Socavacion Local (Metodos)
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Descripción: Socavacion Local (Metodos)...
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SOCAVA SOCAVACION LOCAL Es la que ocurre ocurre cuando cuando existe existe un obstác obstáculo ulo en la trayecto trayectoria ria del flujo, flujo, el cual cual induce la formación de vórtices que provocan la disminución de la elevación del fondo alrededor del obstáculo.
SOCAVACIÓN LOCAL EN PILARES Existen varios métodos para el cálculo de la socavación local alrededor de pilares, pero a la fecha no existe ninguna solución rigurosa ni exacta. La mayora de las ecuaciones son aplicables para cauces aluviales y no consideran la posibilidad de que materiales más gruesos y de mayor peso, presentes en el lecho, acoracen el hoyo que se produce por la socavación, lo que limitara su profundidad. En !"#$, %reusers propuso que la profundidad de socavación era de !.& veces el ancho del pilar. 'ecientemente, otros investigadores como %. (. )elville, *utherland y +hang, han reportado que la socavación local máxima es aproximadamente .& veces el ancho del pilar para el caso de pilares circulares. circulares. En los estudios estudios hechos, el n-mero de roude fue menor que !./. 0tras formas de pilares diferentes a la circular pueden disminuir este valor o la presencia de desechos puede incrementarlo. El valor de la relación profundidad de socavación al ancho de la pilar 1ds2a3 puede llegar a 4./ para n-meros de roude altos. En conclusión, se sugiere preliminarmente para pilares con punta circular alineadas con el flujo que la constante sea tomada igual a .& para n-meros de roude menores que /.5 y a 4./ para n-meros de roude mayores que 4./. Método de Laursen Laur sen y Toch Método de Neill L A
Método de Larras
Método de Laursen y Toch (19!"19#$ Este método fue desarrollado en el 6nstituto de 7idráulica de 6o8a y fue confirmado con algunas mediciones en el ro *9un9 reali:adas por ;. ., !""3. 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 ?och reali:aron sus investigaciones observando la máxima socavación que se puede presentar para un tirante dado de la corriente. Ellos observaron que la máxima profundidad de socavación era 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 tama@o de los sedimentos produce un cambio proporcional en el cortante lmite, y en la capacidad de transporte de sedimentos en la :ona donde se produce la socavación, considerando constantes la profundidad del flujo y la profundidad de socavación. *u mayor interés interés era la socavación socavación máxima máxima y no dan ning-n criterio para el caso de que no exista arrastre en el fondo. Los resultados fueron presentados en forma gráfica y se resumen en las siguientes ecuacionesA
a$ Caso de% de% &%u'o &%u'o de aua aua )ara%e%o )ara%e%o a% a% e'e *ayor *ayor de% de% )+%ar )+%ar y s= k f ∗k g∗ a
BondeA
ysA ;rofundidad de socavación local medida a partir del fondo de cauce 1m3
FIGURA Nº !: Coeficiente. Método de Laursen y Toch. "
b3 Caso aua de de
de%
de &%u'o de con ,nu%o ata-ue a% e'e *ayor d+*ens+.n )+%ar/
y s= k f ∗k ∗a ∅
BondeA k A +oeficiente que depende del ángulo de ataque del flujo y de la geometra ∅
del pilar 1igura CD 43
FIGURA Nº #: Coeficiente. Método de Laursen y Toch.
Método de
k
∅
Ne+%% (19#0$
La ecuación resultante del ajuste de datos experimentales obtenidos por Laursen y ?och para socavación en pilares circulares y rectangulares, fue expresada por Ceill en la siguiente forma, 1%reusers, 7. C. +., Cicollet, runachalam reali:ó una modificación de la ecuación de Englis G ;oona 1!"&53 y propuso la siguiente expresión, 1%reusers, 7. C. +., Cicollet, 25 D 50
K D =0.57∗ log (
2.24∗ a a ) , s% < 25 D50 D50
h K h=1.0 , s% > 2.6 a
()
K h=0.78∗
h a
0.255
h , s% < 2.6 a
K = K f =1.0 para para p%lar" p%lar"ss $" forma formac%l% c%l%&$r% &$r%ca ca ∅
K ' =1.0, s"g(& s"g(&r" r"com" com"&$ac &$ac%o& %o& $"l a(#or a(#or has#a has#a q("&o s"#"&g s" #"&ga&m")or a&m")or"s "s %&!"s#% %&!"s#%gac gac%o&" %o&"ss *
El método se presenta en la figura 5 y requiere de los siguientes parámetrosA • •
•
• • •
A velocidad de flujo hA profundidad de flujo g : Besviación estándar de los sedimentos BA diámetro de la partcula del sedimento cA velocidad critica aA aA velocidad de acora:amiento.
6* 1!""53 como una alternativa a la ecuación de la Mniversidad Estatal de +olorado 1+*M3. y = 0.32∗ K f ∗( a ) '
0.62
0.47
∗h ∗ F
0.22
∗ D
−0.09 50
+a
*i la profundidad de socavación se anali:a para un caso particular, roehlich sugiere que no se adicione el factor de seguridad SaT al final de la ecuación. El programa 7E+K'>* siempre adiciona este factor de corrección.
?abla ?abla CD$A actor de +orrección H f
>or*a de %a )+%a ;unta cuadrada ;ila con punta circular ;ila con punta aguda o triangular
?& !.4 !./ /.
Método de %a @n+2ers+dad Estata% de Co%orado (CS@$ Existe una ecuación desarrollada por la Mniversidad Estatal de +olorado 1+*M3 para el cálculo de la socavación local en pilares tanto en agua clara como en lecho móvil. Esta ecuaci ecuación ón fue desarr desarroll ollada ada con base base en anális análisis is dimensi dimensional onal de los paráme parámetro tross que afectan afectan la socavación socavación y análisis de datos de laboratorio. laboratorio. Es el método más usado en los Estados Mnidos de >mérica 17E+K!5, !""4, !""$3 y es una de las dos que usa el programa 7E+K'>* 1!""53. y s
()
h = 2.0∗ K f ∗ K ∗ K c∗ K a∗ h a ∅
0.65
∗ Fr 0.43
•
l A Longitud del pilar 1m3
•
Fr A C-mero de roude en la sección aguas arriba del pilar igual a
•
V / √ g∗h
V A elocidad media del flujo directamente aguas arriba del pilar.
6or*a de estr+Do
K f
6')P de los EM> del estribo. para la socavación HfA +oefic +oeficien iente te de que se produce en corrección por forma la punt punta a de los los de estribo. espigones H\ A +oef +oefic icie ient nte e construid construidos os en el función función del ángulo ángulo ro )ississippi. de ataque.
)elville y *utherland 1!"553
roehlich 1!""!3
Está Está basa basado do en curvas envo envolv lven ente tess a datos experimentales obteni obtenidos dos en su mayora de ensayos de laboratorio. +uenta la influenci a de y s= a∗ K %∗ K D∗ K h∗ K ∗ K f ∗ K ∅ parámetros como caudal, sedi sedime ment ntos os del del lecho y condic condicion iones es del pilar, El método adolece de problemas relacionad relacionados os con el uso conjunto de los los fact factor ores es de corr correc ecci ción ón por por ángulo de ataque y por la forma del pilar y por la manera manera como se considera el efecto de la velocidad del flujo y del tama@o tama@o de los sedimentos. usada por el ' 0.62 0.47 0.22 prog progra rama ma 7E+K 7E+K y s= 0.32∗ K f ∗( a ) ∗h ∗ F r ∗ D '>* Esta ecuación fue desarrolla desarrollada da con base base en anális análisis is dime dimens nsio iona nall de
K % A actor de corr correc ecci ción ón por por intensidad de flujo
K h
A actor actor
de corrección por profu profund ndid idad ad de flujo
K D
A actor actor
de corrección por tama@o del sedimento
K '
A actor actor
de corrección por grad radació ación n del sedimento
K f
A actor actor
de corrección por forma del pilar
K
∅
A actor actor
de corrección por ángulo de ataque del flujo r r A Cumero Cumero de roude B$/A Biámet Biámetro ro de la partcula
K c A
es
el
factor factor que toma toma en cuenta la
+*M
ys h
()
= 2.0∗ K f ∗ K ∗ K c∗ K a∗ ∅
h a
0.65
los los pará paráme metr tros os que que afec afecta tan n la socavación y análisis análisis de datos datos de laboratorio
forma del lecho
K a A
es
el
factor que toma el acora:amiento del sedimento del
lecho
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