5 - Socavación Puentes María E. Guevara

 

SOCAVACIÓN EN PUENTES

UNIVERSIDAD DEL CAUCA

PRESENTACIÓN  La socavación es un fenómeno natural causado por la acción erosiva del agua que arranca y acarrea material del lecho y de las bancas de un río y es una de las principales causas de falla de los puentes, especialmente durante épocas de creciente. La socavación en puentes ocurre en las pilas, en los estribos, en los terraplenes de acceso, o en las laderas del río y puede llegar a poner en peligro la estructura. La necesidad de minimizar las fallas de puentes, que es un problema prácticamente en todos los países del mundo, ha llevado a desarrollar una gran cantidad de investigaciones especialmente con modelos de laboratorio a escala con el fin de establecer metodologías para calcular la máxima profundidad de socavación que puede afectar a una estructura. Las bases científicas para el cálculo estructural de un puente están bastante bien definidas, pero no existe una teoría unificada que permita determinar las profundidades de socavación a esperarse, debido principalmente a la naturaleza tan compleja del problema. Existen muchas ecuaciones para calcular las profundidades de socavación alrededor de pilas y algunas aplicables  para el caso de estribos. Sin embargo, poca verificación se tiene de los resultados obtenidos usando información de campo. Hay mucha incertidumbre sobre el uso de las ecuaciones y sobre cuál representa mejor las condiciones reales de un puente. Esto hace difícil establecer una sola ecuación que sea lo suficientemente precisa y segura para estimar las profundidades de socavación debido a las muchas variables involucradas en el problema como son: caudal de diseño, geometría de las estructuras, turbulencia, estratigrafía, tamaño y distribución del sedimento, características hidráulicas durante crecientes, tiempo de duración de la creciente y acumulación de basuras. Las mayores profundidades de socavación se producen usualmente durante épocas de creciente en que el flujo es no permanente, lo que vuelve aun más complejo el  problema. El cálculo de d e la socavación sigue siendo más un arte que una ciencia y seguirá siendo tema de discusión e investigación en el siglo XXI. A pesar de toda la investigación realizada y de todo el conocimiento adquirido hasta la fecha, se necesita continuar estudiando el problema considerando aspectos como: duración del proceso de la socavación, socavación bajo condiciones de flujo a presión e influencia de mareas, inspección y monitoreo de puentes en el campo, medidas de control de la socavación, mecánica y determinación de la socavación general y a largo plazo del cauce, socavación en suelos cohesivos y rocosos. Este tema seguirá interesando a toda la comunidad de ingenieros por mucho más tiempo, y hasta que se pueda tener mejor claridad sobre los mejores métodos para evaluar la estabilidad de un puente desde el punto de vista de la socavación. Está claro que esta evaluación no se puede limitar a la aplicación de unas cuantas ecuaciones que lleven a determinar las máximas profundidades de socavación en un puente tanto construido como por construir, sino que se debe realizar un estudio integral que busque establecer la interacción entre el puente y el río en que se construye. Causas ajenas al puente, pueden llevar a su desestabilización y a su falla.

 

SOCAVACIÓN EN PUENTES

UNIVERSIDAD DEL CAUCA

La mejor forma de garantizar la estabilidad de un puente con relación a socavación es entendiendo y respetando las características y la dinámica del río que va a cruzar. El sobre-costo que representa diseñar los puentes para resistir socavación es pequeño en comparación con el costo de una falla total, que puede llegar a estar entre 2 y 10 veces el costo del puente, (HEC-18, 1993). La obligación de garantizar la seguridad pública y minimizar los efectos adversos de la falla o del cierre de un puente, requiere de los mejores esfuerzos conjuntos de entidades oficiales,  profesionales y personas encargadas del diseño y mantenimiento de estas estructuras. Consciente de la importancia del tema de la socavación y del creciente interés que despierta, se ha querido con esta publicación poner a disposición de estudiantes y profesionales un documento que trata sobre conceptos básicos y aplicados, buscando dar un enfoque integral al problema de la socavación. Es así como el documento doc umento incluye cuatro partes: Parte I sobre Geomorfología Fluvial, Parte II sobre Transporte de Sedimentos, S edimentos, Parte III sobre Procesos Fluviales y la Parte IV enfocada a la Socavación en Puentes. Las tres primeras partes no pretenden ser un tratado completo sobre los temas para lo cual toca recurrir a libros especializados, pero sí buscan dar una idea sobre los conceptos necesarios para entender y emprender la evaluación de un puente con relación a socavación. La última parte es más detallada y consta de nueve Capítulos que incluyen temas como: tipos y formas de socavación; factores que afectan la socavación, considerando resultados de las investigaciones tradicionalmente conocidas y usadas, como también de las últimas investigaciones realizadas sobre el tema; causas ajenas al puente que pueden llevar a su falla; métodos para calcular profundidades de socavación; proceso metodológico para evaluar la estabilidad de un puente con relación a socavación; criterios para la cimentación de puentes por construir; medidas de control de la socavación para puentes construidos o por construir; proceso de inspección; técnicas de instrumentación. En los Anexos se encuentran un Glosario y Formatos  para hacer Inspección y Evaluación de Puentes con relación a Socavación. El documento docu mento escrito viene acompañado de un CD que incluye además presentaciones en power point con profusión de imágenes. Finalmente, quiero agradecer muy especialmente a los estudiantes de la Especialización en Ingeniería de Vías Terrestres y de las Areas Electivas de Hidráulica y de Vías, pues si no hubiera sido por ellos, este documento nunca se hubiera preparado; a los ingenieros Jesús Castillo y Elvio Medina por haber querido trabajar en el tema; al ingeniero Agustín Moreno, a la señorita Karen Tobar y al Sr. Felipe Fernández por su ayuda en la preparación p reparación del documento en medio digital; al Geólogo Bernardo Pulgarín y a la Ing. Ana Cecilia Arbeláez por su colaboración en la parte de Geomorfología Fluvial; a la Ing. Liliam Posada por su contribución en la Parte sobre Transporte de Sedimentos y al Ing. Javier Valencia por su ayuda con las Medidas de Control Fluvial. También, debo agradecer a todas las personas, que quizá sin saberlo, me brindaron ayuda y  paciencia; a la Universidad del Cauca por su permanente apoyo; a la Comisión Fulbright por su contribución a la capacitación y al desarrollo docente; a la empresa Barr Engineering (EUA) por haberme dado la oportunidad de empezar a trabajar en un campo de tanto interés e importancia, y finalmente, a la Fundación Internacional Matsumae (Japón) por su apoyo a la investigación.

La autora