)

Para suelos cohesivos:

(6)

( )x

mD

HHs

+

=

1/1

28.0

35

0

68.0

( )x

s

HHs

+

=

1/1

18.1

35

0

60.0


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CALCULO DE LA PRO4UNDIDAD DESOCAVACION 25"3 PARA RUGOSIDAD NOUNI4ORME EN LA SECCION DEL CRUCE+C'an!# en la "e$$i&n !el $r'$e ei"ten !#" #

m9" "e$t#re" $#n !ierente" r'/#"i!a!e" elpr#$e!imient# !e $9l$'l# e" "imilar 2en $a!apr#'n!i!a! "e !eterminar el %al#r 3

CALCULO DE LA PRO4UNDIDAD DE

SOCAVACION 25"3 PARA SUELOS5ETEROGENEOS+En $a!a e=e %erti$al "e "ele$$i#na el e"trat#"'peri#r < !e a$'er!# $#n "'" $ara$ter("ti$a"

"e apli$a la e$'a$i&n a!e$'a!a 2K # 3


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CALCULO DE LA SOCAVACION GENERAL

CASO+ SUELO 5ETEROGENEOIN4ORMACION GENERALSe re8'iere $al$'lar la "#$a%a$i&n /eneral en la

"e$$i&n tran"%er"al !e 'n $a'$e, en el "iti#!e emplaFamient# !e 'n p'ente, '*i$a!#perpen!i$'larmente a la $#rriente, 8'e ten!r9'na l#n/it'! apr#ima!a !e K metr#" $#n$'atr# l'$e" !e >7@K metr#"


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Ta*la 7 Cara$ter("ti$a" /e#m.tri$a" e

i!r9'li$a" "e$$i&n tran"%er"al !e $a'$e,en "iti# !e $r'$e7

Caudal mximo (m3/s) 528.0

Periodo de retorno (aos) 100.0Nivel superficie libre, caudal mximo (msnm) 79.80

Rugosidad uniformeAncho superficie libre del agua (m) 55.0

Separacin entre pilas del puente (m) 16.25

Ancho de las pilas del puente (m) 0.80rea hidrulica, nivel 79.80 msnm (m2) 287.23

Tirante medio (m) 5.46

Velocidad media (m/s) 1.84


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Ta*la K7 Cara$ter("ti$a" /e#t.$ni$a"

"e$$i&n tran"%er"al !e $a'$e, en "iti# !e$r'$e

Exploracin y muestreo:

Se realizaron 7perforaciones, en el sitiode cruce, pudiendoestablecer que laestratigrafa estconstituida por estratosde arena de gradacinvariable, intercalados

con estratos arcillo-limosos de consistenciavariable.

Datos

Dimetro medio de arena

Dimetro media arena gruesa

Peso volumtrico seco arcilla

0,40 mm

1,50 mm

1,46 t/m3

El perfil de la seccintransversal del cauce, en elsitio del cruce y laestratigrafa del subsuelose presentan en la Fig, 3


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4i/7 HSeccin transversal del cauce en el sitio del cruce


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PROCEDIMIENTO DE CALCULO

a3 Para el $9l$'l# !e , "e apli$a la e$'a$i&n 2@3

a7>3 El $#ei$iente , !e la Ta*la >, para la l#n/it'!entre pila" !e >7@K m7 < %el#$i!a! me!ia !e>7 m", "e #*tiene 7Q7

a7@3 C#n"i!eran!# 8'e el p'ente n# e"t9 e"%ia=a!#re"pe$t# a la $#rriente, el an$# ee$ti%# 2Be3

"er9 i/'al al an$# !e la "'peri$ie li*re !ela/'a, $#rre"p#n!iente al $a'!al m9im# 2B3men#" la "'ma !e l#" an$#" !e la" pila""'p'e"ta" 2pi37 Para el $a"#, el an$#ee$ti%# 2Be3 "er9 i/'al a K@7 m7

Be B ? pi KK7 ? @7 K@7 m7

a7H3 P#r l# tant# el %al#r !e e" i/'al a 7@


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Ta*la N#7: > COE4ICIENTE DE

CONTRACCION

Velocidad mediaen seccin

cruce m/seg

Longitud libre entre dos pilas (claro) en m

10 13 16 18 21 25 30 42 52 63 106 124 200

< 1,0 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

1,0 0,98 0,97 0,98 0,98 0,99 0,99 0,99 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

1,5 0,94 0,95 0,97 0,97 0,97 0,98 0,99 0,99 0,99 0,99 1,00 1,00 1,00

2,0 0,93 0,94 0,95 0,96 0,97 0,97 0,98 0,98 0,99 0,99 0,99 0,99 1,00

2,5 0,9 0,93 0,94 0,95 0,96 0,96 0,97 0,98 0,98 0,99 0,99 0,99 1,00

3,0 0,89 0,91 0,93 0,94 0,95 0,96 0,96 0,97 0,98 0,98 0,99 0,99 0,99

3,5 0,87 0,90 0,92 0,93 0,94 0,95 0,96 0,97 0,98 0,98 0,99 0,99 0,99

4,0 + 0,85 0,89 0,91 0,92 0,93 0,94 0,95 0,95 0,97 0,98 0,99 0,99 0,99


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PROCEDIMIENTO DE CALCULO DE

b ) Clculo de .- El valor del coeficiente =1.0 se obtiene de la Tabla 2, de acuerdo con

el perodo de retorno establecido para elcaudal mximo de diseo (100 aos).


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Ta*la N#7: @ COE4ICIENTE

Periodo retorno

en aos

Coeficiente

1 0.77

2 0.82

5 0.86

10 0.90

20 0.94

50 0.97

100 1.00500 1.05

1.000 1.07


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Ta*la N#7: H VALORES DE 1 < >2>13 PARA

SUELOS CO5ESIVOS O 4RICCIONANTES

SUELOS COHESIVOS SUELOS FRICCIONANTES

s x 1/(1+x) s x 1/(1+x) Dm(mm) x 1/(1+x) Dm(mm) x 1/(1+x)

0.80 0.52 0.66 1.20 0.39 0.72 0.05 0.43 0.70 40 0.30 0.770.83 0.51 0.66 1.24 0.38 0.72 0.15 0.42 0.70 60 0.29 0.78

0.88 0.50 0.67 1.28 0.37 0.73 0.50 0.41 0.71 90 0.28 0.78

0.88 0.49 0.67 1.34 0.36 0.74 1.00 0.40 0.71 140 0.27 0.79

0.90 0.48 0.68 1.40 0.35 0.74 1.50 0.39 0.72 190 0.25 0.79

0.93 0.47 0.68 1.45 0.34 0.75 2.50 0.38 0.72 250 0.25 0.80

0.96 0.48 0.68 1.52 0.33 0.75 4.00 0.37 0.73 310 0.24 0.81

0.98 0.45 0.69 1.58 0.32 0.76 8.00 0.36 0.74 370 0.23 0.81

1.00 0.44 0.69 1.64 0.31 0.76 8.00 0.35 0.74 450 0.22 0.82

1.04 0.43 0.70 1.71 0.30 0.77 10.00 0.34 0.75 570 0.21 0.831.08 0.42 0.70 1.80 0.29 0.78 15.00 0.33 0.75 750 0.20 0.83

1.12 0.41 0.71 1.89 0.28 0.78 20.00 0.32 0.76 1000 0.19 0.84

1.16 0.40 0.71 2.00 0.27 0.79 25.00 0.31 0.76


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PROCEDIMIENTO DE CALCULO >2>13

c ) Clculo de 1/(1+X) .- El valor de X, para losdiferentes suelos se obtiene de la Tabla 3, deconformidad con el dimetro medio del materialo el peso volumtrico seco del mismo.

Dm s 2>>3

Arena 0.4 mm 0.41 0.71Arena/r'e"a

1.5 mm 0.39 0.72

Ar$illa:

lim#"a 1.46 t/m3

0.34 0.75

PROCEDIMIENTO DE CALCULO DE LA


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PROCEDIMIENTO DE CALCULO DE LA

ALTURA DE SOCAVACION+ 5"!3 Cal$'l# !e 5" 7: Se l# $al$'la para $a!a e"trat#, a partir

!el tirante !e a/'a ei"tente entre el NAME < el #n!# !ela "e$$i&n #ri/inal, apli$an!# la" e$'a$i#ne" K # 7

PROCESO7: Se $al$'la la pr#'n!i!a! 5" en el p'nt# !e"ea!#$#n l#" !at#" !el primer e"trat#7 Si el %al#r #*teni!# e"i/'al # men#r al tirante 25#3 m9" el e"pe"#r !el e"trat#, el$9l$'l# e" CORRECTO7 Si p#r el $#ntrari# 5" e" ma


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Tabla No.- 6 Socavacin general: Determinacion de

profundidad (mtodo Lisctvan-Lebediev!

"aso: #stratigraf$a eterognea.

s

Punto 1

Material arena arena arcilla arena arcilla ena gra arena arcilla ena grav arena arcilla arena arcilla arena arcilla

Qd 528.00 528.00 528.00 528.00 528.00 528.00 528.00 528.00 528.00 528.00 528.00 528.00 528.00 528.00 528.00

Be 52.6 52.6 52.6 52.6 52.6 52.6 52.6 52.6 52.6 52.6 52.6 52.6 52.6 52.6 52.6

Hm 5.46 5.46 5.46 5.46 5.46 5.46 5.46 5.46 5.46 5.46 5.46 5.46 5.46 5.46 5.46

0.96 0.96 0.96 0.96 0.96 0.96 0.96 0.96 0.96 0.96 0.96 0.96 0.96 0.96 0.96

0.62 0.62 0.62 0.62 0.62 0.62 0.62 0.62 0.62 0.62 0.62 0.62 0.62 0.62 0.62

T 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100

1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00

-- -- 1.46 -- 1.46 -- -- 1.46 -- -- 1.46 -- 1.46 -- 1.46

dm 0.40 0.40 -- 0.40 -- 1.50 0.40 -- 1.50 0.40 -- 0.40 -- 0.40 --

x 0.41 0.41 0.34 0.41 0.34 0.39 0.41 0.34 0.39 0.41 0.34 0.41 0.34 0.41 0.34

1/(1+x) 0.71 0.71 0.75 0.71 0.75 0.72 0.71 0.75 0.72 0.71 0.75 0.71 0.75 0.71 0.75Ho 3.13 5.03 9.89 7.96 10.02 12.32 7.02 9.53 13.53 5.72 8.77 5.38 8.13 5.62 8.13

Hs ( c ) 12.82 13.03 12.24 11.03 10.04 10.04

Hs ( f ) 4.32 7.58 13.05 17.50 11.24 19.58 8.82 8.21 8.64

Estrato 5.78 4.86 2.11 2.06 2.30 6.92 2.51 4.00 1.00 3.05 5.99 2.75 5.66 2.51 3.83

Ho + estratos 8.91 9.89 12.00 10.02 12.32 19.24 9.53 13.53 14.53 8.77 14.76 8.13 13.79 8.13 11.96

3 42 5 6 7

4i/'ra


47/49

4i/'ra Perfil probable de socavacin en la seccin transversal

del cruce (estratigrafa no uniforme)


48/49

TAREAS Cal$'lar < /rai$ar el peril !e

"#$a%a$i&n !el r(# en !#n!e "eimplantar9 el p'ente en e"t'!i#

2tra*a=# /r'pal3 Re%i"ar la SECCION H+ CARGAS 6

4ACTORES DE CARGA, !e la"

E"pe$ii$a$i#ne" AAS5TO para el!i"e)# !e p'ente" p#r el m.t#!#LR4D7


49/49

TEMA PRO1IMA CLASE Car/a" 8'e

inter%ienen en el!i"e)# !e 'n

p'ente7

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Socavacion General en Puentes Clase 4