P_Protección pilas

Protección de puentes en construcciónLocalización adecuada del puente para evitar modelosadversos del flujo.Diseño de luces amplias que no obstruyan el paso del agua.Cambio de forma, geometría, orientación y número de pilas.Ubicación de pilas y estribos alineados con la corriente.Diseño de fundaciones seguras y suficientemente profundaspara que no requieran protecciones adicionales.Los estribos se pueden cimentar por encima de laprofundidad de socavación estimada si van a estarprotegidos por enrocado bien diseñado o por otra medida decontrol.

Protección de puentes existentesConstrucción de mejoras al cauce.Instalación de enrocado alrededor de pilas y/oestribos u otra forma de acorazamiento.Construcción de diques de encauzamiento.Mejoramiento de las condiciones estructurales dela cimentación.Construcción de puentes de alivio o aumentar laluz de puentes existentes.Monitoreo de las profundidades de socavación ycierre del puente, si resultan excesivas.

Protección contra socavación por contracciónBusca controlar las fuerzas erosivas debidas a laaceleración del flujo en la zona del puente.Se usa protección con enrocado u otro tipo deacorazamiento, a lo ancho de la sección transversal delrío, en una distancia grande hacia aguas arriba y aguasabajo del puente, si la socavación existente o esperadapor contracción es considerable, o cuando el cauce estácambiando de curso.

Protección contra socavación por contracciónD⎛ V ⎞= ( )0.5⎜0.154.71 Gs−1h ⎟⎝⎠2.86Maza-AlvarezEl enrocado se coloca en el fondo de la sección transversaldel puente a proteger en un espesor de al menos dos capasde roca.El ancho mínimo a proteger es igual a la longitud de laspilas.La ecuación anterior ha sido deducida para condicionescríticas de movimiento y por lo tanto se recomienda paraefectos de diseño que el tamaño de la roca se incrementeen un 20%. D 84diseño = 1.2D

Protección con bolsasBolsas de polietileno o de fibras naturales rellenos conlechada de cemento, mortero, grava, arena u otrosmateriales. Se emplean cuando no se consigue enrocado deltamaño necesario y/o a precio adecuado. En el caso depuentes, se han usado principalmente para rellenar áreassocavadas en pilas y estribos o recuperar lechos de caucesdegradados.

Protección contra socavación local en pilasProfundidades adecuadas de cimentación.Acorazamiento del lecho para impedir la formaciónde huecos de socavación.Prevención de la formación de vórtices o reducir suintensidad.

Investigaciones con modelos físicos

Prototipo

Acorazamiento del lechoEl suelo del fondo del río alrededor de la pila sereemplaza por material de tamaño y peso que nopueda ser removido durante crecientes.Enrocado:Protección con piedras colocadas en una o variascapas sobre un filtro granular o geotextil. No esuna medida permanente para proteger pilascontra socavación y no debe ser empleada parapuentes en construcción, ya que las nuevasestructuras deben proyectarse para ser estables.

Tamaño del enrocadoD50=0692 .( )KV( − )2gG s12HEC-18KK= 1.5 para pila con nariz redonda= 1.7 para pila con nariz rectangular

Recomendaciones Extender el ancho del enrocado al menos dos veces el ancho de la pila, medidodesde la cara de la pila. La protección debe ser mas larga que ancha y las rocasdeben reponerse si se presenta socavación. Si el río es angosto se puede colocar elenrocado a través de toda la sección transversal. La parte superior del enrocado debe coincidir con la superficie del lecho delcauce y entre más profundo se coloque menos probabilidad existe de que seamovido pero más difícil será su colocación e inspección. El espesor mínimo del enrocado debe ser tres veces el diámetro D 50 de la roca. En algunos casos, el enrocado se debe colocar sobre un filtro. El filtro no senecesita si el enrocado es bien gradado o si se entierra por debajo del nivel dellecho. El tamaño máximo de la roca no debe exceder a dos veces el tamaño medioD 50 del material.

Recomendaciones

Protección con enrocado en excavación previa φ = 0°SAFL, 1998

Protección con enrocado sin excavación previa φ ≠ 0°SAFL, 1998 1.0aEnrocadoPila a3a 5aGeotextil2.0aEnrocado1.0a/cosφPila a3a /cosφ 5a/cosφφGeotextil2.0a/cosφ

Protección con bolsas rellenasSe pueden usar bolsas de polietileno o de fibras naturalesrellenas con lechada de cemento, mortero, grava, arena uotros materiales.Se emplean cuando no se consigue enrocado del tamañonecesario y/o a precio adecuado.En el caso de puentes, se han usado principalmente pararellenar áreas socavadas en pilas y estribos o recuperarlechos de cauces degradados.Las bolsas son relativamente fáciles de instalar y seadaptan fácilmente a irregularidades del terreno y aasentamientos

Protección de pilas sin pilotes con bolsas rellenasLagasse, P. F., Byars, M. S., Zevenbergen, L. W. y Clopper, P. E. (1997)

Protección de pilas con pilotes con bolsas rellenasSocavación al pie de pilas. Sección a través de pilas sobre pilotes.Elevación de las bolsas a ras con el tope de la zapata.

Protección de pilas con pilotes con bolsas rellenasSocavación al pie de pilas.Elevación de las bolsas a ras con el lecho del río sin socavar.

Colocación de las bolsas niveladas con ellecho del río sin socavar.Lagasse, P. F., Byars, M. S., Zevenbergen, L. W. y Clopper, P. E. (1997)

Otra posible instalación de las bolsasLagasse, P. F., Byars, M. S., Zevenbergen, L. W. y Clopper, P. E. (1997)

Otra posible instalación de las bolsasLagasse, P. F., Byars, M. S., Zevenbergen, L. W. y Clopper, P. E. (1997)

Recomendaciones para instalación de bolsas rellenas• Es preferible instalar una sola capa de bolsas que apilarlas en un montón. Sedebe colocar geotextil debajo de la capa de bolsas si hay la posibilidad de que sedispersen o asienten.• Las bolsas deben traslaparse.• El tope de las bolsas debe quedar a ras con el lecho del río.• Las bolsas no deben coserse entre sí para que se asienten libremente, aunquehay referencias que contradicen esta recomendación.• Bolsas muy grandes o largas no se adaptan bien a deformaciones del lecho porsocavaciones siendo preferibles bolsas de 1.5 m.• La bolsa colocada directamente en frente de la pila debe tener el ancho de lazona expuesta de la pila• Las bolsas deben cubrir el lecho del río alrededor de la pila una distancia de1.5 veces el ancho de la porción expuesta o un mínimo de 1.8 m, según lo queresulte mayor.• Siempre que sea posible, se usan dentellones antes y al final de la zonaprotegida con bolsas cubriendo toda la sección transversal del cauce.

Recomendaciones para instalación de bolsas rellenas• El lecho socavado que se va a recuperar debe ser limpiado de material inestablepreviamente a las inyecciones.• Se colocan las bolsas en una sola capa o en varias capas dependiendo de laprofundidad de socavación a lo largo de pilas y/o estribos de forma que queden bienpróximas entre sí.• Se instalan las tuberías de ventilación y llenado para permitir evacuación del aire ygarantizar el llenado completo de los vacíos.• Se llenan las bolsas y se bombea mortero dentro del hueco socavado después de locual las tuberías de ventilación y llenado deben cortarse a ras con las bolsas.• El agua que es desplazada por la lechada debe poder salir fácilmente para lo cuál sedisponen tuberías, usualmente cada 1.2 m.• La boquilla de inyección debe permanecer embebida en la mezcla durante elbombeo de la lechada.• Deben colocarse pantallas alrededor de la pila para evitar que el peso adicional delechada que se adhiera a ellas cause reducción significativa de su capacidad de carga.• La inyección de lechada en la zona socavada no se considera una medida demejoramiento de la cimentación del puente sino de recuperación del lecho del río yevitar que mas material se siga socavando.

Bloques fundidos in situ y prefabricados

Acorazamiento con prefabricados

Recalces y acorazamiento

Pantallas aguas arribaLa pantalla tiene por objetivo impedir laformación de vórtices al pie de la pila.Puede ser hecha de tablestacas o pilotesen concreto o metal.

Pilas auxiliares aguas arribaSu propósito esdesviar la corrienteincidente ydisminuir el podererosivo de losvórtices deherradura .

Encamisados de la pila

Diques direccionales

Vertederos de cresta ancha sumergidosSe usan como estructuras de control de la degradación dellecho del río causada por socavación a largo plazo debida acambios en los controles del río o por socavación porcontracción.Los vertederos de cresta ancha trabajan muy bien para controlar ladegradación del lecho del río aguas arriba pero están sujetos adegradación aguas abajo lo que puede causar el colapso delvertedero y que la erosión progrese rápidamente hacia el puente.Los vertederos también impiden la migración de peces por lo queno siempre resultan favorables.

Vertederos de cresta ancha sumergidosCortesía de B. W. Melville

Vertederos de cresta ancha sumergidosEn suelo cemento.Lagasse, P. F., Byars, M. S.,Zevenbergen, L. W. y Clopper, P.E. (1997).