socavacion de puentes

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
SECCIÓN DE POST-GRADO

SOCAVACIÓN ALREDEDOR DE PILARES DE PUENTES EN
LECHOS GRANULARES NO COHESIVOS

TESIS
PARA OPTAR EL GRADO DE MAGISTER EN CIENCIAS
CON MENCIÓN EN INGENIERÍA HIDRÁULICA

LUIS ANGEL GÓMEZ CUNYA
LIMA – PERÚ
2 010

DEDICATORIA:
A mis padres, y en especial a mi esposa y a mis
hijos por dar motivo amis acciones.

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RECONOCIMIENTOS:

Al Laboratorio Nacional de Hidráulica de la
Universidad Nacional de Ingeniería en Lima –
Perú, pues esta institución dirigida entonces por
el C.E. Ing. Francisco Coronado del Águila,
facilitó y auspició esta Investigación poniendo a
disposición los materiales y equipos con los que
cuenta, así como el suministro de energía
eléctrica y talleres demecánica y carpintería.

A la Sección de Post Grado de La Facultad de
Ingeniería Civil de la Universidad Nacional de
Ingeniería.

Al Instituto General de Investigaciones de la
Universidad Nacional de Ingeniería IGI-UNI.

Al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología
CONCYTEC.

Destacan las facilidades antes mencionadas,
pues, sin ellos hubiese sido poco menos que
imposible

larealización

de

la

presente

Investigación, pues en cualquier otro sector es
difícil conseguir apoyo.

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RESUMEN
Durante las últimas cuatro décadas, se han realizado numerosos estudios y desarrollado
ecuaciones para pronosticar la socavación en pilares de puentes, la mayoría de estas
ecuaciones se desarrollaron usando datos del laboratorio y a veces se comprobaron
usando datos decampo obtenidos con limitaciones. Hasta la fecha los datos de campo
utilizados para comprobar las ecuaciones son limitados y hay considerable
incertidumbre en el uso de estas ecuaciones para pronosticar la profundidad de
socavación en el campo. Para varias de las ecuaciones, las condiciones bajo las cuales se
realizaron los experimentos de laboratorio no han sido divulgadas, además, los rangospara los que son válidos los parámetros que intervienen en las ecuaciones también son
generalmente desconocidos, y, aún cuando el rango de datos usados en el estudio de
laboratorio se conozca, es incierto que estos rangos usados en modelos pequeños
correspondan con las condiciones del prototipo, pero, son de gran utilidad para darnos
idea del comportamiento de este fenómeno.
El propósito de lapresente investigación experimental es observar el
comportamiento y la influencia de los parámetros adimensionales que intervienen en
fórmulas planteadas para el cálculo de la socavación en pilares de puentes, la cual se
esperan sea de utilidad para el Ingeniero. Se estudian, la influencia de la profundidad del
flujo que está definida por el parámetro
considerando los parámetros

Yn
b

,la influencia de la Velocidad del Flujo

bV
ó “Número de Reynolds del Pilar (Rep)”, y el


“Número de Froude del Pilar (Fp)”

V
gb

, también se considera la influencia de la

relación entre los esfuerzos de corte hidráulico y la de corte crítico para la iniciación del
movimiento de los sedimentos

τ
, y se examina la influencia de la relación entre el
τc

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tirante delflujo y el tamaño del sedimento

Yn
. No se consideró una escala de tiempo
ds

definida.
Se realizaron ciento veintidós ensayos con tres tipos de secciones de pilares de
puentes y sedimentos de dos distribuciones granulométricas con d50 = 0,25 mm y d50 =
1,8 mm, para viscosidades cinemáticas que varían entre 0.78 * 106 m2/s hasta 1.12 * 106
m2/s, El rango de los tirantes ensayados estácomprendido entre 1.89 cm a 7.38 cm de
profundidad media, el Número de Froude de los ensayos estuvo comprendido entre un
mínimo de 0.27 a un máximo de 1.89 con pendientes del canal entre 0.19 % a 3.76 %.
Los experimentos se realizaron en las instalaciones del Laboratorio Nacional de
Hidráulica de la Universidad Nacional de Ingeniería en Lima, continuando la línea de
investigación de erosión...