Métodos para determinar la erosión y la socavación en las pilas de puentes

Métodos para determinar la erosión y la socavación en las pilas de puentes

1. Método de Laursen y Toch
Este método fue desarrollado en el Instituto de Investigación Hidráulica de Iowa y fue
confirmado con algunas mediciones en el río Skunk realizadas por P. G. Hubbard, del mismo laboratorio, en la década de los cincuenta. Se desarrolló bajo condiciones de transporte continuo de sedimentos,(Juárez Badillo E. y Rico Rodríguez A., 1992). 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.

Laursen y Toch realizaron sus investigaciones observando la máxima socavación que se puede presentar para un tirante dado de la corriente. Ellos observaron que la máxima profundidad de socavaciónera independiente de la velocidad del flujo pues la socavación no progresaba al mantener fijo el tirante y aumentar considerablemente la velocidad de la corriente. Este argumento resulta al suponer que un cambio en la velocidad del flujo y en el tamaño de los sedimentos produce un cambio proporcional en el cortante límite, y en la capacidad de transporte de sedimentos desde el hueco y hasta el huecode socavación, considerando constantes la profundidad del flujo y la profundidad de socavación. Su mayor interés era la socavación máxima y no dan ningún criterio para el caso de que no exista arrastre en el fondo.

Caso del flujo de agua paralelo al eje mayor de la pila

= profundidad de socavación local medida a partir del fondo del cauce (m)
= coeficiente que depende de la forma de lanariz de la pila
= coeficiente que depende de la relación Hs/a
= profundidad de agua que queda después de la socavación por contracción (m)
= ancho de la pila (m)

Caso de flujo de agua con un ángulo de ataque al eje de la mayor dimensión de la pila

= coeficiente que depende del ángulo de ataque del flujo y de la geometría de la pila


2. Método de Larras
Larras propone una ecuaciónteórico-práctica deducida de medidas de socavación tomadas en varios puentes franceses después de haberse producido la creciente. Larras se concentró en la máxima profundidad de socavación para condiciones próximas a velocidad crítica del movimiento de sedimentos.





a = ancho de la pila (m)

= factor de corrección por la forma de la pila
= factor de corrección por el ángulo deataque de la corriente


3. Método de Arunachalam
Arunachalam realizó una modificación de la ecuación de Englis-Poona (1948) y propuso la siguiente expresión:

= profundidad de socavación (m)
q = caudal unitario aguas arriba del puente (m3/seg/m)
a = ancho de la pila (m)


4. Método de Carsten
Carsten encontró la siguiente expresión para condiciones de socavación en lecho móvil:= número del sediment
= densidad relativa cuyo valor común para cuarzos es de 1.65.
D = tamaño del sedimento


5. Método de Maza-Sánchez
Es un método aplicable para lechos cubiertos por arena y grava. El método se basa en el uso de curvas elaboradas a partir de resultados experimentales de laboratorio en investigaciones realizadas en la División de Investigación de la Facultad de Ingenieríade la UNAM en México.
Las curvas se derivaron con materiales de diámetro entre 0.17 mm y 0.56 mm. La socavación obtenida a partir de estas curvas para partículas con diámetro medio de 1.3 mm da mayor que la obtenida experimentalmente.
Parámetros que intervienen en el método son: profundidad del flujo, ancho de la pila, número de Froude y el ángulo de ataque del flujo sobre la estructura. Eldiámetro de las partículas no se tiene en cuenta. Los siguientes son los pasos para la aplicación del método:

a) Cálculo del cuadrado del número de Froude de la corriente,

= profundidad del agua hacia aguas arriba de la pila antes de la socavación local
V = velocidad media de la corriente frente a la pila.

b) Evaluación del factor de corrección que considera el ángulo de ataque de la...