SOCAVACION La socavación es el hundimiento, desmoronamiento o debilitamiento del suelo que se encuentra debajo de los estribos y pilas de un puente; es decir, la socavación se produce debido a la velocidad de la corriente del cauce. Debemos tener presente que cuando tenemos una crecida, el río trae gran can tidad de material de arrastre, el mismo que puede acumularse en los estribos y pilas; así también puede llevarse todo este material acumulado y producir la so cavación del material de protección de las pilas y estribos. CLASIFICACION DE SOCAVACIONES: Para fines de Ingeniería de Vías Terrestres, la socavación en cauces naturales cruzados por puentes puede clasificarse en dos tipos principales: 1.- Socavación General.- Es la que ocurre en condiciones condiciones normales, al presentarse una creciente y aumentar la capacidad de la corriente para arrastrar material de fondo; a lo largo de todo el cauce se produce una cierta profundidad de socavación. Durante el período de recesión de la creciente del río o arroyo, arr oyo, el material es depositado nuevamente. 2.- Socavación Local.- Es la que ocurre cuando existe un obstáculo en la trayectoria del flujo, el cual induce la formación f ormación de vórtices que provocan la l a disminución de la elevación del fondo alrededor del obstáculo. Para los fines de esta nota, este obstáculo está representado por los apoyos de los puentes. Para el cálculo de la socavación general puede utilizarse el método de Lischtvan- Lebediev, que considera como parámetros el gasto de la corriente, el tirante, el área hidráulica, las características de los materiales del fondo y la separación y dimensiones de los apoyos, entre otros. Para calcular la socavación local existen más de veinte métodos, de los cuales se recomienda en esta nota utilizar el de Maza, el de Laursen, el de la Universidad Tecnológica de Dinamarca y el de Neill, para que, con base en los diferentes resultados, se elija un valor de diseño por parte del proyectista. Los diferentes parámetros considerados considerados por los métodos anteriores anteriores son: el ancho de la pila, el tirante, la velocidad y el ángulo de esviajamiento. esviajamiento. En cuanto a las obras de protección contra socavación han demostrado ser más efectivas aquellas constituidas por pedraplenes colocados a volteo, sin ningún junteo, por presentar muchas ventajas: a) Restan intensidad intensidad a los los vórtices; b) La estructura es flexible y sus elementos elementos se reacomodan solos cuando cuando se forma alguna depresión en su vecindad;
c) Evitan la expulsión de material fino a su través; d) Su diseño es sencillo. Puesto que el esviaje de una pila respecto a la dirección de la corriente es un parámetro muy importante que puede aumentar la socavación del ángulo de ataque, debe tenerse muy especial cuidado en observar si éste es importante (más de 10º ) durante las inspecciones de las estructuras, a fin de tomar medidas preventivas. Para el detalle de los métodos de cálculo de la socavación, pueden consultarse las siguientes publicaciones de la Secretaría de Comunicaciones y Transportes. - Socavación en Cauces Naturales. - Socavación Local en Pilas. DIFERENCIAS CON LA EROSION: La socavación es el desgaste que se produce debido a la velocidad con que el agua va desmoronando el material de protección bajo las pilas y estribos poniendo en peligro la estabilidad del puente; mientras que la erosión es el desgaste que se produce debido a la fuerza del viento, a los movimientos telúricos y al impacto del agua en los estribos y pilas. Además la erosión también se presenta en los márgenes del cauce. Tanto la socavación como la erosión se producen por las crecidas o avenidas, que a la vez ocasionan desbordamientos e inundaciones, destrucción de obras y viviendas en sus orillas, cortes de carreteras, ensanchamiento de cauces y pérdidas de tierras agrícolas, cambios morfológicos en ríos, sedimentación, desbordamiento de presas de embalse, rotura de diques y reservorios, destrucción de gaviones y diques longitudinales, daños en bocatomas y alcantarillas, etc. FUERZA DE LA CORRIENTE: La dinámica de un cauce depende de las características hidráulicas, las mismas que están relacionadas con: - La geometría del cauce. - El régimen de flujo. - La viscosidad del agua. - La capacidad de transporte de sedimentos. - La posibilidad de desbordamientos. Geometría del cauce.- La geometría del cauce está representada por la pendiente longitudinal y por las características de la sección transversal.
Régimen de flujo.- El régimen de flujo de una sección particular puede clasificarse en base al número de Froud (NF, medida adimensional) que es la relación entre las fuerzas de inercia y de gravedad. Así se tiene que: Régimen supercrítico NF > 1 Régimen subcrítico NF < 1 Régimen crítico NF = 1 Viscosidad del agua.- Es un factor importante en el estudio de los cauces naturales. Depende principalmente de la cantidad de sedimentos que están en suspensión, y en menor grado de la temperatura. En cauces limpios donde la concentración de sedimentos es m enor al 10% en volumen, se considera que el agua es de baja viscosidad. A 20°C se considera que la viscosidad absoluta tiene un valor de 1 centipoise. En casos extremos, cuando se conforman flujos de lodo, donde la proporción volumétrica entre el sedimento y el líquido es mayor al 80%, se produce un aumento de la viscosidad y puede llegar a los 4000 poises. Es importante tener presente de que las fórmulas de flujo han sido desarrolladas empíricamente en corrientes de agua limpia y por lo tanto los resultados obtenidos de las velocidades que se calculan con estas fórmulas van a ser mayores a las reales cuando se aplican a flujos viscosos. Transporte de los sedimentos.- Está compuesta por la carga de fondo, carga en suspensión y carga en saltación. Esta última es una combinación de las dos primeras. La suma de las tres se denomina carga total. La pendiente del cauce está directamente relacionada con la velocidad del agua lo cual a su vez constituye un factor importante en la capacidad del flujo para transportar sedimentos. Se tiene entonces que en tramos donde las pendientes son fuertes, mayores al 3%, las velocidades de flujo resultan tan altas que pueden mover como carga de fondo sedimentos de diámetros mayores de 5 cm, además de los sólidos que ruedan por desequilibrio gracias al efecto de lubricación producido por el agua. Desbordamientos.- Cuando el cauce cambie de una pendiente alta a una pendiente baja se produce una disminución de su capacidad de transporte de sedimentos y comienza a depositar los materiales que recibe del tramo anterior. Esto trae como consecuencia un proceso de formación de islas y brazos que pueden tomar una conformación trenzada, con cauce divagante. Además esto trae como resultados a que suba el nivel del fondo del cauce y por lo tanto disminuya la capacidad a cauce lleno. En los cauces de régimen tranquilo, también denominamos de llanura, las aguas se desbordan cuando los caudales de creciente superan la capacidad de cauce lleno. Por otra parte en los
tramos de régimen torrencial o de montaña, se presentan principalmente fenómenos de socavación de fondo y erosión de márgenes.
