PATOLOGIA E REABILITACAO DE ESTRUTURAS

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XII CONGRESSO INTERNACIONAL SOBRE

PATOLOGIA E REABILITACAO DE ESTRUTURASFEUP – PORTO – PORTUGAL

26-29 OUTUBRO 2016

Socavación de puentes frente a diferentes condiciones hidráulicas

Alonso Pizarro – Universidad de Basilicata, Italia.Salvatore Manfreda – Universidad de Basilicata, Italia.Oscar Link – Universidad de Concepción, Chile.

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Motivación

Metodología

Series Experimentales

Resultados

Conclusiones

Motivación – Metodología – Series Experimentales – Resultados – Conclusiones

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Motivación

Metodología


Resultados

Conclusiones


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Influencia de un obstáculo sobre el flujo

Aumento de Velocidad

Aumento de Turbulencia

Surgimiento de Corrientes Secundarias

Socavación Local: Fenómeno Erosivo

FUENTE: Ettema & Melville (2011)

FUENTE: Melville and Coleman (2000)

FUENTE: Dissertation Henrich Meyering (2012)

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¿Por qué es importante estudiar la Socavación Local?

FUENTE: Reichelt and Richter (2003) FUENTE: Ettmer (2006)

FUENTE: Emol (2004)

COSTOS

SOCIALES

HUMANOSECONÓMICOS

FUENTE: Prendergast & Gavin (2014)

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ENFOQUE DE DISEÑO ACTUAL

Q = cte

Duración Infinita

Caudal con T = 100 – 200 años

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Q = cte

Duración Infinita


a) Estados Unidos

b) Alemania

c) Nueva Zelanda

d) Chile

Guías de diseño a nivel mundial:

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Q = cte

Duración Infinita


a) Estados Unidos

b) Alemania

c) Nueva Zelanda

d) Chile


Limitaciones conceptuales

Duración

( )Q f t

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Q = cte

Duración Infinita


a) Estados Unidos

b) Alemania

c) Nueva Zelanda

d) Chile


Limitaciones conceptuales

Duración

( )Q f tFUENTE: Sheppard et al. (2004)

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Problema a nivel mundial

Puente ferroviario en Soldini, Argentina. Agosto 2015.

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Motivación

Metodología


Resultados

Conclusiones


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Experimental

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4

*

0

endt ef

end

R R

u dtW t

u t

0.5ef cu u t u

0, / 0.5

1, / 0.5c

c

u uu u

2 efFuerza u

Hidrodinámica

2 RFuerza uGravitacional

Trabajo Efectivo W*

Sentido físico

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4

*

0

endt ef

end

R R

u dtW t

u t

0.5ef cu u t u

0, / 0.5

1, / 0.5c

c

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2 efFuerza u

Hidrodinámica


Trabajo Efectivo W*

Sentido físico

ef

R

u GENERA

u IMPIDE

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4

*

0

endt ef

end

R R

u dtW t

u t

0.5ef cu u t u

0, / 0.5

1, / 0.5c

c

u uu u

2 efFuerza u

Hidrodinámica


Trabajo Efectivo W*

Sentido físico

ef

R

u GENERA

u IMPIDE

4

* ef endend

R Ru t

u tW t

…y para condiciones estacionarias…

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Motivación

Metodología


Resultados

Conclusiones


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Data de literatura:

18 experimentos considerados: 10 estacionarios y 8 NO estacionarios.

[Alabi (2006); Oliveto & Hager (2002 – 2005); Pizarro et al. (2016)]

td

[min]D

[m]d50

[mm]hp

[m]up/uc

---ρ'---

σ---

hp/D---

D/d50

---

MIN 20 0.064 0.36 0.11 0.62 0.42 1 0.96 13.23

MAX 67500 0.15 4.8 0.3 0.97 1.65 2.15 3.19 416.67

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Data de literatura:

Experimentos NO estacionariosconsiderados:

1. Pizarro et al. (2016):

B1; B2; C1; D2.

2. Oliveto & Hager(2002 – 2005):

(1) 11.11.00

(3) 11.11.00

(2) 3.3.01

(1) 4.3.01

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Motivación

Trabajo Efectivo W*


Resultados

Conclusiones


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Condición estacionaria:

(a) Alabi (2006): 1; 3.

(b) Pizarro et al. (2016): A1; A2.

Diferente hidráulica NOsignifica diferentes curvasde socavación!!!

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Condición NO estacionaria:

Pizarro et al. (2016): Serie B, Serie C, Serie D. Oliveto y Hager (2002, 2005): (1) 11.11.00, (3) 11.11.00, (2) 3.3.01, (1) 4.3.01

Diferente hidráulica NOsignifica diferentes curvasde socavación!!!

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¿Cuál es la relación funcional entre Z* y W*?

Coeficiente Valor

C1 0,0074

C2 0,0969

C3 0,3804

R-cuadrado 0,99

RMSE 0,0093

3

*2 *

1 1

c

c WZ c e

Modelo de evolución de socavación:Modelo Exponencial

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Motivación

Metodología


Resultados

Conclusiones


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Conclusiones:

El fenómeno de socavación local en las cercanías de cepas de puentes es un fenómeno que afectasu estabilidad estructural y, junto a los terremotos, son la causa principal de fallas en el mundo.

El adimensional de trabajo efectivo W* es un parámetro energético que se basa en la interacciónentre fuerzas forzantes y gravitacionales.

El adimensional de socavación local Z* depende del adimensional de trabajo efectivo W* y surelación funcional es unívoca, dependiendo de las propiedades geométricas y del sedimento.

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Artículos recomendados:

1. Pizarro, A., Ettmer B., Manfreda, S., Rojas, A., Link, O. "Effective flow work forestimation of pier scour under flood waves" (Accepted, Journal of HydraulicEngineering).

2. Link, O., Castillo, C., Pizarro, A., Rojas, Escauriaza, C., Ettmer, B., Manfreda, S. "AModel for Local scour during Flood Waves" (Accepted, Journal of Hydraulic Research).

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Socavación de puentes frente a diferentes condiciones hidráulicas

Alonso Pizarro – Universidad de Basilicata, Italia.Salvatore Manfreda – Universidad de Basilicata, Italia.Oscar Link – Universidad de Concepción, Chile.