influencia del fenómeno de socavación en la pila de un puente ante efectos de sismo elbert yezid ...

252 Pages·2013·6.34 MB·Spanish

by  Yezid Sierra Alzate

INFLUENCIA DEL FENÓMENO DE
SOCAVACIÓN EN LA PILA DE UN
PUENTE ANTE EFECTOS DE SISMO

ELBERT YEZID SIERRA ALZATE

Universidad Nacional de Colombia
Facultad de Ingeniería, Departamento de Ingeniería Civil y Agrícola
Bogotá, Colombia
2013

INFLUENCIA DEL FENÓMENO DE
SOCAVACIÓN EN LA PILA DE UN
PUENTE ANTE EFECTOS DE SISMO

ELBERT YEZID SIERRA ALZATE

Tesis presentada como requisito parcial para optar al título de:
MAGISTER EN INGENIERÍA ESTRUCTURAS

Director (a):
(MSc.) CARLOS RAMIRO VALLECILLA BAHENA
Codirector (a):
(MSc.) DIEGO ERNESTO DUEÑAS PUENTES

Línea de Investigación:
Diseño Estructural

Universidad Nacional de Colombia
Facultad de Ingeniería, Departamento de Ingeniería Civil y Agrícola
Bogotá, Colombia
2013

Dedicado a:

Mi madre y mi hermano por ser el eje y soporte
fundamental de mi existencia.

Paty, Jero y Grego por acompañarme y
apoyarme en todo este proceso.

Mis grandes amigos, que a pesar de la
distancia siempre están presentes.

Agradecimientos

Al ingeniero Jaime Erasmo Garzón Moreno por ser el gestor de la idea de este proyecto,
además de su inmenso aporte en mi formación académica, profesional y personal.

A la ingeniera María Elvira Guevara Álvarez, magister en ingeniería civil de la Universidad
de Minnesota, quien puso a nuestra disposición toda la información y notas de clase del
posgrado de hidráulica de la Universidad del Cauca referentes a Socavación.

A los ingenieros Jorge Cruz, Juan Camilo Martínez y especialmente al ingeniero Ricardo
Salcedo por aportar sus conocimientos y asesoría permanente en todo el proceso.

A los ingenieros Pedro López y Heriberto Parada por las asesorías referentes a modelación
numérica por medio del programa comercial ANSYS.

A la Universidad Nacional de Colombia, a los docentes de la maestría en Estructuras de la
Facultad de Ingeniería y especialmente al ingeniero Diego Ernesto Dueñas Puentes quien
brindó y compartió su experiencia académica y profesional tanto en el aula de clases como
en el desarrollo de esta investigación.

A los trabajadores de la Hemeroteca Nacional Universitaria lugar en el cual se desarrolló
un gran porcentaje de este documento.

A la ingeniera Marisol Nemocón Ruiz e ingeniero Álvaro Carvajal por hacer parte de mi
formación como ingeniero civil estructural.

Resumen
Los puentes cimentados sobre lechos de ríos o en zonas cercanas a corrientes de agua,
en épocas de crecientes son altamente vulnerables a fenómenos de socavación; esto
sumado a la acción de un posible evento sísmico dadas las condiciones geotécnicas y
geológicas del territorio nacional los convierten en estructuras con una elevada
probabilidad de convergencia de socavación y sismo.

Esta investigación inicia definiendo metodologías que permiten al lector entender y evaluar
la acción del fenómeno de socavación en pilas de puentes. Continúa con una explicación
detallada de la modelación de un puente típico simplemente apoyado de dos luces con el
programa comercial Sap2000 (v14); además, se describe el proceso de modelación del
apoyo central del puente en el programa comercial ANSYS (v10). Posteriormente, se
evalúa el comportamiento del apoyo central del puente bajo la acción combinada de
efectos de socavación, sismo, acción del flujo de la corriente del río y variación de lecho
elástico; utilizando los programas de elementos finitos mencionados. Finalmente se
presentan las conclusiones y recomendaciones para futuras investigaciones.

Palabras Clave:
Puentes
Socavación
Sismo
Flujo de la corriente del río
Lecho elástico
Modelación por elementos finitos.