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Colapso puente en Perú Importancia de socavación hidráulica

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Bridge collapse in Peru - stream bank erosion

Sobre el blog

Vladimir Moya
Recursos hídricos, desastres fluviales, modelación numérica, análisis de escenarios futuros considerando desarrollo económico y cambio climático. Desarrollo y evaluación de nuevas tecnologías. Proyectos de infraestructura e investigación.
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En los últimos días el Perú sufrió grandes daños a causa de inundaciones. Un video que se hizo viral de dichos daños es el del colapso de un puente de Lima. El video muestra el momento en que la socavación deja el estribo al aire y el puente colapsa. Las redes sociales se llenaron de comentarios sobre dicho colapso, principalmente buscando responsables. En este post no entraremos en dicho tema, sino que preferimos recordar la importancia del diseño de protección hidráulica en los puentes. Generalmente las obras de protección en puentes son tomadas a la ligera o como obras secundarias comparadas con el diseño estructural. Sin embargo, la gran mayoría de colapsos de puentes se deben no a temas estructurales, sino a temas hídricos. Son pocos los casos donde la protección contra socavación tiene la misma importancia que el tema estructural, un ejemplo donde dieron gran importancia a la socavacion es el Akashi Kaykyo en Japón, que será tema de otro post). 

Los ríos son sistemas dinámicos en constante cambio. Uno de los procesos que define dichos cambios es la erosión del lecho y de las orillas. La descripción física de la erosión en las orillas es proceso complicado, más aun cuando el rio no es recto. Aun pequeñas curvaturas generan corrientes secundarias helicoidales. Las principales son la center-bank cell y la outer-bank cell.


Fig 1 Corrientes secundarias (Blanckaert and Vriend 2004)

La solución completa de dichas corrientes es compleja, por lo que generalmente se opta por modelos más simples que modelan los principales mecanismos que definen la erosión en las orillas: socavación y falla en masa.

Falla de talud. La falla de talud es un método geotécnico que evalúa distintos planos teoréticos de falla, y evalúa la estabilidad de cada plano. El plano con el menor factor de estabilidad es el plano crítico. Si dicho factor es menor a 1, toda la masa por encima de dicho plano colapsa.


Fig 2. Falla de talud (Carey 2014)

Socavación al pie. Este método evalúa el material socavado al pie del talud. En base a las condiciones hídricas y la características del terreno, se evalúa el esfuerzo cortante agua-terreno. Si este esfuerzo es mayor que el cortante crítico, una porción de terreno es socavada. Esta socavación da lugar a un segundo proceso, pues el terreno por encima de la zona socavada queda al aire; como una viga en voladizo. Dependiendo de la cantidad de terreno en voladizo, se analiza la estabilidad de esta viga voladiza para determinar si la masa cae o no.


Fig 3. Socavacion al pie (Careb 2014)

El video del colapso de este puente permite apreciar claramente como el terreno va cediendo a causa de estos mecanismos (en especial el voladizo). Dependiendo de la información que podamos colectar, en un próximo post podríamos simular numéricamente como sucedió este proceso socavación, y cual habría sido una adecuada protección contra socavación para evitar este colapso.  

La versión en inglés de este post fue publicada
en nuestro blogs en inglés
.

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