2. PATRÓN DE FLUJO Y DE SOCAVACIÓN LOCAL EN UNA PILA En la Figura 2 se ilustra el patrón de flujo y de socavación local en una pila. Podemos observar lo siguiente: el flujo hacia abajo o de caída en el lado de aguas arriba de la pila, el vórtice de herradura en la base de la misma, el remolino superficial, y los vórtices de estela aguas abajo.
vórtice de estela
4. EFECTO DE CADA FACTOR 4a.Efecto de la intensidad del flujo, (v⁄vc) La socavación local puede ocurrir para condiciones de fondo vivo o de aguas claras. El primer caso ocurre generalmente en el cauce principal (aquél en el que se concentra la mayor parte del caudal, por ser la elevación de su fondo inferior a la del fondo de las otras partes del cauce, a las que se les denomina cauce de avenidas. Así, en el cauce principal es donde ocurre un mayor tirante y una mayor velocidad a diferencia del cauce de avenidas).
remolino superficial
flujo hacia abajo hoya de socavación local
sentido del flujo vórtice de herradura
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En el caso de aguas claras no hay aportación de sedimentos de aguas arriba que puedan caer en la hoya de socavación; esta condición comúnmente se encuentra en el cauce de avenidas. En cambio, durante la socavación en fondo vivo, el sedimento es aportado continuamente a la hoya de socavación, alcanzándose el equilibrio cuando hay un balance entre la aportación de los sedimentos y lo que es extraído de la hoya de socavación. La socavación local en fondo vivo ocurre para:
Figura 2. Patrón de flujo y de socavación local en una pila.
3. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA SOCAVACIÓN LOCAL Los principales factores son: Del flujo: La velocidad media v y el tirante y.
De los apoyos del puente: El ancho B de la cimentación, su alineamiento Al y su forma Sh.
Del sedimento del fondo del cauce: La mediana de los diámetros de las partículas d50 y la desviación estándar geométrica σg de los mismos, que es igual a d84/d50, donde el subíndice indica el porcentaje de los sedimentos menores en peso que el diámetro referido. Por ejemplo, el d84 es tal que el 84% de los diámetros es menor que él.
VÍAS TERRESTRES 50 NOVIEMBRE-DICIEMBRE 2017
a) sedimentos de diámetro uniforme (σg<1.5) cuando v⁄vc>1;
b) sedimentos de diámetro no uniforme (σg>1.5) también para v⁄vc>1. En este último caso (b) se forma una coraza en el fondo del cauce, dentro y fuera de la hoya de socavación, lo que reduce la profundidad de socavación local. La coraza se forma cuando el flujo arrastra los granos más pequeños del fondo pero no los más gruesos; así, van aflorando en la superficie del fondo las partículas de mayor tamaño que resisten la erosión y protegen a las más pequeñas. Lo anterior es el proceso de formación de la coraza, y la velocidad necesaria para moverla es ahora vca en vez de vc. Así, para sedimentos no uniformes, las condiciones de fondo vivo ocurren cuando v⁄vca>1.