Efecto de la separación de pilas en el dimensionado de enrocado de protección para pilas complejas

Abstract

En este trabajo se analiza experimentalmente, para pilas complejas, la influencia de la separación de las pilas del grupo en el diseño de protecciones de enrocado, evaluándose el papel del “efecto grupo” en el dimensionado del tamaño (peso) de los elementos de la protección, así como en el dimensionado de su extensión en planta, para un rango de separaciones de pilas usuales en la práctica. La campaña experimental se basó en un análisis dimensional de las variables que intervienen en el problema del diseño de protección de enrocado, efectuándose un total de 52 ensayos. Se estudiaron 3 modelos de grupo de pila cuya configuración se compone de 2 pilas en la dirección normal al flujo y 3 pilas en la dirección del flujo, todas de igual diámetro, ubicadas sin esviaje respecto a la dirección del flujo, variando de un modelo a otro únicamente la separación entre ejes relativa al diámetro de pila (Γ=l/d: 2,3 y 4). Los resultados muestran que, si bien la profundidad de erosión asociada al grupo puede aumentar hasta un 25% respecto al caso de la pila individual de igual diámetro (para las separaciones estudiadas), la influencia de la separación en el diseño de protección es despreciable, tanto para el tamaño de enrocado como para la extensión del manto cuando Γ≥ 2. Adicionalmente, en base a los resultados experimentales, se determinaron las formulaciones para el diseño de la protección (tamaño y extensión del manto) en los casos de grupo de pilas estudiado.

In this paper we analyse a pile spacing influence on the riprap protection design for complex piers, by assessing the “group effect” role in riprap size (weight) and plan extension. The usual practice range of pile spacing was considered. Experimental campaign is based on a dimensional analysis background for complex pier riprap design, for which 52 experiments were conducted. Three, aligned to the flow, complex pier models were considered. The pile arrangement was keep invariant for all models (defined by the number of piles in flow direction (2) and orthogonal of flow (3)), varying just the axis pile spacing relating pile diameter (Γ=l/d: 2,3 y 4). The results show that although the “group effect” may be increase up to 25% the scour depth regarding the single pier problem, the influence of pile spacing in riprap design is essentially negligible for Γ≥ 2. Furthermore, based on the experimental results, design expressions for riprap size and matt extension were proposed.