Download - 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
Series Experimentales
Resultados
Conclusiones
Motivación – Metodología – Series Experimentales – Resultados – Conclusiones
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Motivación – Metodología – Series Experimentales – Resultados – Conclusiones
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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Motivación – Metodología – Series Experimentales – Resultados – Conclusiones
¿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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Motivación – Metodología – Series Experimentales – Resultados – Conclusiones
ENFOQUE DE DISEÑO ACTUAL
Q = cte
Duración Infinita
Caudal con T = 100 – 200 años
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Motivación – Metodología – Series Experimentales – Resultados – Conclusiones
ENFOQUE DE DISEÑO ACTUAL
Q = cte
Duración Infinita
Caudal con T = 100 – 200 años
a) Estados Unidos
b) Alemania
c) Nueva Zelanda
d) Chile
Guías de diseño a nivel mundial:
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Motivación – Metodología – Series Experimentales – Resultados – Conclusiones
ENFOQUE DE DISEÑO ACTUAL
Q = cte
Duración Infinita
Caudal con T = 100 – 200 años
a) Estados Unidos
b) Alemania
c) Nueva Zelanda
d) Chile
Guías de diseño a nivel mundial:
Limitaciones conceptuales
Duración
( )Q f t
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Motivación – Metodología – Series Experimentales – Resultados – Conclusiones
ENFOQUE DE DISEÑO ACTUAL
Q = cte
Duración Infinita
Caudal con T = 100 – 200 años
a) Estados Unidos
b) Alemania
c) Nueva Zelanda
d) Chile
Guías de diseño a nivel mundial:
Limitaciones conceptuales
Duración
( )Q f tFUENTE: Sheppard et al. (2004)
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Motivación – Metodología – Series Experimentales – Resultados – Conclusiones
Problema a nivel mundial
Puente ferroviario en Soldini, Argentina. Agosto 2015.
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Motivación
Metodología
Series Experimentales
Resultados
Conclusiones
Motivación – Metodología – Series Experimentales – Resultados – Conclusiones
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Motivación – Metodología – Series Experimentales – Resultados – Conclusiones
Experimental
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Motivación – Metodología – Series Experimentales – Resultados – Conclusiones
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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Motivación – Metodología – Series Experimentales – Resultados – Conclusiones
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Hidrodinámica
2 RFuerza uGravitacional
Trabajo Efectivo W*
Sentido físico
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Motivación – Metodología – Series Experimentales – Resultados – Conclusiones
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0, / 0.5
1, / 0.5c
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2 efFuerza u
Hidrodinámica
2 RFuerza uGravitacional
Trabajo Efectivo W*
Sentido físico
ef
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u GENERA
u IMPIDE
4
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…y para condiciones estacionarias…
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Motivación
Metodología
Series Experimentales
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*
Series Experimentales
Resultados
Conclusiones
Motivación – Metodología – Series Experimentales – 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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Motivación – Metodología – Series Experimentales – Resultados – Conclusiones
¿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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Metodología
Series Experimentales
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.