Fundamentación teórica y experimental del cálculo de socavación en puentes

Abstract

Para el desarrollo de este documento, se compilaron y analizaron documentos en inglés, ruso y español dedicados al tema relacionado con los cálculos hidrológicos, hidráulicos y de socavación en puentes enfocados a los suelos cohesivos y granulares. Lo anteríor permitió realizar un estudio con una adecuada fundamentación teórica y experimental en lo referente al cálculo de socavación en puentes. Como resultado, se consolidó un trabajo relativamente extenso que contiene los conceptos y principios fundamentales que explican los mecanismos de desprendimiento y posteríor movimiento de los sedimentos de fondo en ríos y canales sin revestimiento. La exposición se presenta en dos grandes partes. La primera está dedicada a la fundamentación teórica de la socavación de lechos granulares y la segunda abarca los temas concernientes a la erosión de orillas y lechos formados por materiales arcillosos. En el capítulo dedicado a la socavación en materiales granulares se analizaron los aspectos más relevantes, tales como las velocidades críticas o velocidades de umbral y se reportaron los resultados de las investigaciones experimentales de los procesos de socavación en este tipo de suelos. De manera especial se hace referencia a la estabilidad de las partículas individuales, considerando que para las partículas sueltas su movilidad y, en consecuencia, las condiciones de socavación dependen principalmente de su tamaño, su peso, su forma, su composición y, obviamente, de las fuerzas actuantes sobre ellas. La velocidad de umbral es aquella velocidad límite del flujo para la cual se empiezan a desprender los granos individuales del lecho en un río o en un canal. Este parámetro se analiza desde el punto de vista de la teoría de probabilidades, dado que los factores influyentes y las características de los sedimentos son esencialmente aleatorias. Dentro de las fuerzas actuantes, se diferencian las activas y las pasivas. Las activas están compuestas por el arrastre ejercido por el flujo que se expresa como un esfuerzo cortante y la fuerza de sustentación. Las fuerzas pasivas están representadas por la resistencia generada en el contacto entre las partículas y el fondo y el peso propio de cada grano. En este sentido, al estudiar los factores desestabilizadores, se le ha asignado una importancia especial al análisis de la turbulencia y sus características en razón de que éste es el fenómeno responsable 15 de generar las principales fuerzas de acción sobre los materiales del lecho en una corriente natural y también posee un carácter probabilístico.