Socavacion

CAPÍTULO

4

Cálculo de la Socavación

INTRODUCCIÓN
La socavación consiste en la profundización del nivel del fondo del cauce de una corriente causada por el aumento del nivel de agua en las avenidas, modificaciones en la morfología del cauce o por la construcción de estructuras en el cauce como puentes, espigones, etc. La socavación comprende el levantamiento y transporte de losmateriales del lecho del río en el momento de una avenida o creciente, o por la construcción de una obra dentro del cauce. Debe diferenciarse la socavación de la erosión no recuperable en el sentido de que después de que pase la avenida o se elimine la causa de la socavación en procesos posteriores, comúnmente se vuelven a depositar sedimentos en un proceso cíclico, y se puede recuperar el nivel del fondodel cauce. La socavación está controlada por las características hidráulicas del cauce, las propiedades de los sedimentos del fondo y la forma y localización de los elementos que la inducen. La socavación se la relaciona con las fallas de las cimentaciones de puentes en todo el mundo, algunas de ellas catastróficas y con pérdidas de vidas humanas. Los puentes y otras estructuras representan unacontracción del ancho del cauce y al presentarse un aumento en los caudales de la corriente, el aumento de la velocidad y la turbulencia en la contracción puede generar niveles de socavación de varios metros (Figura 4.1). La mayoría de las fallas de puentes en el mundo es debida a la socavación (Richardson, 1999). El problema es tan delicado que la FHWA (1998) recomienda diseñar los puentes contrasocavación para una inundación con periodo de retorno de 500 años, y en los Estados Unidos se realiza la inspección de puentes contra socavación cada dos años. La instrumentación de las pilas de los puentes como medida de control, es ya un proceso común en el manejo de puentes en los países desarrollados. Sin embargo el estudio de la socavación es realmente nuevo y se inició con las investigacionesde E..M. Laursen en 1949, pero los procedimientos de diseños de estructuras contra socavación no se iniciaron hasta 1960 y fue hasta 1998 cuando se especificaron procedimientos unificados para el cálculo de socavación en los diseños de puentes por parte de la FHWA en los Estados Unidos.

CAPÍTULO 4. CÁLCULO DE LA SOCAVACIÓN

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1- CAUCE NATURAL

2- CAUCE CON UN PUENTE

3- CAUCE EN ELMOMENTO DE UNA CRECIENTE

FIGURA 4.1 Esquema general de un proceso de socavación ocasionado por la construcción de un puente.

CAPÍTULO 4. CÁLCULO DE LA SOCAVACIÓN

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La FHWA ha publicado hasta la fecha cinco guías para el manejo de la inestabilidad de los cauces y la socavación: HEC-23 “Bridge Scour and Stream Stability Countermeasures” (Lagasse y otros, 1997) HEC-18 “EvaluationScour at bridges” (Richardson y otros, 1995) HEC 20 “Stream Stability at Highway Structures” (Lagasse y otros, 1995) HIRE “Highways in the river environment” (Richardson y otros, 1990) HEC 11 “Design of Riprap Revetment” (Brown y otros, 1989) En los países latinoamericanos aún no hemos asimilado totalmente nuestras amargas experiencias de socavación de los cauces por efecto de los puentes y una grancantidad de puentes se encuentra amenazado por procesos de socavación. En muchos casos nuestros diseños son insuficientes para poder garantizar la estabilidad de los puentes durante su vida útil, los períodos de retorno utilizados para los cálculos hidrológicos son muy cortos, y son muy pocos los puentes que se han instrumentado adecuadamente; Sin embargo ya se está trabajando y se requiere avanzaren este camino apenas iniciado, para poder garantizar la estabilidad de los puentes contra socavación. En el presente capítulo se explican los fenómenos, se resumen los procedimientos de análisis e instrumentación y se presentan algunos métodos de control de la socavación.

4.1 FUNDAMENTOS DE LA SOCAVACIÓN
4.1.1 COMPONENTES DE LA SOCAVACIÓN
Al evaluar la socavación en el sitio de un puente...