Ingeniería Marítima y Costera

2012/13

David Alcaraz García

Javier Martínez Sánchez

Universidad Politécnica de Cartagena

2012/13

Ingeniería Marítima y Costera

Ingeniería Marítima y Costera Índice

I

Tema 1. Teoría de Ondas. El oleaje 1

1. Clasificación del oleaje 1 1.1. En función de su tipo 1 1.2. En función de su periodo 1.3. En función de la fuerza generadora y de la fuerza restauradora 2

2. Teoría de ondas regulares 2 2.1. Introducción y parámetros 2 2.2. Planteamiento teórico 3 2.3. Teoría de ondas lineal 5 2.4. Teoría de ondas no lineal (Stokes) 12 2.5. Otras teorías de ondas no lineales 13

3. Teoría de ondas irregulares 14 3.1. Introducción 14 3.2. Análisis de trenes de ondas 15 3.3. Régimen medio y extremal 18 3.4. Análisis espectral 24

Tema 2. Equipos y Registro de Oleaje 27

1. Equipos y Registros de Oleaje 27 2. Registros instrumentales 27 3. Registros visuales 29 4. Registros a partir de modelados numéricos 30 5. Resumen 30

Tema 3. Métodos simplificados de generación de oleaje 31

1. Generación de oleaje 31 2. Modelo de generación SPM 32

Tema 4. Terminología 35

1. Terminología general 35 1.1. Zonificación de la playa 35 1.2. Tipos de obras marítimas exteriores 36 1.3. Tipos de obras portuarias de exteriores 37 1.4. Tipos de obras portuarias de interiores 38 1.5. Tipos de obras de defensa 40

2. Terminología de buque 42 2.1. Sección 42 2.2. Calados 42 2.3. Tipos 43 2.4. Atraques 45


II

Tema 5. Diques en talud: definiciones y proceso constructivo 47

1. Definiciones 47 2. Elementos 48 3. Proceso constructivo 49

3.1. Fases 49 3.2. Equipos 51 3.3. Materiales 52 3.4. Instrumentos auxiliares 54 3.5. Instrumentación 54 3.6. Estabilidad 54

Tema 6. Diques verticales: definiciones y proceso constructivo 57

1. Definiciones 57 2. Elementos 58 3. Proceso constructivo 60

3.1. Diseño del proceso constructivo 60 3.2. Fases del proceso constructivo 60

3.2.1. Dragado 61 3.2.2. Banqueta de cimentación 61 3.2.3. Enrase de la banqueta 61 3.2.4. Fabricación de cajones de hormigón armado 63 3.2.5. Diques flotantes 64 3.2.6. Transporte de cajones 67 3.2.7. Fondeo de cajones 68 3.2.8. Relleno de los cajones 69 3.2.9. Últimas ejecuciones 69 3.2.10. Resumen 70

Tema 7. Diques: bases de proyecto 71

1. Definiciones 71 2. Condicionantes generales 73

2.1. Espacio y tiempo 73 2.2. Temporalidad y vida 74 2.3. Carácter general y carácter operativo 74

2.3.1. Introducción 74 2.3.2. Definición carácter general 74 2.3.3. Definición carácter operativo 77 2.3.4. Utilidad 77

2.4. Procedimiento de cálculo 78 2.5. Fiabilidad, funcionalidad y operatividad 81

3. Valores recomendados 82

Tema 8. Diques: Modos de fallo 83

1. Dique vertical 83 2. Dique en talud 86


III

Tema 9. Diques

Cálculo: Definiciones. Acciones. Combinaciones 89

1. Definiciones 89 2. Geometría diques 92 3. Criterios para selección de tipología 92 4. Bases de proyecto 94 5. Acciones 95

5.1. Clasificación de las acciones 95 5.2. Criterios para valorar las acciones 95 5.3. Cargas permanentes 96 5.4. Cargas variables 96

5.4.1. Cargas hidráulicas 96 5.4.2. Cargas del terreno 97 5.4.3. Cargas variables del terreno 97 5.4.4. Cargas medioambientales 103 5.4.5. Cargas debidas a la deformación 103 5.4.6. Cargas de construcción 103

5.5. Cargas accidentales 103 6. Condiciones de trabajo y Estados Límite 104

Tema 10. Diques en Talud: cálculo 105

1. Altura de Ola de Diseño 105 2. Parámetros Estructurales de un Dique en Talud 108 3. Diseño del Manto Principal 109 4. Diseño de las Capas de Filtro 113 5. Diseño del Núcleo 115 6. Recomendaciones para el dimensionamiento de la sección 116

Exámenes y Ejercicios 121 Ejercicio. Diques en talud 121

1. Parámetros de diseño 121 2. Definición del carácter general 121 3. Cálculos de parámetros de oleaje 122

Preguntas Obras Marítimas 127

Exámenes 143


IV


Tema 1: Teoría de Ondas. El oleaje

Página 1

Tema 1. Teoría de Ondas. El oleaje 1. Clasificación del oleaje

1.1. En función de su tipo

1.2. En función de su periodo

1.3. En función de la fuerza generadora y de la fuerza restauradora

2. Teoría de ondas regulares

2.1. Introducción y parámetros

2.2. Planteamiento teórico

2.3. Teoría de ondas lineal

2.4. Teoría de ondas no lineal

2.5. Otras teorías de ondas

3. Teoría de ondas irregulares

3.1. Introducción

3.2. Análisis de trenes de ondas

3.3. Régimen medio y extremal

3.4. Análisis espectral

1. Clasificación del oleaje

1.1. En función de su tipo (sea-swell)

Oleaje Sea (Mar de Viento) Es un oleaje irregular que se produce en la

zona de generación (viento) y causa peraltes

altos.

Oleaje Swell (Mar de fondo) Es un oleaje regular alejado de la zona de

generación, causa peraltes bajos.

1.2. En función de su periodo



Página 2

1.3. En función de la fuerza generadora y de la fuerza restauradora.

2. Teoría de ondas regulares

2.1. Introducción y parámetros

Para describir la realidad utilizamos diferentes modelos, que implican

simplificaciones de la realidad. Hay que verificar en cada caso si las

simplificaciones que realizamos son asumibles, no en todos los casos

podremos aplicar a misma teoría, y en función de lo que se aproximen nuestras

simplificaciones a la realidad el resultado será más o menos acertado.

Ninguno de los modelos de oleaje regular resolverá el problema real de manera

completa y exacta.



Página 3

Parámetros del oleaje regular

Periodo de la onda T (s)

Altura de ola H (m)

Amplitud de ola a (m)

Nivel medio del mar NMM (m)

Distancia al fondo D (m)

Pulsación. 2𝜋𝑇 (Frecuencia angular) ω (1/s)

Número de onda. 2𝜋𝐿 K (1/m)

Celeridad de la onda. 𝐿 𝑇 C (m/s)

Desplazamiento de la superficie η (m)

Peralte de la onda. 𝐻 𝑇 ε (adimensional)

Profunidad relativa. 𝑑 𝐿 (adimensional)

Altura de ola relativa. 𝐻 𝑑 (adimensional)

η (kx+ ωt): Es la función de la forma de la superficie libre

2.2. Planteamiento Teórico

Simplificaciones (Válidas para toda la teoría de ondas)

o Fluido incompresible.

o Fluido irrotacional.

o Fuerza de Coriolis despreciable.

Ecuaciones generales del movimiento

o Conservación de la masa. Ecuación de Laplace



Página 4

o Conservación de la cantidad de movimiento. Ec. de Bernoulli

o Conservación de la energía

o

o

o Función potencial de velocidades (f)

𝜕ϕ

𝜕(𝑥, 𝑧, 𝑡)= 𝑈(𝑥, 𝑧, 𝑡)

Condiciones de contorno

o Los movimientos de la superficie libre son tangentes a ella, es

decir, el agua ni entra ni sale del mar.

o En el fondo las velocidades son tangentes a él, lo que implica que

suponemos un fondo impermeable, sin arrastre de sedimentos.

o En la superficie libre la presión es igual a la atmosférica, es decir,

no consideramos oleajes causados por variaciones en la presión

atmosférica.

Resolución del problema

o Este problema puede resolverse en función del potencial de

velocidades (f) ó del campo de velocidades (u) o El problema planteado es no lineal

o Desconocemos la superficie del mar a priori

o Existen discontinuidades no descritas (rotura, generación…)

Soluciones del problema

o Ondas de pequeña amplitud. (Airy, Stokes…)

o Onda Larga o profundidades reducidas. (Cnoidal, Solitaria…)



Página 5

2.3. Teoría de ondas regulares. Solución Airy

Simplificaciones en esta solución

o Oleaje bidimensional.

o Pequeña amplitud de onda.

o Oleaje con forma sinusoidal.

La solución de las ecuaciones puede realizarse mediante un desarrollo de

Fourier; en este caso solamente utilizaremos el primer término del desarrollo al

tratarse de ondas de pequeña amplitud.

Resultados de esta solución:

o Celeridad.

o Longitud de onda.

o Formulación aproximada de la longitud de onda

Simplificaciones en aguas someras, de transición y profundas: Oleaje

bidimensional

La solución que hemos planteado anteriormente se simplifica más en el caso

de encontrarnos en aguas profundas o en aguas someras.

Por otra parte se asume que el fondo es horizontal, en todos los casos, aunque

puede demostrarse que la solución es válida hasta pendientes del 10%



Página 6

Resultados en aguas profundas

o Celeridad en aguas profundas (C0)

o Longitud de onda en aguas profundas (L0)

Podemos ver que la solución no depende de la profundidad.

o Superposición de ondas en aguas profundas:

Al tener cada onda una celeridad diferente, en función de su periodo, la

superficie que resulta de la suma de dos ondas viajando en una

dirección es totalmente irregular y cambiante.

o Celeridad en aguas someras

En este caso la solución depende, evidentemente, de la profundidad y

es independiente del periodo.

o Finalmente la longitud de onda en aguas someras L.



Página 7

Otras ecuaciones útiles:

Potencial de velocidades

En las soluciones de los potenciales de velocidad tendremos siempre 3

factores (Dimensión-Profundidad-Fase)

Y la forma de la superficie del agua:

Velocidades

Derivando parcialmente respecto de las variables de posición (x, z) la función

potencial obtenemos las velocidades de las partículas en cada punto:

Trayectorias

Si integramos respecto del tiempo cada una de las componentes de la

velocidad obtendremos la posición de cada una de las partículas:



Página 8

Analizando las formas de las trayectorias podemos comprobar que las

trayectorias describen elipses, por lo tanto son órbitas cerradas, sin transporte

de masa

Los semiejes de las elipses son:

Ejemplo 1

Onda con T= 10s. Se propaga por un fondo con pendiente inferior al 10%

Obtener C y L, para profundidades de 200 y 3 metros:

Resolver en primer lugar el problema para aguas profundas y después buscar

la solución para aguas someras.

Aguas profundas (d/L > 1/2):

Aguas transición (d/L < 1/2):



Página 9

Ejemplo 2:

a. Obtener el máximo desplazamiento vertical y horizontal para z=0 y z=-d

b. Obtener el máximo desplazamiento vertical para z=-7’5 m en aguas

profundas.

c. Obtener el máximo desplazamiento vertical para z=-Lo/2 en aguas

profundas

Datos: T= 10 s; d=12 m y H = 3m (para el primer supuesto) H0 = 3’13 m

a. Para z=0 los desplazamientos máximos serán los ejes de la elipse:

o Con z = 0

o Con z= -d

b. Obtener el máximo desplazamiento vertical para z=-7’5 m en aguas

profundas.

c. Obtener el máximo desplazamiento vertical para z=-Lo/2 en aguas

profundas



Página 10

Presiones:

Campo de presiones, en función del potencial de velocidades:

Derivando el potencial de velocidades obtenemos:

Onda estacionaria:



Página 11



Página 12

2.4. Teoría No lineal. Stokes

Basadas en la resolución de las ecuaciones por el método de las

perturbaciones:

En función de que usemos uno o más términos de la solución tendremos

soluciones de diferente orden Stokes I, II, III…

Características

La solución de primer orden coincide con la solución de Airy.

Las soluciones de mayor orden añaden componentes armónicos

(múltiplos de w y k)

Esto nos lleva a soluciones con las crestas más apuntadas y los valles

más planos.

A partir de las soluciones de quinto orden surge un pico en la parte

central del valle.

Existe transporte neto de masa:

2.5. Otras teorías de ondas no lineales

Onda Cnoidal

o Se comporta mejor que Stokes en profundidades reducidas

o La solución está basada en soluciones de perturbación pero con

funciones elípticas.

o Las características pueden obtenerse mediante gráficos

(Wiegel,1960)

Onda Solitaria

o Es una solución límite de la onda Cnoidal para periodos largos.

o No representa una onda sino una forma armónica de

desplazamiento.

o Representa bien fenómenos ondulatorios de periodo largo,

Tsunamis…

Onda Trocoidal

o Esta solución no ha tenido éxito fuera de España.

o Su aspecto es similar a la solución de Stokes II.

o Existe una rotacionalidad de las partículas.



Página 13

Comparación de formas:

Validez de las teorías



Página 14

3. Teoría de Ondas irregulares

3.1. Introducción

Oleaje real.

El oleaje real es un fenómeno complejo (las teorías determinísticas no son

válidas), la superficie del mar se compone de una suma de ondas (H,T,θ) por lo

que ahora describiremos la superficie en términos estadísticos (Hs;Tp; θ p)

Mientras que el oleaje SWELL (Fondo) puede acercarse al monocromático el

oleaje SEA (Viento) es básicamente irregular.

El estado del mar es cada situación (t,x,y) en la que puede separarse la

evolución del oleaje, resulta de la combinación de uno o varios oleajes ―swell‖ y

―sea‖.

¿Para qué sirve entonces la solución con ondas regulares?

Para el cálculo de la cinemática (velocidades) y dinámica (fuerzas) asociadas

con una ola definida estadísticamente mediante:

Altura Significante

Periodo de Pico

Dirección.

El estudio de olas individuales de un evento de oleaje, que nos permite conocer

las fuerzas, presiones, aceleraciones…

Hay que tener en cuenta que de la misma manera que los parámetros del

oleaje se representan por valores estadísticos los parámetros cinemáticos y

dinámicos del oleaje también.



Página 15

3.2. Análisis de trenes de ondas

Para el análisis necesitamos un registro en un punto (H, T) y, a partir de ahí,

obtenemos una serie histórica de apariencia aleatoria.

Hay varios criterios para independizar olas en el registro:

Paso por cero creciente o decreciente:

Con los parámetros de esas olas individuales podemos calcular las

características estadísticas del registro.

Parámetros del oleaje:

Tratamos de obtener parámetros estadísticos a partir de las series temporales

analizadas, para ello buscamos parámetros consistentes que nos indiquen

cuales serán las acciones máximas sobre nuestras infraestructuras.

Hay una ingente cantidad de datos de campo que han permitido generar una

relación Teórica-Empírica del comportamiento de los parámetros a partir de

registros individuales.

Los dos parámetros principales utilizados para definir estadísticamente el

oleaje son H y T.



Página 16

Los estadísticos principales para la definición de estos parámetros son:

Hs: Altura Significante (H1/3) aprox: Altura observador visual.

Es el parámetro más relevante y es definido desde un punto de vista

empírico. Lo que se trataba de hacer era acomodar un parámetro que se

relacionase con la altura de ola que era registrado por marinos expertos a

bordo de los buques.

No nos dice nada sobre dirección o período del oleaje.

Tm: Periodo medio.

Hm: Altura media de ola.

Hmax: Altura máxima de ola.

Hrms: Altura media cuadrática.

Estados de mar, parámetros aleatorios:

Estado de mar: Cada una de las situaciones espacio temporales en las

que puede suponerse el oleaje real estable, en términos energéticos y

estadísticos. Normalmente los estados de mar son de una hora de

duración, aunque pueden ser menores; generalmente se suele hablar

indistintamente de estados de mar y parámetros de estado de mar para

referirse a los distintos parámetros calculados durante un estado de mar

(por ejemplo la altura de ola significante)

Análisis a corto plazo: Descripción de un estado de mar (al minuto,

Rayleigh)

Análisis a largo plazo. Análisis más espaciados (máximos horarios,

diarios…(Gumbel))

Distribución de probabilidad para un estado de mar

Los estados de mar son variables aleatorias y éstas variables deben seguir

distribuciones estadísticas. En 1952 Longuet-Higgins halló las distribuciones de

los estados de mar.

Probabilidad de no superación de un parámetro:



Página 17

Las dos distribuciones más utilizadas para describir un estado de mar:

Distribución de Gauss (Distribución de la forma de la superficie)

Distribución Rayleigh (Distribución de la altura de ola)



Página 18

Distribución de alturas de ola (Asumiendo Banda Estrecha):

Si 𝐻∗ es la altura que marca el tercio superior del registro

Aplicando las propiedades de las funciones estadísticas:

La altura máxima más probable para un registro de N olas

3.3. Régimen medio y extremal

Análisis a largo plazo: Histograma de largo plazo:



Página 19

3.3.1. Régimen extremal

Un régimen extremal de oleaje, es precisamente, un modelo estadístico que

describe la probabilidad con la que se puede presentar un temporal de una

cierta altura de riesgo.

El régimen extremal se describe, habitualmente, mediante una distribución

teórica que ajusta dicha zona extrema del histograma

La probabilidad de que el mayor temporal ocurrido en un año tenga una Altura

Significante superior un cierto valor Ha preestablecido esta dado por la

expresión:

Donde λ es el número medio de temporales ocurridos en un año, y Fw es la

distribución Weibull de excedencias cuya expresión es

Los valores de los parámetros λ, α, β y γ se ajustan en función de los valores

del registro.

Método POT selección de temporales:

Periodo de retorno:

El número de años que en promedio transcurren entre temporales que superan

un cierto valor de Altura Significante Hr, se denomina Periodo de Retorno Tr

asociado a la Altura de Retorno Hr.



Página 20

Para valores de Tr superiores a 10 años:

El Periodo de Retorno es un modo intuitivo de evaluar como de ―raro‖ o poco

frecuente es un suceso. No obstante, es muy importante recordar que Tr es un

tiempo promedio. De hecho, de modo general, la probabilidad de que la Altura

de Retorno Hr asociada al Periodo de Retorno Tr se supere antes de Tr años

tiende al valor 0.64

Vida Útil y Probabilidad de Excedencia de la Altura de Diseño:

Para garantizar un cierto nivel de seguridad en una obra expuesta a la acción

del oleaje es necesario proyectarla de modo que esté acotada la probabilidad

de que, durante un tiempo predeterminado, pueda fallar por excedencia de la

Altura de Diseño

Altura de Diseño: Al proyectar una obra se dimensiona de modo que sea

capaz de soportar la acción de temporales con altura menor o igual a la

Altura de Diseño.

Vida Útil: La Vida Útil de un proyecto es el periodo de tiempo durante el

cual es necesario garantizar la permanencia en servicio de una

instalación. En el caso de una obra en ejecución la vida útil es el tiempo

esperado para el desarrollo de la obra.

Probabilidad de Excedencia: La Probabilidad de Excedencia es la

probabilidad de que al menos un temporal supere la Altura de Diseño

dentro del tiempo de Vida Útil.

La Probabilidad de Excedencia PL de la Altura de Diseño Hd en una Vida Útil de

L años viene dada por la relación:

El Periodo de Retorno Tr asociado a la altura de diseño Hd está ligado la

Probabilidad de Excedencia en una Vida Útil de L años a través de la siguiente

relación.



Página 21

3.3.2. Revisión del clima marítimo



Página 22

3.3.3. Régimen medio

Se puede definir como régimen medio de una serie temporal al conjunto de

estados de oleaje que más probablemente nos podemos encontrar.

El régimen medio se describe, habitualmente, mediante una distribución teórica

que ajusta dicha zona media o central del histograma

Puede expresarse su distribución como una Weibull del tipo:

El parámetro α es conocido como parámetro de centrado y su valor a de ser

menor que el menor de los valores justados; β es el parámetro de escala y ha

de ser mayor que 0; y, finalmente, γ es el parámetro de forma y suele moverse

entre 0.5 y 3.5

Factores de la distribución weibull:

El régimen medio está directamente relacionado con lo que se denominan

condiciones medias de operatividad. Es decir, caracteriza el comportamiento

probabilístico del régimen de viento u oleaje en el que por término medio se va

desenvolver una determinada actividad influida por uno de estos agentes.



Página 23

Histogramas T y H:

Rosas de oleaje Distribución media



Página 24

3.4. Análisis espectral

Está basado en la transformada de Fourier de la superficie del mar. Es la

manera matemática más aproximada para la resolución del problema.

Aunque es excesivamente complejo hay simplificaciones de este método que

son muy útiles.

Pasamos del dominio del tiempo al de la frecuencia

En el dominio del tiempo describimos la superficie del mar como una suma

infinita de ondas monocromáticas temporales.

En el dominio de la frecuencia el espectro de desplazamiento de la superficie

libre representa la energía del oleaje promediada en cada estado de mar para

cada frecuencia.

Parámetros espectrales del oleaje

Los parámetros espectrales se definen a partir de los momentos de la

distribución de densidad espectral.

Donde, S(ω) es la función de densidad espectral , ω la frecuencia y r el número

de orden del momento.

El momento de orden 0 corresponde con la superficie bajo la función de

densidad espectral y coincide con la varianza de la superficie libre, proporcional

a la energía por unidad de superficie en cada estado de mar.



Página 25

Altura de ola de momento de orden 0. Si el espectro es de banda

estrecha Hs=Hm0

Periodo de pico. El asociado a la frecuencia de pico, la que corresponde

al máximo del espectro.

Anchura espectral de Longuet Higgins. Mide la concentración de energía

alrededor de la frecuencia media.

Espectros bidimensionales


Tema 2: Equipos y Registro de Oleaje

Página 26



Página 27

Tema 2. Equipos y Registro de Oleaje 1. Equipos y Registros de Oleaje

2. Registros instrumentales

3. Registros visuales

4. Registros a partir de modelados numéricos

5. Resumen

1. Equipos y registros de oleaje

2. Registros instrumentales

2.1. Boyas con acelerómetros

Las boyas están fijas al fondo

El acelerómetro mide solo altura de ola (sin

dirección)

Para medir dirección se usan inclinómetros y

brújula.



Página 28

Red de boyas en España

2.2. Sensores electrónicos dipolares.

Se encuentran en estructuras fijas.

La medición se obtiene con la variación

resistencia, como esta es escalar son

necesarios 3 para medir direcciones.

2.3. Otros registros instrumentales “in situ”

Sónar. Reflexión de ondas en superficie (Magnitud

escalar)

Correntímetros Doppler. Efecto Doppler (Miden

movimiento del agua, dirección y magnitud)

Sensores de presión. Presión dinámica producida

por el oleaje (Teoría Lineal) (Magnitud Escalar)



Página 29

2.4. Otros registros instrumentales “remotos”

Estereofotogafía.

o Fotografías simultáneas de alta resolución

Radar

o Radar HF (Posición Espacial)

o Banda X (Posición Espacial)

o Mareógrafo (Escalar)

Satélite

o Radar Microondas

3. Registros visuales Los registros visuales se realizan desde buques comerciales por observadores

entrenados, en plataformas off-shore y en buques meteorológicos.

La recopilación de datos se realiza en un formato fijo (NWSOH nº1 (Año

2004)) y son recopilados por organismos internacionales (WMO). Una de las

bases de datos más completas es http://icoads.noaa.gov/ en la que hay

información sobre oleaje Sea, Swell, Periodos de Pico, Alturas de Ola… (hay

que tratarlos con cautela)

La problemática de este tipo de

registro radica en que dependen de la

pericia del observador y los buques

evitan los grandes temporales por lo

que solo hay datos de las rutas

comerciales.

http://icoads.noaa.gov/



Página 30

4. Registros modelos numéricos Provienen de modelos de simulación numéricos que calculan el espectro

direccional del oleaje a partir de condiciones meteorológicas conocidas.

Pueden cubrir huecos de fuertes tempestades.

Los datos no son reales, son solo una simulación.

Los modelos de simulación de tercera generación (p.ej. WAN) dan resultados

aceptables, el modelo de simulación de Puertos del Estado HIPOCAS – SIMAR

44.

5. Resumen registros oleaje


Tema 3: Métodos simplificados de generación de oleaje

Página 31

Tema 3. Métodos simplificados de generación de oleaje 1. Generación de oleaje

2. Modelo de generación SPM

1. Generación de oleaje

1.1. Parámetros relevantes para la formación del oleaje

El oleaje se genera por vientos atmosféricos con una velocidad mayor de 1 m/s

(Vcrítica) en las proximidades de la superficie del mar.

Bajo la acción del viento el oleaje crece en función de:

Velocidad del viento.

Tiempo de actuación del viento.

Dimensiones del área de generación (Fetch)

Con estos métodos de generación podemos caracterizar el oleaje en zonas (o

periodos temporales) en los que no existe información del mismo y también

podemos estimar el oleaje en zonas confinadas con vientos locales (p. ej.

presas)

Existen diferentes medios para el cálculo del oleaje generado:

Métodos numéricos

o Tienen un elevado coste económico.

o Requieren de calibración mediante información instrumental

fiable.

o Efectúan previsión de vientos SEA SWELL y sus combinaciones.

Métodos simplificados paramétricos

o Utilizados cuando no se dispone del tiempo (o dinero) suficientes.

o La magnitud o incidencia del proyecto son pequeños.

o Estiman oleajes de viento (SEA).

o No tiene en cuenta la posibilidad de un oleaje SWELL con otro

origen propagándose en el área de generación.

o Los resultados son más fiables para geometrías simples, vientos

altos y fetch corto. (Modelo SPM)



Página 32

Dos tipos de estudios se resuelven con los modelos:

Forecasting (Oleajes futuros. Avisos a navegantes)

o Se calculan Estados de Mar futuros en base a datos de vientos

presentes. Hindcasting (Oleajes pasados)

o Se estiman Estados de Mar pasados en base a datos disponibles

de vientos.

o Pueden contrastarse con datos medidos.

o Nos permite valorar oleajes no medidos.

o Nos permite una caracterización del oleaje a largo plazo.

2. Modelo de generación SPM Los datos de partida necesarios para el modelo son:

Fetch geográfico (de un punto): Máxima distancia/superficie entre dos

puntos por mar abierto en grandes profundidades donde puede actuar

un viento homogéneo y estacionario que puede generar oleaje sobre ese

punto.

Fetch meteorológico: Zona donde efectivamente sopla el viento en una

dirección.

Características del viento generador.

Existe un tiempo mínimo en el que debe soplar el viento para que la

altura de ola y el periodo alcancen una situación de equilibrio.

Existe un tiempo a partir el oleaje está totalmente desarrollado para cada

longitud del Fetch a partir del cual las características del oleaje no

varían: ―Oleaje de viento totalmente desarrollado‖.



Página 33

Pueden estimarse los valores a partir de un ábaco.

Para aguas profundas (>90 m)

Para aguas poco profundas diferentes ábacos (=1’5 m)



Página 34


Tema 4: Terminología

Página 35

Tema 4. Terminología 1. Terminología general

1.1. Zonificación de la playa

1.2. Tipos de obras marítimas exteriores

1.3. Tipos de obras portuarias de exteriores

1.4. Tipos de obras portuarias de interiores

1.5. Tipos de obras de defensa

2. Terminología de buque

2.1. Sección

2.2. Calados

2.3. Tipos

2.4. Atraques

1. Terminología portuaria

1.1. Zonificación de la playa



Página 36

1.2. Tipos de obras marítimas exteriores

Puertos

Lugar en la costa o en las orillas de un río

que por sus características, naturales o

artificiales, sirve para que las

embarcaciones realicen operaciones de

carga y descarga, embarque y

desembarco, etc.

Emisarios

Un emisario submarino es una conducción

para realizar vertidos de origen urbano o

industrial en el mar a cierta distancia de la

costa. El principal objetivo de los emisarios

submarinos es minimizar el impacto que

puede tener el vertido de aguas residuales

al mar.



Página 37

Off-Shore

Estructuras exteriores fuera de la zona de

la costa.

Defensa de la costa

Las obras de defensa costera son un

elemento que se usa para alterar la

dinámica litoral protegiendo zonas de los

efectos del mar y/o generando

aporte/retirada de sedimentos.

1.3. Tipos de obras portuarias exteriores

Pantalán

Muelle o embarcadero que avanza algo en el mar.

Dique vertical

Obras de paramento vertical destinadas a proteger una actividad portuaria

asegurando un máximo de agitación en su trasdós.



Página 38

Dique en talud

Son estructuras artificiales creadas mediante superposición de capas de

elementos de diferentes granulometrías y materiales encaminada a reducir la

cantidad de energía proveniente del oleaje que entra en un lugar que se quiere

abrigar.

1.4. Tipos de obras portuarias interiores

Dársenas

En aguas navegables, parte resguardada

artificialmente para la cómoda carga y descarga

de embarcaciones.

Obras de atraque

Muelles

Se define como una obra de atraque que tiene zona de transferencia de

mercancías en toda su longitud y además una explanada adyacente a dicha

zona donde se realiza el almacenamiento provisional de la mercancía hasta

que ésta es definitivamente cargada a los medios de transporte terrestres.

Muelle de cajones

Estos muelles están constituidos por un muro formado por cajones, apoyado

sobre una banqueta, con peso suficiente para soportar los empujes de los

rellenos que actúan sobre su trasdós.



Página 39

Muelle de bloques

Tipología constructiva de muelle en la

que se consigue el calado necesario

para la operación de los buques

mediante bloques de hormigón,

apoyados sobre una banqueta

Muelle de pilotes




mediante estructuras formadas por

una plataforma sustentada por pilotes

que trasmiten los esfuerzos al

terreno.

Muelle de pantalla

Este tipo de muelles son estructuras

formadas por una pantalla que

transmite las cargas al terreno natural

mediante su empotramiento en el

mismo, y a su trasdós mediante un

sistema de anclaje.

Duques de Alba




estructuras aisladas que sirven para

dar apoyo lateral y amarre a los

buques. La construcción de los duques

de Alba suele hacerse con base de

pilotes con una losa en cabeza.



Página 40

Boyas de atraque exterior

1.5. Tipos de obras de defensa

Muros de protección(Seawalls) Revestimientos

Jetties Diques flotantes

Barreras de tormentas Diques sumergidos:



Página 41

Diques exentos

Acción sobre el oleaje

Esquemas



Página 42

2. Terminología Buque

2.1. Sección y movimientos del buque

2.2. Calado buque



Página 43

2.3. Tipos de buque

Petroleros (Tankers)

ULCC (Ultra Large Crude Carrier), con una capacidad de más de

500.000 toneladas

VLCC (Very Large Crude Carrier), con una capacidad de más de

300.000 toneladas

Suezmax, que indica navíos que pueden transitar por el Canal de Suez,

con una capacidad de entre 125.000 y 200.000 toneladas

Aframax, derivada de la Average Freight Rate Assessment, con una

capacidad de entre 80.000 y 125.000 toneladas

Panamax, que indica navíos que pueden transitar por el Canal de

Panamá, con una capacidad de entre 50.000 y 79.000 toneladas.

Mineraleros (Ore carriers)



Página 44

Gaseros (LNG) (LPG)

Portacontenedores (Containers)

Ro-Ro

RO-RO es un acrónimo del término inglés Roll On-

Roll Off, con el cual se denomina a todo tipo de

buque, o barco, que transporta cargamento rodado,

tanto automóviles como camiones.

Graneleros (Bulk - carriers) Frigroríficos (reefer)



Página 45

2.4. Atraques


Tema 5: Diques en talud: Definiciones y Proceso constructivo

Página 46



Página 47

Tema 5. Diques en talud Definiciones y Proceso constructivo

1. Definiciones

2. Elementos

3. Proceso constructivo

3.1. Fases

3.2. Equipos

3.3. Materiales

3.4. Instrumentos auxiliares

3.5. Instrumentación

3.6. Estabilidad

1. Definiciones

Dique de abrigo

Los diques son estructuras artificiales que se construyen en el mar para

proporcionar abrigo a una zona determinada, como hemos visto existen

diferentes tipologías de dique de abrigo, aunque las dos principales, por su

profusión, son:

Dique vertical o reflejante, ya que reflejan la mayoría de la energía del oleaje.

Dique en talud o rompeolas. Que disipan la mayor parte de la energía,

provocando la rotura del oleaje.

Ventajas de cada tipología

Dique en talud

Ofrece al oleaje un paramento rugoso de materiales sueltos en talud que

provoca la rotura del oleaje

La ejecución de los diques es más sencilla.

Son especialmente apropiados para emplazamientos de poca

profundidad.

Pueden resistir oleajes intensos, debido a la disipación de energía que

se produce en el oleaje

Pueden ejecutarse en fondos marinos heterogéneos y de mala calidad.



Página 48

Dique vertical

Reducción del volumen de materiales utilizados en la construcción

Reducción de los problemas ambientales relacionados con el proceso

constructivo.

Son especialmente apropiados para emplazamientos con mucha

profundidad, oleaje poco intenso

Necesitan un fondo marino homogéneo con buena capacidad portante

2. Elementos de un dique en talud

Núcleo: Parte central del dique que soporta los mantos de escollera y posibilita

su ejecución. Tiene que tolerar deformaciones y su permeabilidad será

compatible con las condiciones hidrodinámicas contempladas en el Proyecto.

Capa de filtro: Parte intermedia de los diques en talud colocada sobre la parte

exterior del núcleo. Habitualmente, está constituida por una o varias capas de

escollera de tamaño creciente desde el núcleo hacia el exterior. La gradación

de tamaños evita el paso de las partículas del núcleo hacia el exterior.

Manto principal: Va colocado sobre la capa externa del filtro. Está constituido

por los elementos -escolleras naturales o artificiales- de mayor tamaño y su

finalidad principal es resistir la acción del oleaje que actúa sobre él.

Banqueta: sirve de apoyo inferior al manto principal.

Espaldón: generalmente sobre la coronación del dique se dispone una

estructura de hormigón con objeto de eliminar o reducir los rebases.

Losa de hormigón: sirve como camino de rodadura y para proteger al núcleo

frente a posibles rebases.

Manto interior: protege el talud interior del dique frente a la agitación y posibles

rebases.



Página 49


3.1. Fases

Diseño del proyecto constructivo

Un buen proyecto no solamente debe considerar los aspectos de diseño final

de la estructura, sino también la técnica, los procesos y fases constructivas, el control de las obras y el seguimiento de la obra después de

construida.

La construcción de una obra implica:

Obtener materiales adecuados

Colocarlos de forma correcta

Emplear equipos adecuados y protegerlos en los lugares expuestos al

oleaje

Trabajar de acuerdo con un plan preparado de antemano

Definir planes de trabajo y de contingencias asociadas a la construcción,

reparación y seguimiento de la obra

Problemas en la planificación de la construcción

Las condiciones ambientales durante la construcción

Los materiales de las canteras accesibles desde el emplazamiento de la

obra.

El trabajo con grandes volúmenes de hormigón

Los equipos que pueden ser utilizados

Los métodos constructivos

Fases de ejecución del dique

a) Dragado, cuando esté previsto, el terreno no apto

b) Se coloca el material que constituye el dique hasta llegar a una cota de

coronación predeterminada, transmitiendo al suelo unas cargas

admisibles para éste.



Página 50

c) Se espera el tiempo necesario para que el suelo se consolide y aumente

su capacidad portante por efecto de la carga que soporta.

d) Se coloca el resto del material por vía marítima. La colocación se debe

iniciar, necesariamente, por el núcleo.

e) Es conveniente extender el núcleo en tongadas cuyos espesores no

sean superiores a 5 m y proteger los taludes con los distintos mantos a

la mayor brevedad posible.

f) La colocación de los mantos de protección del núcleo de hacerse lo

antes posible

g) Acabado del relleno mediante medios terrestres

Los camiones descargan el material del núcleo en la zona inmediata al frente

de avance.

Con un tractor o pala cargadora, se empuja el material que habitualmente

queda colocado con un talud entre 1,1:1 y 1,3:1.

Con una retroexcavadora se rectifican los taludes hasta conseguir, dentro del

alcance de la máquina, los taludes del Proyecto.

A continuación, las partes del talud

que no han podido ser rectificadas

con la retroexcavadora se completan

colocando el material con una

bandeja accionada por una grúa o

vertiéndolo desde un gánguil.

Tras comprobar la correcta

colocación del núcleo se actúa de

forma análoga con las siguientes

capas del manto.



Página 51

Superestructura (Losa y espaldón):

Hay que tener en cuenta:

El clima marítimo, puesto que la

acción combinada de las mareas y el

oleaje afecta a las fases constructivas.

El ancho de la plataforma, ya que en

ocasiones la construcción de losas y

espaldones hay que compatibilizarla

con el paso de los camiones que

transportan el material al frente de

avance.

Los asientos del dique, dado que cuando los terrenos sobre los que se

construyen los diques experimentan asientos significativos se debe tener

en cuenta esta circunstancia e iniciar la construcción de losas y

espaldones cuando los asientos remanentes sean admisibles

3.2. Equipos

Gánguiles con apertura de fondo

Las capacidades varían entre los

300/400 m3 y más de 1.000m3 para los

mayores.

La amplitud de la apertura oscila entre

1,5/2,0 hasta 3/4 m.

La velocidad que alcanzan se sitúa

entre 2 y 4 m/s a plena carga y entre

2,5 y 6 m/s en lastre.

El calado a plena carga oscila entre

3,5 m y 4,5 m.

Los gánguiles no admiten el impacto de escolleras de más de 5 kN.

Gánguiles con vertido lateral

Tienen la cubierta sectorizada, por lo

que pueden cargar materiales con

distintas granulometrías y verterlos en

distinto lugar.

Se cargan con el auxilio de palas o

grúas.

Tienen gran precisión en la colocación.



Página 52

Pontonas con grúa sobre cubierta

Se utilizan para transportar y colocar los

materiales de los mantos y, en

particular, los grandes bloques que por

su tamaño no admiten los gánguiles así

como aquellos elementos que deben

ubicarse con mucha precisión.

Pueden ser autopropulsadas o

remolcadas

Criterios para la selección de equipos

Los rendimientos que se pretendan obtener.

El tipo/s de material/es con los que se va a trabajar

La previsión temporal del trabajo por número de días en cada mes y de

horas de cada día.

Las distancias a recorrer.

Las condiciones de clima marítimo en las que se prevea trabajar

3.3. Materiales

En la construcción de diques se llegan a demandar cantidades muy

importantes de materiales. Esto exige, de cara a la planificación de la obra,

realizar una previsión de las necesidades de suministro diarias de cada uno de

los tipos de material que se vaya a demandar como, por ejemplo, todo-uno,

escolleras naturales o artificiales, hormigones para espaldones, etc.

Para ello hay que tener en cuenta los siguientes aspectos:

La disponibilidad de cantera. (Imprescindible para construir el dique)

La explotación de la(s) cantera(s).

El transporte a la obra o al lugar de acopio.

Los acopios en cantera(s), en obra o intermedios.

Los medios de carga, transporte y colocación en obra, tanto terrestres

como marítimos.

Planificación del control de calidad de los materiales.



Página 53

Materiales de cantera

Los diques necesitan grandes

volúmenes de piedra de tamaño y

calidad adecuados. Si en la zona no

hay proporciones de materiales de

tamaños y calidades adecuadas, se

desperdicia material, se necesitan

elementos de hormigón y se abre la

posibilidad de utilizar canteras

lejanas de transporte más caro.

Las condiciones de fisuración de la roca en cantera condicionan los tamaños y

los ensayos de durabilidad

Es necesario revisar la cadena logística completa de los materiales de cantera,

prestando especial atención a los acopios.

La roca deberá ser conocida y accesible económicamente y deberá asegurarse

su durabilidad (ensayos). Deben especificarse características y tolerancias,

especialmente en lo relativo a la densidad (si ρr pasa 2.7 a 2.5 Tn/m3 W puede

pasar de 8 Tn a 11.5 Tn).

Pequeños cambios de densidad provocan cambios de peso en todas las capas,

por consiguiente es preferible infraestimar. Deberá especificarse el coeficiente

de forma (1:2, 1:3, min/max dimensiones), absorción de agua, condiciones del

núcleo, etc.

El núcleo debe gradarse correctamente, evitando finos y elementos frágiles.

Debe gradarse de la parte central a la periferia (10 Kgs a 2Tn). El manto debe

tener un espesor de dos capas y tolerancia del 25% en peso y los filtros del

25% al 30%.

Hormigón

Los grandes diques precisan elaborar centenares de miles o millones de m3 de

hormigón a pié de obra que son necesarios en el manto, espaldón, pantalanes,

muelles y otros. En general serán necesarios centenares de Tn/día de

cemento.

Es importante considerar la durabilidad del hormigón final y el uso de

cementos adecuados al ambiente marino.



Página 54

3.4. Instalaciones Auxiliares

Muelles auxiliares. En ellos atracan para su carga gánguiles, pontonas y

embarcaciones auxiliares.

Áreas para la instalación de parques de fabricación de escolleras

artificiales.

Superficies para acopio de todo-uno, escolleras naturales y artificiales.

Caminos de acceso a los acopios, a los muelles auxiliares y al dique.

Balizamiento de la zona de trabajo. Terrestre y Marítimo. Instalación de

boyas para medir el oleaje y/o correntímetros.

Instalación de barreras para evitar la contaminación

Construcción de cargaderos para gánguiles

3.5. Instrumentación

Referenciar geométricamente puntos en la losa y en el espaldón con el

siguiente criterio:

Una referencia al menos cada 100 m de espaldón y de losa.

En los cambios de sección y/o orientación.

Referenciar geométricamente puntos en las escolleras artificiales con el

siguiente criterio:

Una referencia al menos cada 100 m de dique.

Una referencia en los cambios de sección y/o orientación

Una filmación y un reportaje fotográfico del dique, tanto de la parte emergida

como de la sumergida

3.6. Estabilidad

Los diques deben ser estructuralmente estables en todas las fases de

construcción. A tal fin, los procesos constructivos se diseñarán de forma que:

Las cargas sobre el terreno sean compatibles con la capacidad portante del

suelo.

El nivel de daños producidos por el oleaje sea admisible.

Los taludes y la altura del frente de vertido de material en las distintas fases del

avance aseguren la estabilidad al deslizamiento.



Página 55

Las cargas sobre el terreno

En ocasiones los suelos sobre los que se construyen los diques no tienen la

capacidad portante suficiente para las cargas que el dique transmite. Para

solventar este problema se puede(n) emplear alguna(s) de las siguientes

alternativas:

Eliminación de las capas superficiales de suelos inadecuados: Se

dragará el material hasta alcanzar las cotas y/o estratos previstos en el

Proyecto. Antes de colocar el material del dique se verificará que el

fondo donde se apoya no haya tenido aterramientos.

Tratamientos de mejora de suelos.

o Sustitución del terreno.

o Precarga.

o Vibración profunda y columnas

de grava.

o Compactación dinámica.

o Instalación de drenes.

o Inclusiones rígidas.

o Inyecciones y otros tipos de

mejora

Prevención de daños producidos por el oleaje

durante la construcción

Durante la construcción de un dique en talud

hay zonas en las que el núcleo está sin

proteger por la capa de filtro, y otras en las que

no se ha colocado todavía el manto principal

sobre la capa de filtro.



Página 56

Acciones a llevar a cabo.

La anchura y la cota de la coronación de la plataforma de avance deben

ser adecuadas al clima marítimo previsto para el período durante el que

se va a construir y a los medios que se van a emplear.

Estimar, para cada capa, la Hs que produce daños no admisibles.

Determinar la Hs incidente sobre las distintas zonas del dique en

construcción en función del avance del dique, por cuanto éste afecta a la

propagación del oleaje.

Relacionar las alturas de ola incidente con las alturas de ola en el punto

de registro.

Obtener los períodos de excedencia de aquellas alturas de ola que

producen daños no admisibles a los distintos mantos, de forma que se

pueda planificar la construcción del dique determinando los desfases en

la colocación de los mantos.

Prever las alturas de ola incidente en las zonas sensibles del dique en

construcción. Sistema de Predicción de Puertos del Estado (a 72 horas).

Prever y mantener acopios de escolleras de distintos tamaños para

poder los diques ante la previsión de los temporales.

La combinación de altura de ola, nivel del mar y cota de coronación del

dique puede producir rebases Hay que disponer sistemas de alarma y

protocolos de seguridad muy estrictos en la construcción de los diques.

Construir morros de invernada.

Prever protecciones suficientes en el lado de sotamar del dique.

Taludes y alturas del frente de vertido

Los taludes, que de forma natural, adquieren los materiales con los que se

construyen los diques, en ausencia de mareas y oleaje, son:

Todo-uno entre 1,1:1 y 1,3:1

Escolleras entre 1:1 y 1,25:1

Con los taludes naturales la estabilidad de los diques es precaria, y tanto

más precaria cuanto mayor sea la altura del frente de vertido, por lo que ésta

última se debe limitar


Tema 6: Diques verticales: Definiciones y Proceso constructivo

Página 57

Tema 6. Diques verticales Definiciones y Proceso constructivo

1. Definiciones

1.1. Ventajas de los diques verticales

1.2. Limitaciones de los diques verticales

2. Elementos


3.1. Diseño del proceso constructivo

3.2. Fases del proceso constructivo

3.2.1. Dragado

3.2.2. Banqueta de cimentación

3.2.3. Enrase de la banqueta

3.2.4. Fabricación de cajones de hormigón armado

3.2.5. Diques flotantes

3.2.6. Transporte de cajones

3.2.7. Fondeo de cajones

3.2.8. Relleno de los cajones

3.2.9. Últimas ejecuciones

3.2.10. Resumen

1. Definiciones

1.1. Ventajas de los diques verticales

La reducción importante de la cantidad de material procedente de

cantera, lo que permite: Minimizar los impactos ambientales.

Disminuir la afección al entorno, esto es, en las instalaciones portuarias,

a la población, en la red viaria, etc.

Ahorro de costes.

La rapidez en la construcción.

El buen comportamiento ante el oleaje en las fases constructivas.

El permitir el atraque en el lado interior.

El que puedan ser desmantelados más fácilmente que los diques en

talud.



Página 58

1.2. Limitaciones de los diques verticales

La rotura de la ola sobre paramentos verticales transmite a éstos unos

esfuerzos muy importantes, lo que hace que los diques verticales son más

adecuados para calados superiores a aquéllos en los que se produce la rotura

de la ola.

Reflejan la energía del oleaje de forma prácticamente total por lo que pueden

comprometer la funcionalidad del canal de entrada, antepuerto y dársena como

consecuencia de la agitación que produce la reflexión del oleaje. No obstante,

se pueden diseñar diques verticales con una geometría que disminuya este

efecto.

Transmiten importantes cargas al terreno. En los diques verticales con cajones

de gran puntal, los picos de la carga sobre la banqueta de cimentación superan

1 MPa.

La necesidad de contar con ―ventanas‖ para el fondeo de los cajones y

posterior relleno.

2. Elementos de un dique vertical

Banqueta

Las banquetas son la base de cimentación para las estructuras marítimas de

gravedad, están formadas por escolleras y/o todo-uno de cantera y sus

objetivos son:

Soportar la carga de las estructuras y transmitirla al terreno.

Proporcionar una superficie de apoyo suficientemente uniforme, que

pueda ser enrasada.

Soportar la acción del oleaje y de las hélices de los barcos.

Lograr que los asientos de las estructuras sean homogéneos.



Página 59

Enrase

El enrase de la banqueta es la operación que se realiza para conseguir que la

geometría la superficie de la banqueta cumpla las especificaciones para:

Evitar esfuerzos puntuales en las estructuras que se asientan sobre la

banqueta.

Propiciar la exacta ubicación de las estructuras.

Compensar los asientos.

En función del tipo de material que forma el núcleo de la banqueta, el material

para el enrase podrá ser:

Pedraplén entre 0,2 kN y 0,5 kN. Se empleará cuando el tamaño de la

escollera de la banqueta esté comprendido entre 2 y 5 kN.

Gravas gruesas 40/80 mm. Se utilizarán sobre escolleras menores de 2

kN, o bien sobre todo-uno con tamaño máximo de 5 kN.

Bloques de guarda

Se colocan bloques de hormigón delante del pie de los cajones para proteger el

movimiento del enrase bajo los mismos. Esto se debe a que los cajones

fondeados modifican las condiciones hidráulicas del entorno, pudiendo producir

aumentos de la agitación en las zonas de banqueta próximas a los cajones.

Protección exterior e interior

Va colocado sobre la banqueta. Está constituido por elementos -escolleras

naturales- de mayor tamaño y su finalidad principal es la protección de la

banqueta frente a las acciones de las corrientes.

Espaldón

Sobre la coronación del dique se dispone una

estructura de hormigón con objeto de eliminar o

reducir los rebases.

Losa de hormigón

Sirve como camino de rodadura y para proteger el relleno de las celdas.

Además deber tener resistencia suficiente a barlomar para resistir las acciones

producidas por los buques atracados, esto se consigue mediante la ejecución

de una viga cantil, junto con una viga trasera en caso de ser necesario.



Página 60


3.1. Diseño del proyecto constructivo

Un buen proyecto no solamente debe considerar los aspectos de diseño final

de la estructura, sino también la técnica, los procesos y fases constructivas, el

control de las obras y el seguimiento de la obra después de construida.

La construcción de una obra implica:

Obtener materiales adecuados y colocarlos de forma correcta

Emplear equipos adecuados y protegerlos en los lugares expuestos al

oleaje

Trabajar de acuerdo con un plan preparado de antemano

Definir planes de trabajo y de contingencias asociadas a la construcción,

reparación y seguimiento de la obra

3.2. Fases del proceso constructivo

Dragado del terreno natural con objeto de eliminar suelos que no tengan

la suficiente capacidad portante y/o mejora del terreno de cimentación.

Colocación de la banqueta de cimentación, que permite:

o Transmitir las cargas de los cajones al terreno.

o Proporcionar una superficie regular para el apoyo de los cajones.

o Limitar el puntal de los cajones en zonas de gran calado.

o Evitar la socavación del terreno natural.

Enrase de la superficie de la banqueta de cimentación.

Fabricación y transporte de los cajones.

Fondeo de los cajones.

Relleno de las celdas y de las juntas.

Manto de protección de la banqueta de cimentación y colocación de los

bloques de guarda.

Ejecución del espaldón y superestructura.



Página 61

3.2.1. Dragado

El dragado del terreno natural se realiza para eliminar suelos que no tengan

capacidad portante suficiente para recibir las cargas que la banqueta transmite,

para lo que se procederá de la siguiente forma:

Se dragará hasta alcanzar los terrenos con suficiente capacidad

portante.

Se asegurará que no se han producido aterramientos sobre la zona

dragada inmediatamente antes de verter el material de la banqueta de

cimentación.

3.2.2. Banqueta de cimentación

En primer lugar, se coloca el núcleo de la

banqueta, generalmente vertiéndolo desde

gánguiles de apertura por fondo. El núcleo debe

ser homogéneo -todo-uno de cantera o escollera,

hay que prestar atención:

Características físico-químicas del material

Granulometría y geometría-anchura de la banqueta y taludes

A continuación, se debe colocar la escollera de los mantos de protección de los

taludes de la banqueta de cimentación y verificar que no interfieren con el

enrase de la cara superior, el fondeo de los cajones y la colocación de los

bloques de guarda.

3.2.3. Enrase de la banqueta

El enrase de la banqueta es la operación que se realiza para conseguir que la

geometría de su superficie cumpla las especificaciones del Pliego con el fin de:

Evitar esfuerzos puntuales en las estructuras que se asientan sobre la

banqueta.

Propiciar la exacta ubicación de las estructuras.

Compensar los asientos.

3.2.3.1. Materiales

Cuando los tamaños máximos de las partículas que constituyen el núcleo de la

banqueta son mayores que la tolerancia del enrase, es necesario disponer

sobre ella una capa de material que cumpla las siguientes condiciones:



Página 62

Ángulo de rozamiento interno, coeficiente de rozamiento con el

paramento de la estructura y permeabilidad conforme a los cálculos

(Pliego)

Permita enrasar con las tolerancias requeridas.

Tenga una granulometría que evite su penetración en el núcleo de la

banqueta.

Posea suficiente capacidad resistente.

3.2.3.2. Colocación de los materiales:

Depende en gran medida de:

La cantidad de material a colocar.

La profundidad donde se sitúa el mismo.

El clima marítimo.

El rendimiento previsto.

Las formas de colocación del material más utilizadas son:

Desde tierra con el auxilio de grúas con cuchara o bandeja.

Desde pontonas con el auxilio de máquinas retroexcavadoras o grúas.

Desde gánguiles de apertura por fondo, parcialmente cargados.

Desde gánguiles de vertido lateral.

Con equipos especialmente diseñados para enrases a grandes

profundidades

Con el auxilio de buzos, que coloquen guías y hagan enrases

manuales, se pueden enrasar hasta 100 m2/día, en jornadas de trabajo

de diez horas. La profundidad que limita las horas de inmersión y la

normativa legal vigente condicionan los equipos y, por tanto, el número

de buzos necesarios por equipo.

Con elementos mecánicos muy variados, tales como:

o Vigas metálicas, a modo de trailla submarina, que se suspenden

parcialmente y se arrastran desde un medio flotante.

o Con una draga de rosario que, tras colocar el material de enrase

en exceso, procede a dragar a las cotas requeridas. Se alcanzan

rendimientos en torno a los 1.000 m2/día. Este procedimiento no

es operativo con ola significante mayor de 0,75 m.

o Con dragas de cortador, instalando en la cabeza de dragado una

estructura que actúa como enrasador. Los rendimientos que se

alcanzan varían entre 500 y 800 m2/día.

o Con equipos de gran porte diseñados para enrasar a grandes

profundidades y/o extensas superficies. Se obtienen rendimientos

por encima de 1.500 m2/día.



Página 63

Al fijar la cota de enrase se deben tener en cuenta los siguientes aspectos:

El previsible asiento del terreno natural sobre el que se apoya la

banqueta.

El asiento de la banqueta que no ha sido compactada y que, al

compactarse, puede reducir su espesor entre el 2,5% y el 5%.

Los asientos diferenciales que se producen entre el paramento exterior e

interior de las estructuras de los muelles de gravedad debido al giro

inducido por el empuje horizontal de los rellenos de trasdós. (Esto es

sobre todo para caso de muelles).

3.2.4. Fabricación de cajones de hormigón armado

En los cajones se distinguen las siguientes partes:

Solera: losa maciza de hormigón armado

habitualmente de forma rectangular con espesor

uniforme entre 0,40 m y 1,20 m.

Fuste: prisma recto con aligeramientos en toda su

altura.

Zapatas: zonas voladas de la solera respecto al

fuste.

Las dimensiones de los cajones vienen determinadas por los siguientes

condicionantes constructivos:

Las características de las infraestructuras donde se construyen, esto es,

por los calados de los muelles y de los canales de navegación.

Las características de las instalaciones donde se construyen, que limitan

la eslora, la manga y el puntal de los cajones.

Las condiciones de clima marítimo para su remolque y fondeo:

corrientes, oleaje, mareas,etc.

La posibilidad de asientos diferenciales del cimiento. Los cajones de

gran eslora no son adecuados en terrenos donde se prevean grandes

asientos diferenciales.

Los esfuerzos que debe soportar el cajón como elemento estructural

(empuje de tierras, tiro de bolardos, sobrecargas, acción del oleaje…) y

la reacción del terreno de cimentación dimensionan la ―manga‖ -anchura

del cajón-

El calado requerido por las condiciones de servicio, el franco-bordo

necesario para su instalación y el resguardo de altura para compensar

los asientos, determinan el ―puntal‖ -altura de cajón-.



Página 64

Habitualmente los cajones de hormigón armado se construyen en instalaciones

flotantes o semi-flotantes, tales como:

Diques flotantes.

Catamaranes con plataforma sumergible.

Pontonas sumergibles guiadas desde estructuras fijas.

Diques secos.

Instalaciones terrestres

3.2.5. Diques flotantes

Se componen de una pontona metálica sobre la

que van instaladas torretas.

Su configuración les permite realizar maniobras de

inmersión o emersión mediante el lastrado y

deslastrado de sus tanques, lo que posibilita

realizar las operaciones de puesta a flote de

estructuras construidas en su cubierta

Las partes de un Dique flotante son:

3.2.5.1. Estructuras de soporte de los encofrados

3.2.5.2. Encofrados

Están formados por chapas metálicas y

conforman la sección horizontal del fuste

del cajón.

Los encofrados interiores de las celdas van

unidos a los de las celdas contiguas y, en

su caso, a los encofrados exteriores

mediante unos yugos. Estos están

suspendidos por cables de la estructura y

son arrastrados por el movimiento de ésta



Página 65

3.2.5.3. Equipo de deslizamiento

Consiste en una serie de gatos hidráulicos que ascienden por unas barras

metálicas dispuestas para tal fin mediante unas mordazas, arrastrando en su

movimiento la estructura y el encofrado que cuelga de ella.

3.2.5.4. Equipos de distribución del hormigón

Están constituidos por un sistema de tuberías a través

de las cuales circula el hormigón impulsado por

bombas.

3.2.5.5. Equipos de lastrado

Realizan el llenado y vaciado de los tanques del dique

para su inmersión y su emersión controladas.

Las operaciones de lastrado y deslastrado se harán de

acuerdo a un procedimiento que garantice que se

mantienen dentro de límites adecuados

3.2.5.6. Plataformas de trabajo

Los diques disponen de plataformas de trabajo que

acompañan al encofrado y a las que se puede

acceder desde el muelle. Su finalidad es permitir el

paso del personal y el acopio de materiales, en

especial el acero de armaduras

3.2.5.7. Infraestructuras



Página 66

3.2.5.8. Fases de construcción del cajón

Con el dique parcialmente

sumergido se coloca bajo el

encofrado la armadura de la solera

a bordo de una pontona

Se cuelga la armadura de la

estructura del dique, se retira la

pontona y se reflota el dique.

Hormigonado de la solera.

Inicio del hormigonado del fuste con

el dique a flote

Hormigonado del fuste con el dique

parcialmente sumergido

Botadura. Fase crítica para la

estabilidad del cajonero.



Página 67

Cuestiones importantes a tener en cuenta durante el hormigonado:

El tiempo transcurrido entre el amasado y la puesta en obra del

hormigón debe ser lo más constante posible a lo largo del proceso.

El espesor de las tongadas debe ser uniforme, nunca inferior a 10 cm, ni

superior al 25-30 cm.

El desfase temporal entre dos tongadas no debe ser superior a 45

minutos. (Fraguado)

La limpieza del encofrado se debe realizar de forma continua.

Los paramentos exteriores deben ser protegidos de las condiciones

meteorológica extremas.

El hormigón debe ser tratado cuando se produzcan discontinuidades en

el hormigonado -siempre ocurre entre la solera y el fuste- para asegurar

la correcta adherencia y la impermeabilidad de las juntas de trabajo.

Esto último se puede lograr chorreando el hormigón con lanza de agua.

Prever los elementos que se deban incorporar al cajón durante el

hormigonado: ganchos de remolque, válvulas de lastrado, placas de

anclaje, etc.

3.2.6. Transporte de los cajones

Preparación para el transporte.

Verificar que se ha obtenido la resistencia característica.

Instalación de ganchos para remolque:

Instalación de elementos de seguridad:

o Redes para tapar las celdas.

o Cables para anclar cinturones de seguridad.

o Escalas para acceder al cajón.

o Pasillos.

Balizamiento.

Tapas.

Estanqueidad.

Obtención de permisos.

El transporte suele realizarse con un

remolcador que tira en proa.

Puede utilizarse un remolcador

complementario en popa que hace las

labores de timón.



Página 68

3.2.7. Fondeo de los cajones

El fondeo es la operación para apoyar el cajón

sobre la banqueta de cimentación con la

precisión requerida por el Proyecto y se realiza

inundando de manera controlada las celdas

mientras se mantiene el cajón a flote.

3.2.7.1. Preparación

Determinación de la situación y del tipo de los elementos de amarre.

Análisis de las comunicaciones existentes entre celdas.

Lastrado; secuencia de llenado características de las bombas válvulas

para el lastrado rápido

La situación y las características de los anclajes en el fondo marino .

Las características, situación y formas de colocación y retirada de las

defensas para evitar daños

Los elementos de seguridad, plataformas, pasarelas, candeleros

quitamiedos…

Los procedimientos de actuación ante posibles emergencias.

Afecciones a terceros. Definición de las derrotas en coordinación con la

Capitanía Marítima, restricciones a la navegación; limitación de la

velocidad de los buques…

3.2.7.2. Limitaciones

Velocidades del viento superiores a 5 m/s dificultan la operación de

fondeo.

Velocidades de la corriente superiores a 0,5 m/s dificultan el fondeo de

los cajones.

Oleaje. Alturas de ola significante mayores de 1 m y/o períodos

superiores a 8 segundos disminuyen la precisión con la que se puede

hacer el fondeo, y con altura de ola significante mayor de 1,5 m y/o

períodos superiores a 10 segundos los cajones no se pueden fondear.

Altura de la marea. Las fases y altura de la marea influyen en la

velocidad de hundimiento del cajón durante el fondeo y su franco-bordo

al tocar fondo



Página 69

3.2.7.3. Maniobras.

Situación. Colocar cuatro hitos situados en las esquinas del cajón, para

obtener las posiciones del cajón, esta operación puede ser monitorizada.

Posicionamiento. Los movimientos de los cabrestantes permiten situar el

cajón en planta.

Lastrado. Durante el mismo se mantendrá la horizontalidad del cajón

hasta poco antes de tocar fondo, momento en que se lastrará el lado

opuesto al cajón anterior, para evitar efectos no deseados como el

aquaplanning.

Llenado. Cuando el cajón se apoya en el fondo, se llena el cajón

mediante un gran caudal de agua, que entra por las válvulas colocadas

a tal efecto.

3.2.8. Relleno de los cajones

Hay que prestar atención a los materiales de relleno así como vigilar y prever

las situaciones intermedias y secuencias de llenado de los cajones. Requiere

una especial atención la estabilidad de los cajones sin rellenar, (Hs esperable)

Puede realizarse el relleno con medios terrestres o marinos

3.2.9. Últimas ejecuciones

Ejecución de bloques de guarda. Colocación rápida para evitar

socavaciones.

Ejecución de protección de la banqueta. Deben completarse lo antes

posible una vez colocados los bloques de guarda.

Ejecución de superestructura. Se realizará de la misma manera que se

ha descrito para los diques en talud (salvo en los casos en los que se

prevea atraque interior Viga cantil)



Página 70

3.2.10. Resumen


Tema 7: Diques. Bases de proyecto

Página 71

Tema 7. Diques Bases de proyecto

1. Definiciones

2. Condicionantes generales

2.1. Espacio y tiempo

2.2. Temporalidad y vida

2.3. Carácter general y carácter operativo

2.3.1. Introducción

2.3.2. Definición carácter general

2.3.3. Definición carácter operativo

2.3.4. Utilidad

2.4. Procedimiento de cálculo

2.5. Fiabilidad, funcionalidad y operatividad

3. Valores recomendados

1. Definiciones

Proyecto

En el ámbito de aplicación de los documentos ROM (Recomendaciones de

obras marítimas), el conjunto de actividades que comprenden el estudio y

redacción de proyecto, la construcción, la explotación, la conservación,

reparación en su caso, y desmantelamiento de una obra marítima

Factores de proyecto

Parámetros: Variables que caracterizan las propiedades y geometría de

los materiales, la construcción y del terreno. Agentes: Aquello que puede producir sobre la obra efectos significativos

para su seguridad y servicio. Acciones: Efecto que un agente puede producir en la obra y su entorno,

fuerzas, cargas, movimientos, deformaciones…

Todos ellos pueden evolucionar con el tiempo.



Página 72

Tramo de proyecto

Es el conjunto de partes de la obra que cumplen iguales:

Función específica, objetivos y los requisitos de explotación.

Niveles de acción de los agentes actuantes.

Tipología formal y estructural.

Ejemplos de cambios de tramo: Diferentes secciones tipo, tipologías de

dique/muelle, diferente finalidad en la explotación…

Fase de proyecto

Periodo de tiempo durante el cual el tramo de obra mantiene una misma

actividad pueden considerarse las siguientes fases de proyecto:

Estudios y proyecto de construcción

Construcción

Servicio

Conservación y reparación

Desmantelamiento.

Estados límites

Estado de proyecto en el cual, la obra en su conjunto, o en alguno de sus

tramos o elementos queda fuera de uso o servicio por no cumplir los requisitos

de:

Seguridad, entonces tenemos un Estado Límite Último.

Servicio, entonces tenemos un Estado Límite de Servicio.

Operatividad, entonces tenemos un Estado Límite Operativo.

Modos de fallo

Forma o mecanismo, por el cual la obra o alguno de sus elementos, queda

fuera de servicio por causas estructurales.

Para su comprobación, los modos de fallo se adscriben a los estados límite

último o de servicio.

Una vez ocurrido un modo de fallo, los requisitos estructurales, formales y de

explotación del tramo de obra sólo se recuperan mediante su reparación o

reconstrucción.



Página 73

Modo de fallo principal

El/los que contribuyen de forma significativa al valor de la probabilidad conjunta

de fallo del tramo de obra en la vida útil. (Los que nos servirán para

dimensionar la obra).

Tipos de combinación

Son las formas compatibles de presentación de factores de proyecto. Ayudan a

determinar los valores compatibles de los factores de proyecto y términos que

pueden ocurrir simultáneamente en una unidad de intervalo de tiempo, y, por

tanto, están en la ecuación de verificación. Estos factores de proyecto se dice

que son concomitantes.

Binomios Verificación

(1) Probabilidad conjunta de fallo: Probabilidad conjunta de ocurrencia de

incumplimiento de verificación de los E.L.U. y E.L.S. durante la vida útil de la

obra.

(1) Fiabilidad: Es el valor complementario de la probabilidad conjunta de fallo

frente a todos los modos principales, adscritos a todos los E.L.U.

(1) Funcionalidad: Es el valor complementario de la probabilidad conjunta de

fallo frente a todos los modos principales, adscritos a todos los E.L.S.

(2) Probabilidad conjunta de parada: Probabilidad conjunta de ocurrencia de

incumplimiento de verificación de los E.L.O. durante la vida útil de la obra.

(2) Operatividad: El complementario del anterior.

2. Condicionantes Generales

Son aquellos que nos definirán las líneas generales del proyecto, con los que el

mismo debe cumplir.

2.1. Espacio y tiempo

Espacio: Definimos el espacio de la obra mediante diferentes tramos

heterogéneos. Deberemos aplicar verificar cada uno de los tramos.

Tiempo: Podemos considerar diferentes intervalos:

Corto plazo. Estados, Ciclos de solicitación…

Largo Plazo. Ciclos de variabilidad, Hiperciclos de variabilidad…

Fases de proyecto (en el sentido amplio de la ROM).

Otros intervalos (Situación drenaje)



Página 74

2.2. Temporalidad y vida

Obras temporales / definitivas

Las obras temporales tendrán dicho carácter si van a permanecer en

condiciones invariables de explotación/funcionalidad… menos de 5 años. El

resto se considerarán definitivas.

Vida útil

El periodo de tiempo que transcurre durante la fase de servicio se denomina

vida útil, V, y, en general, corresponde al periodo de tiempo en el que la obra

cumple la función principal para la cual ha sido concebida. Usualmente se

expresará en años. Hay que verificar diferentes fases del proyecto ¿vidas

útiles diferentes?

2.3. Carácter general y carácter operativo

2.3.1. Introducción

El proyecto de una obra marítima se basa en unos estudios previos de

planificación, en los que se analizan, las repercusiones económicas y sociales

y ambientales, derivadas de su construcción.

En función de estas repercusiones se definen para cada tramo de una obra

marítima:

Carácter general: Valora las repercusiones asociadas a un fallo, de seguridad o

funcional en la obra. Se seleccionará, de entre los modos principales adscritos

a los estados límite últimos y de servicio, el modo que proporcione los índices

más altos.

Carácter operativo: Valora las repercusiones asociadas a un fallo operativo en

la obra se evaluará seleccionando de entre los modos principales de parada

operativa, aquel que proporcione el nivel mínimo de operatividad.

2.3.2. Definición del carácter general

Índice de Repercusión Económica (IRE):

Valora las repercusiones económicas por reconstrucción de la obra, CRD, y por

cese o afección de las actividades económicas directamente relacionadas con

ella, CRI, en el caso de producirse un fallo de seguridad o funcional.



Página 75

El IRE se define por la siguiente expresión:

C0, es un parámetro económico de adimensionalización

Cálculo simplificado.

CRD. A falta de estudios de detalle, simplificadamente, podrá considerarse que

este coste es igual a la inversión inicial debidamente actualizada al año citado.

En aquellos casos en los cuales no se realice una determinación detallada de

CRI, el cociente CRI/C0, podrá estimarse cualitativamente:

A. Ámbito del sistema productivo al que sirve la obra marítima (Local (1),

Regional (2), Nacional (5))

B. La importancia estratégica del sistema económico y productivo al que sirve

la obra (Irrelevante (0), Relevante (2), Esencial (5))

C. La importancia de la obra para el sistema económico y productivo al que

sirve (Irrelevante (0), Relevante (2), Esencial (5))

Clasificación del Índice de Repercusión Económica (IRE):

o R1, obras con repercusión económica baja: IRE < 5

o R2, obras con repercusión económica media: 5 < IRE < 20

o R3, obras con repercusión económica alta: IRE > 20

Índice de Repercusión Social y Ambiental (ISA):

Estima de manera cualitativa el impacto social y ambiental esperable en el caso

de producirse un fallo de seguridad o funcional, valorando, (1) pérdidas de

vidas humanas, (2) daños en el medio ambiente y en el patrimonio histórico-

artístico y (3) de la alarma social generada.

El ISA se define por la siguiente expresión:



Página 76

Valoración pérdidas de vida humanas:

o Remoto, (0), es improbable que se produzcan daños a personas

o Bajo, (3), la pérdida de vidas humanas es posible pero poco

probable (accidental), afectando a pocas personas

o Alto, (10), la pérdida de vidas humanas es muy probable pero

afectando a un número no elevado de personas

o Catastrófico, (20), la pérdida de vidas humanas y daños a las

personas es tan grave que afecta a la capacidad de respuesta

regional.

Valoración pérdidas ambientales y de patrimonio:

o Remoto, (0), es improbable que se produzcan daños ambientales

o al patrimonio.

o Bajo, (2), daños leves reversibles (en menos de un año) o

pérdidas de elementos de escaso valor.

o Medio, (4), daños importantes pero reversibles (en menos de

cinco años) o pérdidas de elementos significativos del patrimonio.

o Alto, (8), daños irreversibles al ecosistema o pérdidas de unos

pocos elementos muy importantes del patrimonio.

o Muy Alto, (15) daños irreversibles al ecosistema, implicando la

extinción de especies protegidas o la destrucción de espacios

naturales protegidos o un número elevado de elementos

importantes del patrimonio.

Valoración alarma social:

o Bajo, (0), no hay indicios de que pueda existir una alarma social

significativa asociada al fallo de la estructura

o Medio, (5), alarma social mínima asociada a valores de los

subíndices ISA1 e ISA2 altos.

o Alto, (10), alarma social mínima debida a valores de los

subíndices ISA1, catastrófico e ISA2, muy alto.

o Máxima, (15), alarma social máxima

Clasificación del Índice de Repercusión Social y Ambiental (ISA):

o S1, obras sin repercusión social y ambiental significativa, ISA < 5

o S2, obras con repercusión social y ambiental baja, 5 < ISA < 20

o S3, obras con repercusión social y ambiental alta, 20 < ISA < 30

o S4, obras con repercusión social y ambiental muy alta, ISA > 30



Página 77

2.3.3. Definición del carácter operativo

De manera similar se definen los siguientes índices que marcarán el carácter

operativo de la obra:

Índice de repercusión económica operativo, IREO

o RO1, obras con r. económica operativa baja: IREO < 5

o RO2, obras con r. económica operativa media: 5<IREO<20

o RO3, obras con r. económica operativa alta: IREO >20

Índice de repercusión social y ambiental operativo, ISAO

o SO1, obras sin r. social y ambiental significativa, ISAO < 5

o SO2, obras con r. social y ambiental baja, 5 < ISAO < 20

o SO3, obras con r. social y ambiental alta, 20 <ISAO < 30

o SO4, obras con r. social y ambiental muy alta, ISAO > 30

2.3.4. Utilidad

En función del carácter general de la obra se fijarán

La vida útil mínima de obras definitivas

La máxima probabilidad conjunta de fallo del tramo y el nivel de

operatividad

Los métodos de verificación frente a los modos de fallo adscritos a

estados límite último y de servicio, y frente a los modos de parada

operativa adscritos a estados límites operativos.

Los planes de conservación, inspección, auscultación e instrumentación

En función del carácter operativo de la obra se fijarán (Normalmente durante el

periodo de un año)

La operatividad mínima

El número medio de paradas operativas

La duración máxima de una parada operativa



Página 78

2.4. Procedimiento de cálculo

El proyecto debe verificar que el tramo de obra en su conjunto y todos sus

elementos son fiables (ELU), funcionales (ELS) y operativos (ELO) durante

cada una de las fases.

Para ello debe usarse un método de verificación que incluirá, al menos, las

siguientes actividades:

Definición de condicionantes de proyecto y las bases de cálculo.

Selección de los estados límite, definición de los modos de fallo y

parada, formulación de la ecuación de verificación, de las condiciones de

trabajo y establecimiento de los tipos de combinación.

Resolución de la ecuación verificación y cálculo de la probabilidad de

ocurrencia de cada modo y del conjunto de modos en la fase de

proyecto.

Dominio de seguridad y fallo

Están formados por los conjuntos de estados de proyecto para los cuales el

resultado de la ecuación de verificación toma, respectivamente, valores

superiores o inferiores a un cierto valor umbral.

Si la ecuación de verificación es del tipo margen de seguridad, es decir

S = X1 − X2 el dominio de seguridad es S > 0

el dominio de fallo es S < 0

Donde S es el margen de seguridad y X1 y X2 son los conjuntos de términos

favorables y desfavorables.

Si la ecuación es de la forma de coeficiente de seguridad global, el dominio de

seguridad es Z > Zc; el dominio de fallo es Z < Zc, donde Zc es el coeficiente

global mínimo para el modo.

Condiciones de trabajo

Conjunto de estados de proyecto caracterizados por la ocurrencia de algunos

factores de proyecto en función de su simultaneidad y de su compatibilidad. Se

especifican en términos de los agentes predominantes. En cada fase de

proyecto se considerarán condiciones de trabajo normales operativas, CT1,

extremas, CT2 y excepcionales, CT3.

Tipos de combinación

Por lo general será suficiente definir tres tipos de combinación de factores y

términos en la ecuación de verificación denominadas: poco probable o

fundamental, frecuente y cuasi permanente o habitual.



Página 79

Estados límites a verificar

Estado Límite Último

Son aquellos estados que producen la ruina, por rotura o colapso estructural de

un tramo o de toda la obra:

Pérdida de equilibrio estático. Mecánica racional, sólido rígido.

o Vuelco rígido, deslizamiento sin deformación, levantamiento de

apoyos, flotación…

Agotamiento resistente o rotura. Este estado se verificará para las

secciones de los diferentes elementos estructurales.

Deformación. Erosión de la berma de pie, asientos y deformaciones del

terreno o del manto principal, asientos de un pilote en una estructura.

Inestabilidad. Deformación local o global.

o Pandeo, abolladura y alabeo. Fatiga y dinámicos. Modos de fallo producidos bajo cargas dinámicas.

Colapso progresivo.

Estado Límite de Servicio

Engloban aquellos estados que producen la pérdida de funcionalidad de la obra

o de una parte de ella, de forma reversible o irreversible:

Pérdida de durabilidad. Fisuración reversible, corrosión, abrasión,

pérdida de impermeabilidad y de compacidad (porosidad), absorción de

agua, difusión de gases e iones.

Alteraciones geométricas acumulativas.

Vibraciones excesivas

Fisuración excesiva

Deformaciones excesivas

Estéticos, ambientales y legales.

Estado Límite Operativo

Se incluyen en la denominación de estados límite operativo todos aquellos en

los que, se reduce o se suspende temporalmente la explotación, sin que haya

daño estructural en ellas o en alguno de sus elementos:

Excedencia del valor umbral de uno o varios agentes

Efecto ambiental o repercusión social inaceptable

Requisito legal.



Página 80

Métodos de verificación

Nivel I: Coeficiente de seguridad global.

El método consiste, en evaluar la ecuación de verificación escrita en formato de

cociente y comparar este resultado con un coeficiente, Zc, llamado de

seguridad global.

La forma es del tipo de coeficiente de seguridad, Z = X1/X2, donde, el

numerador contiene los términos favorables a evitar la ocurrencia del modo y el

denominador los términos desfavorables; X1 y X2, pueden ser combinaciones

de varios términos.

Se admitirá que el modo, de fallo o de parada operativa, no ocurre cuando se

cumpla que, Z > Zc, donde Zc es un valor mínimo admisible que se denomina

coeficiente de seguridad global.

Aplicación.

o Se aplicará a obras o tramos de obra de carácter pequeño, [r1,

s1].

o Se podrá aplicar la verificación de todos los modos de los ELU,

ELS, ELO.

o En todos los casos, se verificarán los tipos de combinación de

términos correspondientes a las condiciones de trabajo operativa

y extrema.

o Los coeficientes de seguridad mínimos admisibles se

recomiendan en las R.O.M. específicas.

o Los términos tomarán valores nominales.

o No se ponderarán los términos de la ecuación de verificación.

o Los coeficientes de compatibilidad de términos se ajustará a lo

recomendado para el método de los coeficientes parciales.

o Las propiedades de los materiales se ajustarán a lo especificado

en la normativa vigente.

o Se recomienda seguir las normas de buena práctica en el

proyecto y la construcción.

o No se aplicará este método en situaciones en las que no se tenga

experiencia en su utilización.



Página 81

Nivel II: Coeficientes de seguridad parciales

El método consiste en evaluar la ecuación de verificación escrita en formato de

margen de seguridad, afectando los términos por unos coeficientes

denominados parciales que ponderan y compatibilizan los términos , y

comparar el resultado, con un valor del margen de seguridad que con carácter

general es S = 0.

Para declarar el tramo comprobado frente al modo de fallo o de parada

operativa, el resultado de la ecuación de verificación deberá ser S > 0.

Con carácter general, los criterios para determinar los coeficientes parciales: de

ponderación y de compatibilidad dependen de algunos de los aspectos

siguientes, Aspectos relacionados con los criterios generales de proyecto

Aspectos relacionados con los estados límite

Aspectos relacionados con la ecuación y el término

Aspectos relacionados con el factor de proyecto

Aspectos relacionados con la ejecución de la obra

Aspectos relacionados con la ecuación de verificación

2.5. Fiabilidad, funcionalidad y operatividad

Fiabilidad

Es el valor complementario de la probabilidad de fallo en la fase de proyecto,

frente a todos los modos de fallo principales, adscrito a todos los estados

límites últimos.

Funcionalidad

Es el valor complementario de la probabilidad de fallo en la fase de proyecto

frente a todos los modos de fallo principales adscritos a todos los estados límite

de servicio.

Operatividad

Para un tramo de obra y una fase de proyecto, el nivel de operatividad es el

tanto por ciento del tiempo en el que la obra o sus instalaciones están en

explotación y por tanto se cumplen los requisitos de uso y explotación,

independientemente de que se haga o no uso de ella.



Página 82

3. Valores recomendados

Vida útil mínima (para la fase de servicio):

En función del IRE (ROM):

Máxima probabilidad conjunta de fallo en la vida útil:

Para los Estados Límites Últimos Para los Estados Límites de Servicio

Operatividad Mínima

Número medio de paradas

Tiempo medio de parada


Tema 8: Diques: Modos de fallo

Página 83

Tema 8. Diques

Modos de fallo 1. Dique vertical

2. Dique en talud

1. Dique vertical



Página 84

Ch 1u. Vuelco rígido del cajón

Se produce siempre que no falle antes el terreno,

suele ocurrir en terrenos duros y es posible que

se fracture el pie del cajón.

Ch 2u. Deslizamiento por hiladas

Puede ocurrir también una rotura de

las llaves de cortante. Se deben

principalmente a la acción del oleaje.

Sh 1u. Deslizamiento del cajón sobre la

banqueta

La fuerza provocada por el oleaje incidente

supera la fuerza de rozamiento (La peor

combinación es la de una cresta a sotamar con

un valle a barlomar

Gh 2u. Hundimiento

Provocado por la consolidación del terreno sobre

el que se alienta el dique.

Gh 3u. Vuelco plástico

Se supera la capacidad resistente del suelo.

Puede existir una influencia importante por la

variación cíclica de la presión intersticial.

Gh 4u. Pérdida de la estabilidad local

Deslizamientos locales en diques mixtos. Se

supera la capacidad resistente de las capas que

conforman el cimiento de los cajones.



Página 85

Th 2u. Socavación de la berma de pie

Se produce socavación del pie por la acción del oleaje,

corrientes transversales.

Erosión de la banqueta en diques mixtos

Se produce la erosión del pie por la acción del oleaje.

Salida del material de la banqueta

Se produce por el movimiento oscilatorio y repetitivo

que el oleaje provoca haciendo variar las presiones

intersticiales bajo el cajón que generan un flujo que

puede sacar finos de la banqueta.

Rotura de la pared exterior del cajón

Puede producirse por un impacto de un buque o por

un exceso de carga debido a la rotura del oleaje. La

pérdida de material puede desestabilizar el cajón.

2. Dique en talud



Página 86

Inestabilidad hidráulica del manto principal

Comienza con un deslizamiento del manto principal en la zona intermareal,

continua con el deslizamiento de las capas de filtro para terminar afectando al

núcleo. Es un proceso lento. Genera un perfil en S (Diques Berma)

Erosión por rebase

Los rebases de la estructura pueden erosionar la parte a sotamar del manto del

dique, que dejará desprotegido el resto de las capas que continúan

erosionándose hasta terminar en un perfil más plano.

Inestabilidad del manto

En taludes de gran pendiente con mantos de una capa colocados

aleatoriamente la acción del oleaje puede causar un desplazamiento repentino

de dicha capa.

Rotura de los elementos del manto Deterioro de los elementos del manto



Página 87

Deslizamiento de la superestructura.

Si se superan las fuerzas de fricción por acción del

oleaje, puede deslizarse la superestructura

completa

Vuelco de la superestructura provocado por una

erosión de las capas de manto y núcleo que

sirven de apoyo a la misma.

Combinación de fallo hidráulico del manto y capas de filtro que conducen

a un fallo de la superestructura.

Erosión del manto interior debido a un rebase, que deja al descubierto el

núcleo que pierde material provocando un fallo por deslizamiento en la

superestructura.

Fallo del manto principal provocado por la

socavación de la cimentación.



Página 88

Fallo del manto principal provocado por una erosión de la berma de pie.

El fallo comienza con la erosión de la parte superior de la berma de pie y en su

progresión deja sin apoyo al manto.

Fallo del manto principal provocado por la subsidencia de los bloques del

manto principal en el material fino del fondo.

El oleaje causa un incremento de la presión intersticial, que provoca una

reducción de la capacidad portante del cimiento y un hundimiento de los

bloques del manto.


Tema 9: Diques: Acciones, Combinaciones

Página 89

Tema 9. Diques Cálculo: Definiciones. Acciones. Combinaciones

1. Definiciones

2. Geometría diques

3. Criterios para selección de tipología

4. Bases de proyecto

5. Acciones

5.1. Clasificación de las acciones

5.2. Criterios para valorar las acciones

5.3. Cargas permanentes

5.4. Cargas variables

5.4.1. Cargas hidráulicas

5.4.2. Cargas del terreno

5.4.3. Cargas variables del terreno

5.4.4. Cargas medioambientales

5.4.5. Cargas debidas a la deformación

5.4.6. Cargas de construcción

5.5. Cargas accidentales

6. Condiciones de trabajo y Estados Límite

1. Definiciones

Partes de un dique de abrigo

Cimentación. Esfuerzos al terreno.

Cuerpo central. Transmisión de energía.

Superestructura. Protección frente a rebases.



Página 90

Conservación de la energía en un dique de abrigo

Ecuación de conservación de energía del flujo oscilatorio:

FI,R,T representan los flujos medios de energía incidente, reflejada y transmitida,

y D’* es la disipación unitaria por unidad de tiempo en el interior del volumen de

control

Si utilizamos la teoría lineal, y si no hay corriente, no hay cambio de frecuencia

angular. Si además la profundidad es la misma a ambos lado del dique, el

número de onda no cambia al reflejarse o transmitirse kI = kR = kT = k y de

forma análoga las tres celeridades de fase y las tres de grupo.

Se definen los siguientes coeficientes:

Coeficiente de reflexión:

Coeficiente de transmisión:

Coeficiente de disipación:



Página 91

La ecuación de conservación de la energía en el volumen de control se puede

escribir:

𝐾𝑅2 + 𝐾𝑇

2 + 𝐷∗ = 1

Esta forma de expresar la ecuación de conservación de la energía permite

evaluar la eficiencia del dique en controlar la energía incidente del tren de

ondas.

Si KR = 1 el dique es totalmente reflejante.

Si D* = 1 el dique es totalmente disipativo.

En ningún caso real se da un resultado absoluto.

Rotura del oleaje

Número de Iribarren

Donde β es la pendiente de la playa, T el

periodo del oleaje y H la altura de ola

Reflexión

Todo dique provoca una reflexión a barlomar.

Tren incidente Hi y Tz

Tren reflejado H* y Tz (aprox. estacionario)

Podemos expresar H* en función de un parámetro adimensional

(normalmente entre 0 y 2)

En un talud impermeable de fondo liso y pendiente muy suave tal que Ir<

0,1 el proceso de la reflexión no sea relevante

Si el talud es de fuerte pendiente tal que Ir ≥ 2,3 el tren de ondas se

debe adaptar bruscamente al cambio de profundidad al mismo tiempo

que se produce el peraltamiento por lo que simultáneamente se produce

la reflexión de la energía incidente.

En estas condiciones la presencia del dique provoca que se refleje entre

el 35–85% de la altura de ola incidente, dependiendo del tipo de rotura

evaluado por Ir, la porosidad de los mantos y del núcleo.



Página 92

2. Geometría 2.1. Geometría dique vertical

2.2. Geometría dique talud

3. Criterios para selección de tipología Comportamiento frente a agentes climáticos

Depende de su geometría y de la disposición de sus partes y elementos

relativos a las características del oleaje, en particular el oleaje a pie de dique y

en presencia de él, (rotura o no de oleaje) y la profundidad de agua h



Página 93

Comportamiento del terreno

Fundamental para la elección de la tipología es la adecuación del suelo marino

para soportar los esfuerzos transmitidos por el dique y las oscilaciones del mar

basada: compresibilidad, resistencia al esfuerzo cortante y estabilidad de las

partículas de frente a la dinámica marina

Materiales y medios disponibles

La disponibilidad de materiales, tanto en cantidad como en calidad, así como

los medios constructivos, marítimos y terrestres, condicionan de forma

importante la decisión sobre la tipología de dique de abrigo

Requerimientos ambientales

Conservación y mantenimiento



Página 94

4. Bases de proyecto Con carácter previo al proyecto debemos

Especificar los criterios generales definiendo la finalidad de la obra, los

condicionantes funcionales, los plazos temporales y unidades espaciales

(tramos) de la obra y, en cada fase de proyecto, el carácter general y el

carácter operativo de la obra y de cada uno de sus tramos, así como los

requisitos de proyecto.

Describir y caracterizar en el emplazamiento el área abrigada.

Describir y caracterizar los factores de proyecto en el emplazamiento

que definen la geometría, el medio físico, el terreno y los materiales,

identificando y valorando los agentes y acciones y sus escalas

temporales y espaciales, especificando, en su caso, los años

meteorológicos y los ciclos de solicitación y operatividad.

Con estos criterios previos debemos

Realizar los Estudios Previos con el objetivo de definir diferentes

alternativas para las disposiciones en planta del área abrigada y para la

tipología de los diques de abrigo en función tanto de los requerimientos

del uso y explotación así como del resto de condicionantes.

Predimensionar en planta y alzado la obra y determinar sus escalas

espaciales (tramos).

Estudiar el comportamiento hidrodinámico, geotécnico, estructural y

constructivo de la obra y de sus tramos frente a los factores de proyecto,

así como su interacción con el entorno litoral, identificando los modos de

fallo frente a la seguridad y el servicio, y los modos de parada frente al

uso y la explotación.

Verificar que en el conjunto de la obra, sus tramos y elementos se

cumplen los requisitos de proyecto en cada una de las fases para todos

los modos de fallo y parada.

Optimizar funcional, económica y ambientalmente el área abrigada y los

diques de abrigo teniendo en cuenta tanto los costes de primera

construcción como los de conservación y, eventualmente, reparación en

la vida útil y de desmantelamiento, seleccionando alternativas.



Página 95

5. Acciones

5.1. Clasificación de las acciones

Por su variación en el tiempo (Criterio ROM)

Cargas Permanentes

Cargas Variables

Cargas Accidentales

Por su variación en el espacio

Cargas Fijas: Su reparto sobre la estructura está definido de forma no

ambigua por medio de un solo parámetro.

Cargas Móviles: Dentro de unos límites dados, pueden ser

arbitrariamente repartidas sobre la estructura.

Por la respuesta de la estructura

Cargas Estáticas: La aplicación no produce aceleraciones relevantes en

la estructura o elementos estructurales.

Cargas Dinámicas: La aplicación produce aceleraciones relevantes en la

estructura o elementos estructurales.

5.2. Criterios para valorar las acciones

Valor característico de una acción: Se define como aquel valor de la acción

asociado a una probabilidad de excedencia durante la vida de proyecto

asignada a cada una de las fases e hipótesis de trabajo.

Pueden considerarse valores máximos y mínimos de las acciones en función

de los E.L.

Los valores señalados en la ROM tienen la condición de característicos.

Para cargas variables la relación riesgo con el periodo de retorno (T) es la

siguiente:

𝐸 = 1 − 1 − 1

𝑇

𝐿𝑓

Podremos definir un valor de cálculo de la acción en función de un coeficiente

dependiendo de su variación en el tiempo y de su ponderación, obteniendo un

coeficiente parcial de seguridad.

Valor de Combinación: 𝜓0 ∙ 𝐹𝑘

Valor Frecuente: 𝜓1 ∙ 𝐹𝑘

Valor Cuasi-permanente: 𝜓2 ∙ 𝐹𝑘



Página 96

5.3. Cargas Permanentes (Gk)

Peso propio (G1k)

Corresponde al peso de los elementos estructurales y su valor se determina a

partir de las dimensiones y pesos específicos medios definidos en proyecto.

𝜓2 = 1

En caso de elementos sumergidos utilizar peso específico real y subpresiones

y en caso de no tener datos utilizaremos las recomendaciones (ROM) y para

valores favorables considerar 𝜓2 = 0.9 → 𝐺1𝑘𝑖𝑛𝑓 = 0.9 ∙ 𝐺1𝑘

En los materiales granulares utilizar los pesos específicos del material suelto.

Pesos muertos (G2k)

Estructuras fijas, se consideran los mismos criterios que para el peso propio.

En caso de que la acción de este peso sea favorable 𝜓2 = 0

5.4. Cargas Variables (Qk)

5.4.1. Cargas hidráulicas (Qhk)

Hidrostática/Hidrodinámica. Producidas por

el agua actuando preponderantemente

como aguas exteriores libres, capa freática

en rellenos y terrenos naturales, y lastres;

y cuyos niveles de actuación se

mantengan en reposo o sensiblemente

invariables en relación con el tiempo de

respuesta de la estructura resistente.

La carga hidráulica actuando directamente

sobre un elemento superficial de una

construcción será una presión en la

dirección normal a la superficie que se

considere (u), de valor:

𝑢 = 𝛾𝑤 ∙ 𝑍



Página 97

Niveles del Mar

5.4.2. Cargas del terreno (Qtk)

Presiones, empujes y demás esfuerzos ejercidos por un relleno o terreno

natural sobre los distintos elementos de una estructura resistente; o las

reacciones que tales estructuras pueden originar en el terreno para lograr su

equilibrio. No son relevantes en el cálculo de diques.

5.4.3. Cargas variables de explotación (Qvk)

5.4.3.1. Cargas variables de estacionamiento y almacenamiento (Qv1k)

Debidas fundamentalmente al peso de

materiales, suministros o mercancías,

almacenados o apilados, su actuación y

distribución son constantes durante un

período de tiempo más o menos prolongado.

Normalmente modelizamos como carga

distribuida, salvo casos relevantes. En

diques solo consideraremos operación, no

almacenamiento.



Página 98

Carga distribuida. Valores mínimos (t/m2)

Carga concentrada. Valores mínimos (t).

Si existe una capa de reparto mayor a 1’50 m no se considerarán este

tipo de cargas.

5.4.3.2. Cargas variables de equipos manipulación mercancías (Qv2k)

Se definen como Sobrecargas de Instalaciones de manipulación de Mercancías

aquellas transmitidas a la estructura resistente por los sistemas y equipos de

manipulación

Sistemas Discontinuos de Manipulación (Normalmente no aparecen en

diques)

o Equipos fijos.

o Equipos sobre carriles (p.e. grúa pórtico).

o Equipos sobre neumáticos (p.e. carretilla portacontenedores).

o Equipos sobre orugas (p.e. grúa móvil)

Sistemas Continuos de Manipulación (Normalmente no aparecen en

diques)

o Tuberías. (Son los que pueden aparecer en diques)

o Cintas transportadoras.

o Planos inclinados.



Página 99

Condiciones normales de operación:

o Peso + carga en servicio.

o Peso + carga en servicio + viento límite de operación (min. 22

m/s)

Condiciones extremas:

o Equipos fijos (poca movilidad)¨: Peso + Viento extremal (Mín

T=100 años)

o Equipos móviles: No se considerarán, al alcanzar límites

operativos se marchan.

Condiciones excepcionales (Solo en equipos fijos):

o En servicio: Peso Propio + Carga de Servicio + Colisión

o Fuera de servicio, condiciones ambientales excepcionales: Peso

Propio + Viento Excepcional (Mín T= 1.000 años)

En la ROM se definen trenes de carga tipo y mínimos a tener en cuenta,

así como factores de impacto.

5.4.3.3. Cargas variables de tráfico (Qv3k)

Se incluirán como sobrecargas de tráfico las producidas por:

Tráfico Rodado Convencional (vehículos pesados). (Para diques)

Tráfico Ferroviario. (No en diques)

Helicópteros (en plataformas industriales en mar abierto).

Para el cálculo de las cargas a aplicar se seguirá lo indicado en la Instrucción

sobre las acciones a considerar en el proyecto de puentes de carretera (IAP-

11)

Se modificará lo señalado en la IAP-11 para tráfico convencional por el

siguiente tren de cargas:



Página 100

5.4.3.4. Sobrecargas para dimensionamiento explanadas (Qv4k)

Se definen como Sobrecargas para el Dimensionamiento de Firmes y

Explanadas a las acciones ficticias equivalentes, en lo referente a rotura o

deterioro de firmes, a las solicitaciones producidas por los distintos equipos de

transporte y manipulación de mercancías al circular sobre firmes y explanadas.

Dichas cargas tendrán en cuenta de forma simultánea los distintos tipos de

vehículos actuantes y la frecuencia de actuación de cada uno de ellos durante

la vida útil del firme (mínimo de 15 o 25 años para obras definitivas según

ROM)

No son de aplicación la Instrucción de Carreteras, Norma 6.1 y 2-IC Secciones

de Firme.

El dimensionamiento de firmes en áreas de operación y vías de maniobra en

zonas portuarias, exigirá para cada proyecto la previsión de los equipos de

manipulación y transporte de mercancías que afectarán a la obra proyectada,

de sus características principales, y de las cargas transmitidas por cada uno de

ellos en cada condición de trabajo

Carga Tipo la solicitación vertical de 12 t y presión de contacto de 80 t/m2

repartida en un área circular. Dicha carga se denomina internacionalmente

como PAWL (Port Area Wheel Load. —Carga por Rueda Patrón en Zonas

Portuarias)

Equivalencia de carga por rueda (en PAWLS)

Para hallar el valor característico se aplica un factor 1’5 por efectos

dinámicos.

Finalmente se aplica una mayoración en caso de ruedas tándem



Página 101

Aproximación del nº de PAWLS para entrar en las funciones e fatiga:

5.4.3.5. Sobrecargas por operaciones de buques (Qv5k)

Cargas de Atraque:

Cargas de impacto (R)

La energía cinética desarrollada por el buque durante el

atraque (Velocidad de atraque 0’1-0’4 m/s)

La excentricidad del atraque.

La geometría del buque.

La configuración geométrica del atraque.

Las relaciones tensión/deformación en el buque, la

estructura resistente y el sistema de defensa



Página 102

Cm: Este coeficiente tiene en cuenta la masa de agua que queda entre el

buque y el muelle, que supone una masa adicional moviéndose y por

tanto generando Energía Cinética.

La energía cinética desarrollada por el buque (E) durante el atraque no

será cedida en su totalidad al sistema de atraque completo (estructura +

defensas), sino que éste absorberá únicamente una parte de la energía

total desarrollada.

La energía cinética total del buque durante el atraque se distribuirá entre

el sistema de atraque y la estructura:

o Estructura fija y defensa flexible.

o Estructura y defensa flexibles.

o Estructura flexible y defensa fija

Para situaciones normales se usa la energía cedida calculada según se

ha indicado.

Para situaciones excepcionales se usa la energía cedida igual al doble

de la calculada.

Cargas de rozamiento (T): El coeficiente está tabulado en la ROM



Página 103

Cargas de Amarre

Un buque atracado a través del contacto entre éste y la estructura o el

sistema de defensa, o a través de líneas de amarre tensionadas

transmite una importante carga a la estructura. También se considerarán

como cargas de amarre aquellas debidas a maniobras del buque

atracado; especialmente la liberación o rotura de amarras en carga y el

pretensionado de ellas como auxilio durante la maniobra

Las principales fuerzas exteriores:

o Viento.

o Corrientes.

o Oleaje.

o Mareas.

o Paso de otros buques.

o Carga/descarga del buque.

o Hielo.

o Ubicación del amarre en zonas con flujos o reflujos importantes

de agua.

o Resonancias por fenómenos de ondas largas.

5.4.4. Cargas Medioambientales (Qmk)

Los valores característicos de las acciones medioambientales deberán ser

preferiblemente determinados a partir de datos estadísticos referentes a los

parámetros que constituyen el origen físico de la acción.

5.4.5. Cargas debidas a la deformación (Qdk)

5.4.6. Cargas de construcción (Qck)

QC1 - Cargas Externas durante la Fabricación.

QC2 - Cargas Externas durante el Transporte.

QC3 - Cargas Externas durante la Instalación.

QC4 - Otras Cargas Externas

5.5. Cargas Accidentales (Ak)



Página 104

6. Condiciones de trabajo y Estados Límite Combinaciones a aplicar de estados límites y condiciones de trabajo

Estados límites últimos en las diferentes fases.

Estados límites de servicio en las diferentes fases.

Estados límites operativos en las diferentes fases.


Tema 10: Diques en talud: Cálculo

Página 105

Tema 10. Diques en Talud: cálculo 1. Altura de Ola de Diseño

2. Parámetros Estructurales de un Dique en Talud

3. Diseño del Manto Principal

4. Diseño de las Capas de Filtro

5. Diseño del Núcleo

6. Recomendaciones para el dimensionamiento de la sección

1. Altura de ola de diseño

Selección de un punto de medida de oleaje perteneciente a las redes de

medida de oleaje de puertos del Estado. Obtención de la información sobre los

datos de oleaje en dicho punto, solicitando directamente a Puertos del Estado

el Informe Climático correspondiente al punto seleccionado, o en

www.puertos.es

Análisis de las rosas de oleaje, con el fin de determinar la dirección más

desfavorable. Permite determinar las direcciones de los oleajes dominantes

(oleajes más energéticos), y los oleajes reinantes. Obtendremos Kα: Coeficiente

de reparto direccional para la dirección considerada.

Determinación del periodo de retorno. El periodo de retorno está asociado a la

probabilidad de fallo estructural de la obra (riesgo), factor que será necesario

definir previamente. Esta probabilidad está relacionada con la vida útil prevista

para la instalación, y del carácter general y operativo de la obra.

A partir del análisis extremal de los datos registrados se obtiene el denominado

régimen extremal de oleaje, el cual presenta una distribución de las alturas de

ola significante en función de la probabilidad de no excedencia. Podemos

encontrar esta información en el Atlas de Clima Marítimo de la ROM 3.1-99 o

en los informes de clima marítimo.

Obtención de la Hs en la boya a partir del periodo de retorno, relacionado con la

probabilidad de excedencia anual.



Página 106

El proyectista, para la determinación de la Hs en boya deberá tener en cuenta

la incertidumbre de los valores extrapolados originada por el número limitado

de valores de los datos disponibles. En la ROM 0.2-90 se recomienda adoptar

el valor correspondiente a la banda de confianza del 90 %.

A partir de la distribución conjunta alturas de ola/periodo se obtiene una

correlación entre ambos parámetros y podemos definir el periodo asociado al

oleaje de cálculo. Normalmente por el periodo de pico Tp (Clima marítimo) En

este momento hemos definido el régimen extremal:

A. Altura de ola significante en boya

B. Periodo del oleaje

C. Direcciones de oleaje, y frecuencias de presentación asociadas a cada

dirección

Con el oleaje de diseño se está en condiciones de obtener la altura de ola

significante en aguas profundas, también denominada comúnmente offshore

(Hs,o) para cada dirección será:

𝐻𝑠,0 =𝐻𝑠 · 𝐾𝛼

𝐾𝑅

Donde:

Hs,0 = altura de ola significante en aguas profundas

Hs = altura de ola significante en el punto de medida

Kα = coeficiente de reparto direccional para la dirección considerada.

KR = coeficiente de transformación (refracción shoaling). Se obtiene de

la tabla 2.7.1. de la ROM 03 – 91:

T(s) 9 11 13 15 17 19

Punto de Medida DIR

Bilbao Exterior

NW 0.98 0.93 0.86 0.80 0.80 0.90

NNW 0.98 0.94 0.93 0.93 0.92 0.90

N 0.98 0.94 0.91 0.88 0.85 0.80

NNE 0.98 0.96 0.95 0.95 0.93 0.90

NE 0.98 0.94 0.94 0.94 0.91 0.83

Gijón

NW 0.86 0.82 0.80 0.76 0.84 0.82

NNW 0.85 0.82 0.84 0.85 0.88 0.88

N 0.93 0.98 1.02 0.99 0.91 0.84

NNE 0.89 0.88 0.87 0.88 1.01 1.02

NE 0.89 0.90 0.90 0.95 0.85 0.99



Página 107

Propagamos la altura significante en aguas profundas hasta la zona de

proyecto, normalmente la profundidad a la que se desea disponer el morro del

nuevo dique, a la que se ha habrá de sumar la carrera de marea y las posibles

sobreelevaciones del nivel del mar en el punto de estudio:

Hzona proyecto = Hs’0·KR proyecto

Para obtener KR proyecto se puede usar el ábaco de Johnson modificado (SPM –

84), que proporciona el coeficiente de transformación conjunto refracción-

shoaling.

De la tabla 2.7.1. de la ROM 03-91 Atlas de Clima Marítimo en el Litoral

Español, en función de la dirección del oleaje de cálculo y de la boya elegida,

se obtiene el KR boya, como coeficiente de refracción-shoaling desde el punto de

medida hasta aguas profundas. Y finalmente se obtiene la altura de ola en la

zona de proyecto:

𝐻𝑧𝑜𝑛𝑎 𝑝𝑟𝑜𝑦𝑒𝑐𝑡𝑜 = 𝐻𝑏𝑜𝑦𝑎 · 𝐾𝛼 ·𝐾𝑅 𝑝𝑟𝑜𝑦𝑒𝑐𝑡𝑜

𝐾𝑅 𝑏𝑜𝑦𝑎

Finalmente aplicaremos el coeficiente de reflexión definido en el tema anterior.

En principio utilizaremos un parámetro de 1’5:

𝐻∗ = 𝜇 · 𝐻𝑙

Con la ola calculada para el proyecto, deberemos comprobar si puede existir

rotura de la ola, utilizando dos criterios rotura por forma y rotura por fondo:

Rotura por fondo: el criterios más conocido es el de McCowan (1894) y

se expresa mediante la siguiente ecuación:

H = 0.78 d

Rotura por peralte (por forma): el límite de rotura por peralte se puede

determinar mediante el criterio de Miche (1945)

𝐻

𝐿= 0.142 · 𝑡𝑎𝑛𝑕

2𝜋𝑑

𝐿

La altura de ola de cálculo (HD), es la menor de las tres calculadas, las dos

limitantes de la rotura y la del proyecto.



Página 108

2. Parámetros estructurales de un dique en talud

Donde:

B es la anchura de la superestructura.

W es el peso unitario medio de cada pieza del manto principal

γ es el peso específico del material que compone las piezas del manto

principal.

Dn es el diámetro nominal medio de cada pieza del manto principal.

Bs es el ancho de la berma de coronación del manto.

Fb es la altura geométrica entre la coronación del manto principal y la

coronación del espaldón.

Ac es la altura geométrica entre la coronación del manto principal y el

nivel del mar, generalmente la pleamar máxima viva equinoccial (PMVE)

o nivel máximo estadístico de la carrera de marea en la zona.

ht es la altura de la lámina de agua sobre la banqueta, generalmente

considerada desde el nivel de bajamar máxima viva equinoccial (BMVE)

o nivel mínimo de agua estadístico en la zona.

hs es la profundidad de la lámina de agua en el punto de estudio.

bi es la anchura de la banqueta en coronación.

hc es la altura del dique en coronación del manto principal.

α, β son los taludes de los lados exterior e interior del dique.



Página 109

En el proyecto deberemos definir los siguientes parámetros:

Geométricos. Dimensiones de la sección tipo

o Talud

o Cotas

o Bermas

Características de los elementos estructurales o Tipo de elemento.

o Elementos del manto principal

Tipo y tamaño. Pesos. Densidades. Colocación.

o Mantos secundarios

Filtros. Tamaños, pesos y densidades.

Manto talud posterior. Tamaños. Densidades.

Los elementos a diseñar en el talud serán:

1. Núcleo

2. Manto principal

3. Manto(s) secundario(s).

4. Berma de apoyo.

5. Banquetas

6. Espaldón.

3. Diseño del Manto Principal

Hasta ahora hemos definido:

En función del carácter de la obra: o Vida útil.

o Riesgo máximo admisible.

o Periodo de retorno.

En función del clima marítimo: o Altura de ola significante o de diseño (HD)

o Periodo de pico (Tp)

o Periodo medio (Tmed)

Características de la sección resistente: o Talud (Cotg α) En base a la experiencia. o Densidad específica de la escollera (γe) En base al material

disponible. o Densidad específica del hormigón (γh) Espaldón. En base al

material disponible.

o Densidad específica del agua marina (γw)

Debemos determinar el peso y dimensiones de las piezas del manto.



Página 110

Las posibilidades de movimiento de los elementos de las piezas del manto son

las siguientes:

Las fuerzas implicadas son las causadas por el movimiento de la masa de

agua, por el peso propio de cada elemento y por la imbrincación entre un

elemento y el resto.

No existe ningún modelo determinístico válido, los más aproximados se definen

experimentalmente mediante relaciones del siguiente tipo:

𝑁𝑠 =𝐻

∆𝐷𝑛≤ 𝐾1

𝑎𝐾2𝑏𝐾𝑐

3

Donde Ns es el parámetro de estabilidad, H la altura de cálculo, Dn el diámetro

nominal de los bloques y

∆= 𝜌𝑠

𝜌𝑤− 1

El resto de valores K, dependen del resto de parámetros (dirección de oleaje,

rotura, reflexión…).



Página 111

Algunos ejemplos de esta formulación:

𝐻

∆𝐷𝑛= 𝐾 · cos 𝛼 Svee (1962)

𝐻

∆𝐷𝑛= 𝐾 cot 𝛼 1/3 Hudson (1958 – 1959)

𝐻

∆𝐷𝑛= 𝐾 · tan 𝜑 · cos 𝛼 − sin 𝛼 Ibarren (1938)

Donde K incluye otros parámetros no incluidos en la formulación, como un

cierto nivel de avería…

También podemos utilizar la formulación Van der Meer:

Para escollera:

Surging: 𝐻𝐷

Δ·𝐷𝑛= 6.2𝑃−0.18

𝑆

𝑁1/2 0.2

· 𝜉𝑜𝑚−0.5

Si ξom < ξt

Plunging: 𝐻𝐷

Δ·𝐷𝑛= 1𝑝 − 0.13

𝑆

𝑁

1

2 · 0.2 · (cot 𝛼)

1

2· 𝜉𝑜𝑚𝑃

Transición: ξt = (6.2·P0.31· tan α 1/2)1/P+0.5

Ir = ξom = tan α/ som)1/2 Peralte: som = 2πHD/gTm2

Para elementos prefabricados:

𝐻𝐷

Δ · 𝐷𝑛= 6.7 ·

𝑁𝑜𝑑0.4

𝑁0.3 + 1 · 𝑠𝑜𝑚

−0.1

Siendo:

𝑫𝒏 = 𝑾𝑴

𝜸 𝟏/𝟑

diámetro nominal del elemento

𝑷 el parámetro de la permeabilidad



Página 112

3.1. Parámetros que influyen en la estabilidad del manto que

dependen del estado del mar

Characteristic wave heights: Hs, H1/3, Hmax, H1/10, etc.

Characteristic wave length: Lm, Lom, Lp, etc.

Characteristic wave steepness: sm, som, sp, etc.

Wave assymmetricity

Shape of wave spectrum: JONSWAP, P-M, TMA, etc. and double peak

spectra.

Wave grouping.

Water depth: h.

Wave incident angle: β

Number of waves: Nz

Mass density of water: ρw

3.2. Parámetros que influyen en la estabilidad del manto que

dependen de la estructura

Seaward profile of the structure, including armor layer slope angle α,

freeboard, etc.

Mass density of armor units, ρs

Grading of rock armor, dn50, dn15, dn85

Mass M and shape of armor units

Packing density, placement, pattern and layer thickness of main armor

Porosity and permeability of underlayers, filter layer (s) and core

3.3. Influencia de la imbrincación de las piezas del manto



Página 113

3.4. Disposición del manto

El número de capas (n) variará entre 1, 2 y 3 según la localización.

Espesor: 𝑡 = 𝑛 · 𝐾𝑝 · 𝑊

𝛾

1/3

Donde:

n es el número de capas a disponer

Kp es el coeficiente de capa

W (t) es el peso de un elemento del manto principal

γ (t/m3) es el peso específico del material de las piezas del manto

principal

Densidad de colocación de las piezas (CEM):

𝑁𝑎

𝐴= 𝑛𝐾Δ 1 −

𝑃

100

𝑤𝑎

𝑊

2/3

Donde:

Na/A es la densidad de colocación de las piezas.

Kp es el coeficiente de capa (tablas, p.ej. CEM)

W (t) es el peso de un elemento del manto principal

wa (t/m3) es el peso específico del material de las piezas del manto

principal

P es la porosidad (tablas, p.ej. CEM)

La densidad de colocación de las piezas debe controlarse y cuidarse durante la

construcción.



Página 114

4. Diseño de la capas de filtro

Para el diseño de las capas de filtro se utilizarán criterios basados inicialmente

en las condiciones geométricas de una capa de esferas compactas, con las

tolerancias comprobadas a través de la experiencia para tener en cuenta la

variación de los tamaños de las granulometrías en capas granulares.

4.1. Criterio de retención

El diámetro del tamiz que es por el que pasa el 85% de las partículas del

material de base debe ser entre 4 y 5 veces menor que el diámetro del tamiz

que por el que pasa el 15% de las partículas del material de filtro.

𝑑15(𝑓𝑖𝑙𝑡𝑒𝑟𝑠 )

𝑑85 (𝑓𝑜𝑢𝑛𝑑𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛 )< (4 𝑡𝑜 5)



Página 115

4.2. Criterio de permeabilidad

La capa de filtro debe asegurar la reducción del gradiente hidráulico a través de

una adecuada permeabilidad. El criterio comúnmente aceptado es el siguiente:

𝑑15(𝑓𝑖𝑙𝑡𝑒𝑟𝑠 )

𝑑15 (𝑓𝑜𝑢𝑛𝑑𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛 )< (4 𝑡𝑜 5)


material de base debe ser entre 4 y 5 veces mayor que el diámetro del tamiz

que por el que pasa el 15% de las partículas del material de filtro.

4.3. Criterio de inestabilidad interna

La capa de filtro debe ser estable internamente, de cara a que no se produzcan

fugas de material fino dentro de la propia capa, para ello debe cumplirse el

siguiente criterio:

𝑑60(𝑓𝑖𝑙𝑡𝑒𝑟 )

𝑑10(𝑓𝑖𝑙𝑡𝑒𝑟 )< 10


material de base debe ser 10 veces menor que el diámetro del tamiz que por el

que pasa el 60 % de las partículas del material de filtro. Finalmente habrá que

señalar que se diseñarán las capas de filtro con un mínimo de 50 cm. de

espesor.

4.4. Criterio práctico de los pesos propuesto por la B.S.

𝑊𝑚𝑎𝑛𝑡𝑜

10< 𝑊𝑓𝑖𝑙𝑡𝑟𝑜 <

𝑊𝑚𝑎𝑛𝑡𝑜

20

Donde:

Wmanto es el peso de las piezas del manto

Wfiltro es el peso de las piezas del filtro



Página 116

5. Diseño del núcleo

El ancho mínimo será de 8

metros. La cota de coronación

del núcleo deberá estar entre

0.5 m y 1m sobre el nivel de la

PMVE. Los taludes de proyecto serán

los del talud del manto

principal.

La granulometría del núcleo se acota a intervalos de peso de

1<W<100kg, con tolerancias de 10%<1kg, y 5%>100kg.

Asimismo se deberá cuidar la condición de filtro con el terreno natural y

con los mantos secundarios.

6. Recomendaciones para el dimensionamiento de la sección

Siempre que sea posible se utilizará escollera natural.

El ángulo del talud a barlomar (cotg 1’5-3)

Si se usan piezas de hormigón cubos o 𝑎 ∙ 𝑎 ∙ 1’3 ∙ 𝑎

Si usamos piezas de hormigón el talud (cotg 1’5-2)

Podemos estimar el francobordo del manto y del espaldón si queremos

que el dique sea ―irrebasable‖ mediante la relación entre éste y la altura

de cálculo:

𝐹𝑡

𝐻∗≥ 0.60

𝐹𝑐

𝐻∗≥ 1.0



Página 117

6.1. Ancho de la berma de coronación del manto

Si se utiliza superestructura al menos el ancho de la coronación será, al

menos, de dos piezas (2*Dn)

Si no se utiliza superestructura deberá utilizarse un ancho de tres piezas

como mínimo, que determinará un ancho que podemos calcular

mediante la siguiente fórmula (CEM):

𝐵 = 𝑛𝑘∆ 𝑊

𝑤𝑎

1/3

Donde n es el número de piezas, k un coeficiente que podemos obtener

el CEM, W el peso medio de la pieza y wa el peso específico del material

del manto.

6.2. Berma de pie (o de apoyo del manto)

Su finalidad es la de servir de apoyo al manto principal y retener las

piezas que tras un temporal se desplacen del mismo.

Cualquier fallo en la berma implica un posible fallo del manto por pérdida

de apoyo de este.

Siguiendo las recomendaciones

del CEM las dimensiones de la

berma de apoyo del manto

principal tendrá al menos las

siguientes dimensiones: Ancho

en coronación: 3 veces el

tamaño medio de las piezas.

Altura de la berma: 2 veces el

tamaño medio de las piezas.

En función de la profundidad a la que se sitúe el dique podrán adoptarse

diferentes tipologías de berma:

o Aguas poco profundas:



Página 118

o Aguas de transición:

o Aguas profundas:

6.3. Banquetas:

Las banquetas se calculan mediante la formulación de Van der Meer (1988):

𝐻𝐷

∆ · 𝐷𝑛= 8.70 ·

𝑕𝑡

𝑕

1.4

Donde:

ht es la altura de la lámina de agua sobre la coronación de la banqueta,

respecto de la BMVE.

h es la profundidad de la lámina de agua en el punto de estudio,

respecto de la BMVE.

La anchura mínima que se debe considerar en la coronación de la

banqueta es de 4elementos (4Dn).

La disposición de la banqueta se considerará a partir de valores de

lámina de agua de h>1.5HD, comparando a su vez dicho valor con el de

h para verificar la necesidad de disponerla o no.



Página 119

6.4. Comprobación empírica del rebase:

Las limitaciones de los rebases pueden resumirse en la siguiente tabla basada

en numerosas investigaciones (Fukuda, 1974)

Hemos fijado un francobordo, calculamos entonces el caudal y comprobamos si

el francobordo fijado es correcto.

6.5. Fórmula de Owen:

Aplicable en las siguientes secciones y con paramentos impermeables



Página 120

𝑞

𝑔 · 𝐻𝑠 · 𝑇𝑜𝑚= 𝑎 · 𝑒

−𝑏𝑅𝑐𝐻𝑠

𝑠𝑜𝑚2𝜋

1𝛾𝑟

Donde:

q = rebase (m3/s/m).

Rc = Francobordo.

Tom = Periodo medio del oleaje medido en aguas profundas.

g = Aceleración de la gravedad 9,81 m/s2.

Hs = Altura de ola significante.

som = Peralte del oleaje en aguas profundas.

a y b = Parámetros de ajuste en función del ángulo del talud.

γr = Factor de reducción debido a la rugosidad superficial.

Parámetros a, b y γr en taludes sin berma intermedia

Slope a b

1 : 1 0.008 20

1 : 1.5 0.010 20

1 : 2 0.013 22

1 : 3 0.016 32

1 : 4 0.019 47

2012/13

David Alcaraz García

Javier Martínez Sánchez

Universidad Politécnica de Cartagena

2012/13

Ejercicios y Exámenes


Ejercicios y exámenes

Página 121

Ejercicio. Diques en talud

1. Parámetros de diseño

2. Definición del carácter general

3. Cálculos de parámetros de oleaje

1. Parámetros de diseño

Construcción de un dique para un puerto deportivo, en una zona cercana a

Cabo de Palos. La inversión a realizar es de 12 millones de € y el calado

necesario en la bocana 8 metros. La orientación del dique es N-S, la densidad

específica de los materiales de cantera disponibles: 2’5 t/m3 y el tamaño

máximo de los bloques de cantera 6 toneladas.

2. Definición del carácter general Índice de Repercusión Económica (IRE):

Cálculo simplificado, CRD, simplificadamente, la inversión inicial: 12 M€

A = Ámbito del sistema productivo al que sirve la obra marítima (Local

(1), Regional (2), Nacional (5))

B = La importancia estratégica del sistema económico y productivo al

que sirve la obra (Irrelevante (0), Relevante (2), Esencial (5))

C = La importancia de la obra para el sistema económico y productivo al

que sirve (Irrelevante (0), Relevante (2), Esencial (5))

𝐼𝑅𝐸 =𝐶𝑅𝐷

𝐶𝑜+

𝐶𝑅𝐼

𝐶𝑜=

𝐶𝑅𝐷

𝐶𝑜+ 𝐶 ∙ 𝐴 + 𝐵 =

12

3+ 2 ∙ 1 + 0 = 6



Página 122

Índice de Repercusión Social y Ambiental (ISA):

Pérdidas humanas (0)+Pérdidas patrimonio (4)+Alarma social (0) = 4

Vida útil

𝐼𝑅𝐸 = 6 → 𝑉𝑖𝑑𝑎 ú𝑡𝑖𝑙 = 25 𝑎ñ𝑜𝑠

Riesgo

𝐼𝑆𝐴 = 4 → 𝑅𝑖𝑒𝑠𝑔𝑜 = 20%

Periodo de retorno (T)

𝐸 = 1 − 1 − 1

𝑇

𝐿𝑓

→ 0.20 = 1 − 1 − 1

𝑇

25

𝑇 =1

1 + 0.2 − 1 1

25 = 112 → 150 𝑎ñ𝑜𝑠

3. Cálculos de parámetros de oleaje

Rosa de oleaje: Dominante NE-ENE (K=1)



Página 123

Cálculo altura ola

9 metros

Cálculo periodo de

pico

𝑇 = 3.9 ∙ 𝐻𝑠 = 11’7 𝑠

Altura de ola en aguas profundas

𝐻𝑠,0 =𝐻𝑆 ∙ 𝐾𝛼

𝐾𝑟=

9 ∙ 1

0.95= 9.47 𝑚



Página 124

Ola de cálculo en la bocana del puerto:

9.47 ∙ 0.93 = 8.80 𝑚

Comprobación olas por rotura:

Rotura por fondo:

𝐻 = 0.78 𝑑 = 0.78 ∙ 8 = 6.24 𝑚

Rotura por peralte (por forma): el límite de rotura por peralte se puede

determinar mediante el criterio de Miche (1945)

= 7 metros

La altura de ola de cálculo (HD), es la menor de las tres calculadas, 6’25

metros.

Aplicamos el coeficiente de reflexión 1’5 9’4 metros



Página 125

Calculamos según teoría Hudson

𝑀50 =𝜌𝑠𝐻

3

𝐾𝐷 𝜌𝑠

𝜌𝑤− 1

3cot 𝛼

Peso de los bloques

153 toneladas (Imposible con el material de cantera)



Página 126



Página 127

Preguntas Obras Marítimas

1. Viento u Oleaje (Una de las dos cae seguro).

a) Oleaje:

Es el mecanismo de más importancia en los procesos costeros. Generado por el viento su importancia radica en el momento en que el oleaje rompe sobre la costa. Es por esto por lo que se considera un verdadero escultor de las formas del litoral. Al incidir en sobre la costa, el oleaje genera una serie de corrientes de gran intensidad paralelas y longitudinales a la línea costera que son las causantes del transporte de sedimentos. Existen varios tipos de corrientes: las longitudinales (o paralelas), las transversales, las de retorno, las ondas de borde… Las más importantes son las longitudinales por ser las responsables del movimiento de sedimentos producidos por la incidencia oblicua del oleaje en la costa.

Al incidir sobre la costa, se producen dos hechos:

⊳ La refracción del oleaje, que modifica la orientación de su propagación. ⊳ La rotura del oleaje, que puede llegar a extinguirlo.

b) Viento: La función principal del viento en la dinámica litoral es la de generar el oleaje. Otro aspecto importante es su carácter modificador de las corrientes litorales y su capacidad de generar mareas meteorológicas, siendo el último el más importante.

El viento actúa movilizando los materiales granulares de la playa desplazándolas sobre su misma superficie o sobre el mar. Es un movimiento de menor magnitud que el generado por el oleaje, pero de igual importancia.

El fenómeno más notorio de la dinámica eólica son las formaciones dunares. En el litoral de la Comunidad Valenciana tenemos varias de ellas, bien de forma activa como las de Guardamar (Alicante) o bien extinguidas por la acción del hombre como las de El Saler (Benidorm). Las formaciones dunares no son un dato importante en la dinámica eólica, pero siempre que estén presentes o se tenga constancia de su existencia deberemos prestar especial atención a los vientos.



Página 128

2. Oleaje “Tipo Sea” y “Tipo Swell”: Tipo “Sea”: Se reconoce como una sucesión de olas grandes y pequeñas

viajando en distintas direcciones. Se conoce también como mar de viento. Se puede definir como un tipo de oleaje que se forma y desarrolla en una superficie líquida bajo la acción directa y continua del viento, generándose olas de altura, periodo, fase y dirección de propagación aleatorias e independientes cuya interferencia da lugar a un aspecto caótico de la superficie líquida.

Tipo “Swell”: Cuando el oleaje alcanza la costa, se muestra como olas

individuales, dando la impresión de una repetición regular. Se conoce también como mar de fondo. Se puede definir como un tipo de oleaje que abandona el área de generación y se propaga a través de la superficie marítima sin estar sometido a la acción significativa del viento, y por lo tanto atenuándose progresivamente hasta su completa extinción. Da lugar, en general, a un aspecto ordenado y regular de la superficie líquida.

3. Transporte de sedimentos o perfil transversal de equilibrio (Una de las dos cae seguro).

a) Transporte de sedimentos:

Tres son los medios de transporte de los sedimentos: hidráulico, eólico y marino. El transporte hidráulico se encarga de acercar los materiales hasta el borde del litoral, donde la dinámica marina los distribuirá a lo largo de la costa. El medio eólico, a pesar de su menor importancia respecto al volumen de sedimentos transportados, es un buen indicador su importancia o no en la dinámica litoral. El más importante de los tres es el medio marino, ya que además de distribuir los sedimentos es también un agente erosivo y es quien termina depositando los materiales transportados.

En cualquiera de los tres medios, se pueden distinguir cuatro procesos de transporte: arrastre, rodamiento, salto y suspensión. 1) Arrastre. Si el régimen es laminar, la velocidad será nula en el fondo, donde

aparecerá un esfuerzo cortante capaz de desplazar las partículas sueltas del fondo.

2) Rodamiento. En régimen turbulento el esfuerzo cortante del fondo producirá un giro y remonte de las partículas unas sobre otras arrastrándolas mediante rodadura.

3) Salto. Como consecuencia del remonte anterior, la partícula podría alcanzar una cierta cota favorecida por la presencia de remolinos, experimentando un salto hacia adelante.

4) Suspensión. Durante la saltación, la partícula puede entrar en un campo de velocidades aún más intenso y si su masa es lo suficientemente pequeña y los remolinos adecuados podría desplazarse suspendida por el medio.



Página 129

El movimiento de los sedimentos se realiza en dos dimensiones: longitudinal y transversal a la costa en la zona comprendida entre el punto neutro y la playa seca. El oleaje raramente incide normal a la costa, sino que lo hace oblicuamente generando un movimiento longitudinal de los sedimentos que puede llegar a ser más importante que el transversal.

b) Perfil transversal de equilibrio:

El movimiento real de los sedimentos sigue un camino intrincado que va en función de diferentes aspectos. Uno de estos es la dirección del movimiento respecto a la playa, que puede ser longitudinal o transversal. Es precisamente en el movimiento transversal cuando la playa adopta un perfil que llamamos de equilibrio. Estudiaremos los movimientos que se producen en este perfil y estudiaremos la respuesta de la playa frente a estos. La zona Offshore se extiende desde la zona de rompientes hasta una distancia en

la

que el fondo deja de ser agitado por acción de la ola, con lo cual esta zona es variable. Este punto se denomina punto neutro y es el punto a partir del cual las partículas que se mueven en dirección mar adentro no vuelven al conjunto de la playa, podríamos definirlo como un punto de no retorno. En la zona Offshore, los movimientos son solamente transversales, hacia la costa o hacia mar abierto. Las partículas del fondo oscilan hacia atrás y hacia adelante. Este movimiento provoca un levantamiento del sedimento y cuando este se invierte se forma un remolino que lo pone en suspensión, para volverse a asentar y repetir el proceso. A este bucle se le llama corriente de transporte de masa. El movimiento de las partículas en esta corriente, debido a la propagación de la ola es casi circular. La ola, al mismo tiempo que produce ese movimiento en la partícula, se sigue propagando y hace que al finalizar cada órbita vaya depositándose cada vez más hacia adelante.

Se ha demostrado que la velocidad hacia adelante en una cresta puede ser el doble que la velocidad hacia atrás en el seno, si bien su duración es menor. Es en este fenómeno donde se produce la selección del material por su tamaño, de modo que mientras las partículas más gruesas alcanzan la línea de rompientes las más finas entran en suspensión con más facilidad y pueden ser transportadas mar adentro.

La acción simultánea de estos dos procesos, avance y retroceso, se traduce en el establecimiento de un perfil transversal con pendiente ascendente, creciente desde



Página 130

el punto neutro o de Cornaglia, hasta la línea de rompientes, constituyendo la playa sumergida.

La zona Onshore ya coexisten transporte transversal y longitudinal junto con corrientes de resaca y otros fenómenos. A partir del punto de rotura, el perfil toma otra pendiente, ya que la rotura de la ola se traduce en una destrucción de la energía potencial acumulada transformándose en turbulencias y una onda solitaria que remonta la pendiente de la playa. Una vez rebasada la línea de rompientes, se produce un auténtico transporte de masa hacia la playa seca con velocidad decreciente conforme avanza por el estrán (stran). Parte del agua empapa la arena filtrándose y otra parte regresa al mar. El volumen y velocidad de la contracorriente es menor que la del flujo de subida, por lo que mucha de la arena en suspensión se sedimenta en la línea de costa formando la berma y acrecentando la playa. Resulta así, una pendiente creciente desde la línea de rotura hasta la línea de costa. 4. Graneles líquidos: Servicios al buque, seguridad al atraque y tipología. a) Graneles líquidos:

Cuando hablamos, en términos portuarios, de “graneles líquidos” nos estamos refiriendo a mercancías más o menos viscosas cuya manipulación es imprescindible realizarla mediante tuberías. El manejo de estos graneles implican una serie de condicionantes específicos para nuestra instalación portuaria. Los puertos deberán estar preparados para el tránsito de estos graneles, ya que las previsiones futuras nos indican que seguiremos manipulando sobre todo las siguientes mercancías: Petróleo crudo. Productos petrolíferos refinados. Gas natural. Productos químicos. Vinos, alcoholes y derivados. Aceites y grasas. Agua (ocasionalmente).

El tráfico de estas sustancias supone un 50% del tráfico de graneles líquidos en general.

b) Servicios al buque:

Consideramos el tráfico de graneles líquidos como regulares y abundantes en nuestra instalación. Por ello, deberemos ofrecer una serie de operaciones rutinarias a los buques tales como suministros de agua, suministros de energía, aprovisionamiento y avituallamiento.

o Suministro de agua: el agua que suministramos al buque se utiliza

exclusivamente para el abastecimiento de la tripulación. Para buques



Página 131

pequeños y medianos resulta habitual la demanda de este servicio. Este suministro se presta habitualmente en tomas dispuestas junto a la línea de atraque y conjuntamente con la operación carga-descarga. Los grandes buques petroleros, debido a sus largos periodos de navegación disponen de desaladoras y potabilizadoras propias. Y el suministro pueden recibirlo en puntos alejados de la costa (boyas) y para ello se emplearán medios flotantes como gabarras.

o Suministro de energía: La demanda de este servicio es irrelevante y en los

casos en que se demande tendremos que proyectarla con todas las garantías que exige el manipular productos inflamables.

o Avituallamiento: El suministro de combustible es una operación normal en

todos los puertos. El interés que presenta en nuestro viene derivado de la ubicación del parque de almacenamiento o una industria petrolífera en el entorno portuario. Existe la posibilidad de cubrir la demanda mediante una tubería ubicada a lo largo de la línea de atraque con tomas en cada punto de atraque. El suministro se realiza por bombeo directo desde el parque de almacenamiento hasta el buque. Con esto se disminuyen los riesgos derivados del flujo de personas y vehículos que se necesitarían para realizar la misma operación por vía terrestre.

c) Seguridad en el atraque: Nuevamente aparecen condicionantes específicos relativos a la seguridad en el atraque del buque por trabajar con graneles líquidos. Para operaciones de carga-descarga, los medios destinados a ello están preparados para seguir libremente los movimientos del buque, pero estás zonas están situadas en las partes menos abrigadas del puerto, planteando un problema de seguridad. De alguna forma el buque debe estar dispuesto para poder abandonar el atraque en cualquier momento. Para ello son necesarios unos medios de desamarre rápidos y procedimientos de emergencia para desatraque de los buques. Los elementos utilizados para el amarre son los ganchos de escape rápido que consisten en unas “uñas” que por medio de un mecanismo electro-hidráulico pueden girar “liberando” las amarras. Estos elementos deben disponerse en todo el atraque, puesto que actualmente todos los grandes buques utilizan cables de acero para su amarre, limitando la posibilidad de “cortar” as amarras en una situación de riesgo. La diferencia del coste de mantenimiento entre unos puntos fijos de amarre como los bolardos y estos ganchos rápido ronda las 200.000 ptas/año (1.200€/año) por unidad. Pero en cualquier caso resultan imprescindibles.

Otro elemento de seguridad en el atraque del buque son las defensas. Para instalaciones de buques pequeños y medianos los costes entre los diferentes tipos de defensas son similares, mientras que para grandes buques las defensas más utilizadas son los escudos. Los escudos presentan la ventaja de distribuir las cargas



Página 132

buque-atraque sobre mayor superficie y disminuir las presiones sobre el casco. Resultan más costosas de mantener que el resto tanto por el deterioro del material en contacto como por los sistemas de sujeción. 5. Asomeramiento, refracción y reflexión (Una de las tres cae seguro). a) Asomeramiento:

Es el efecto que produce la reducción de profundidad la ola cuando está propagándose, formando crestas paralelas a las batimétricas. Siempre cuando abandona la condición de aguas profundas. (d/L<1/2) Un balance energético para una zona en la cual entran y salen olas revela que, en régimen permanente, la cantidad de energía que entra en la zona se equilibra con la que sale, puesto que no se añade ni se quita energía al sistema. Es decir, no existe ni viento, ni corrientes modificando el oleaje, ni disipación de energía por fricción (fondo liso) En el caso en que las crestas no sean paralelas a las batimétricas, también se produce asomeramiento, pero unido al efecto de la refracción.

b) Refracción:

La celeridad del oleaje depende de la profundidad, a mayor profundidad, mayor celeridad. En el caso en que dos puntos de un mismo frente se encuentren situados en lugares con distinta profundidad, el frente sufrirá una distorsión, pues el punto con mayor profundidad se desplazará a mayor velocidad que el punto menos profundo. Este es el fundamento de la refracción. Un oleaje sometido a refracción, tiende a ponerse paralelo a las batimétricas y a concentrar su energía en cabos y a reducir su intensidad en golfos. Solo en el caso en que el frente de onda y las batimétricas sean paralelos, no se producirá refracción. Con el estudio de la refracción obtenemos

La altura de onda en un determinado punto El cambio en la dirección de propagación

La refracción, además de ser causada por las batimétricas, también puede producirse por corrientes, vientos, rugosidad del fondo…

c) Reflexión:

Las ondas, al alcanzar un obstáculo pueden resultar total o parcialmente reflejadas. El índice del poder reflejante de tal obstáculo viene dado por el cociente entre la altura de la ola reflejada (Hr) y la altura de la ola incidente (Hi), denominado poder de reflexión (χ). Este índice varía desde 1 para reflexión total a 0 para total absorción. Hay que señalar, que un valor de 0 no



Página 133

significa que la energía haya sido totalmente disipada por la estructura, puesto que esta puede transmitirse a través del mismo obstáculo.

6. Diques secos (Una de las tres cae seguro): La industria naval requiere de la construcción de grandes recintos que puedan quedar en seco, donde poder reparar o construir los buques. El problema dominante en el proyecto de diques secos es el efecto de la subpresión. Según la forma de resolver este tema, los diques secos pueden clasificarse en tres tipos diferentes: ⊳ DIQUES SECOS DE GRAVEDAD: La solución más utilizada, sobre todo en

diques secos de poca anchura, es la tipología de gravedad. El peso de la solera y de los cajeros (unidos a ella), más las tierras que puedan colaborar en el peso de los cajeros, debe impedir que el dique flote al vaciarlo. En las soleras de gravedad, se deberá suponer que sobre toda la cara inferior actúa la subpresión máxima, sin reducción alguna. Para el cálculo del peso del dique, se contabilizará, además del peso de la solera, el de los muros cajeros y de las tierras que puedan moverse con ellos. En los diques secos de gran anchura, la solera puede estar separada estructuralmente de los cajeros para evitar las grandes flexiones que podrían aparecer como consecuencia de la subpresión. En esos casos, únicamente el peso de la solera debe soportar la subpresión.

⊳ DIQUES DE SOLERA DRENADA: En los diques secos de gran anchura, el coste de las soleras necesarias para resistir la subpresión puede ser tan alto que interese estudiar la alternativa de drenarlas permanentemente. El elemento esencial para esas soluciones es el sistema de impermeabilización y drenaje. La impermeabilidad del terreno puede mejorarse construyendo pantallas profundas que rodeen la solera. Tras las barreras de impermeabilización que pudieran disponerse, se debe establecer un sistema de drenaje que reduzca la subpresión en la solera. El sistema de drenaje constará, en general, de unos elementos de captación de filtraciones y de unos elementos de conducción y bombeo de las mismas. Las filtraciones deberán hacerse de modo que no produzcan arrastres ni erosiones en el terreno que se tiene intención de drenar.

⊳ DIQUES DE SOLERA ANCLADA: La subpresión en la solera de los diques secos,

puede soportarse con elementos a tracción unidos rígidamente a la solera del terreno.

Estos elementos de tracción pueden ser de hormigón (pilotes a tracción) o metálicos. En general no se recomienda utilizar elementos metálicos sometidos a grandes tensiones (cables o tendones de acero de alta



Página 134

resistencia) salvo que se tomen precauciones especiales para evitar el problema de la fragilidad inducida por el hidrógeno atómico libre. La utilización de pilotes puede ser conveniente para ayudar a transmitir cargas de compresión concentradas bajo los picaderos de apoyo. Cada anclaje de la solera debe ser capaza de soportar la subpresión correspondiente a su área de afección. El levantamiento de la solera y sus anclajes, en grupo, debe evitarse disponiendo el anclaje hasta una profundidad tal que el peso del terreno involucrado sea suficiente para evitar ese levantamiento masivo (efecto grupo).

7. Otros diques: Arrecife y Berma (Una de las dos cae seguro). ⊳ Arrecife: Los análisis de Alstrens y Van der Meer se han concentrado en el

cambio de cota de la coronación tras la deformación “dinámica”. Se han estudiado en base a parámetros adimensionales que reflejan el cambio de reacción. Se suele aceptar (Ahrens) que las olas de mayor periodo desplacen más elementos que las de periodo corto. Por eso se suele utilizar para su estudio el número de estabilidad o modificado.

⊳ Berma: Las estructuras dinámicas estables se caracterizan por un perfil deformado. Este perfil depende de:

- Número de estabilidad de perfil. - Talud y cota de coronación iniciales. - Número de olas o duración de la tormenta. - Calado frente a la estructura.

El perfil deformado puede predecirse con los datos experimentales y relaciones empíricas. Esta predicción de perfiles deformados puede aplicarse al diseño de estos taludes de escollera o playas de grava. La predicción de los perfiles deformados se utiliza para el cálculo de las pendientes superior, inferior y la anchura de la berma tratando de conseguir un comportamiento hidráulico prefijado.



Página 135

8. Encabalgamiento y mezcla de tipos de agua: o ENCABALGAMIENTO: Se llama así a la mezcla de masas de agua (por ejemplo,

de dos tipos A y B) que da como resultado un tipo de agua de mayor densidad que la media de las densidades Ay B. Esta mezcla resultante se hundirá a un nivel inferior al de los tipos A y B. Consecuencia del encabalgamiento son las masas de agua profunda, 1500 a 400 metros y fondo > 4000 metros.

o MEZCLA DE TIPOS DE AGUA: Dos volúmenes de tipos de agua con la misma

densidad pero diferentes temperatura y salinidad (T y S) pueden dar origen a un nuevo tipo de agua. Este tipo estará sobre la recta de mezcla. Si los volúmenes en A y B fueran los mismos, la T y S serían los promedios simples, y en el caso de ser volúmenes diferentes, serían los ponderados simples. La densidad del tipo de agua resultante sería mayor que la de sus componentes.

9. TIPOS DE MAREAS. Diurna, semidiurna y mixta Según el comportamiento que masa tenga a lo largo del día, se distinguen tres tipos de mareas:

Semidiurna: si hay dos pleamares y dos bajamares de alturas semejantes. Diurna: si hay y una única pleamar y una bajamar. Mixta: si las dos pleamares y las dos bajamares son distintas y de amplitud

relativa distinta. Con predominancia diurna o semidiurna según la evolución que sufra.

Viento geotrófico o de gradiente:

En regiones ecuatoriales, debido a que la influencia de la fuerza de Coriolis, es decir insignificante, el flujo de viento se desarrolla directamente desde las altas presiones a las bajas presiones perpendiculares a las isobaras. Es el denominado viento de gradiente (viento en atmósfera libre que resulta del equilibrio de las fuerzas que intervienen en la generación de viento en el caso de isobaras curvas) y geotrófico (en el caso de isobaras rectas o poca curvatura).

Variación de la velocidad del viento con la altura:

En las capas inferiores, el rozamiento reduce la velocidad del viento y del efecto de Coriolis. El viento cortará las isobaras bajo un ángulo pequeño que depende de la rugosidad y la altura. Para un estado de viento dado, puede considerarse que la dirección media del viento en la capa límite superficial se mantiene constante con la altura, sufriendo un cambio de dirección (Ө) respecto de la dirección del viento.

El ángulo Ө será menor conforme disminuya el efecto de la fricción y rozamiento, y aumentará por tanto con la proximidad al suelo pudiéndose representar la variación del vector velocidad media con la altura por medio de la espiral de Ekmein.



Página 136

Longitud de onda y celeridad:

La longitud de onda de la onda de Airy es 𝐿 =𝑔𝑇

2𝜋

2 tanh (kd) de la cual se deduce

que 𝐶 = 𝐿

𝑇=

𝑔𝑇

2𝜋 tanh (kd).

Las aproximaciones asintóticas aquí aplicadas dan para estos parámetros:

Profundidades indefinidas: L₀= 𝑔𝑇

2𝜋

2 C₀=

𝑔𝑇

2𝜋, donde la longitud de onda (o la

celeridad) dependen del período pero no de la profundidad.

Profundidades reducidas: L=𝑇 𝑔𝑑 C=𝐿

𝑇= 𝑔𝑑, la longitud de onda y la

celeridad dependen de la profundidad, pero no del período.

La celeridad, es decir, la velocidad de propagación de la forma de onda (de la superficie), sea función del período de dicha onda, de manera que cuanto mayor es el período mayor será la celeridad.

Tipología del atraque-terminal:

Vendrá dada tras un análisis económico de planta, ubicación o tipología (continuo, discontinuo o pantalán). Para instalaciones “abrigadas” y dadas las características resulta innecesaria la existencia de un atraque continuo para estas operaciones, solo es preciso garantizar la operación (concesión buque-tierra), la seguridad del buque (medios de amarre y defensa) y la protección de las instalaciones (defensas). En estos casos lo más económico es el dinero de un atraque discontinuo o pantalán. Cuando el atraque esta “expuesto” podemos optar entre diversas alternativas todas pasan por definir con precisión la altura máxima de ola y el número medio de días que debe estar “operativo” dicho atraque.

Atraques exentos y aislados:

Diseño reducido a boyas, torres de amarre y campos de boya. Las soluciones dependen del estado del buque:

a) En “derivo”: Se encuentran los sistemas donde el buque está conectado a

“Tierra” en un solo punto (Monoboyas y torres de amarre). Los costes

varían en función de las necesidades que se pretenden cubrir, la carga-

descarga se realiza por monqueras independientes, hasta sistemas que

incorporan en la misma boya distintas torres.

b) Buque “amarrado”: los sistemas permiten el amarre del buque mediante un

conjunto de boyas fondeadas y distribuidas de forma perimetral a los

puntos de conexión con “tierra”. Los costes son económicos pero la

instalación suele plantear problemas de todo tipo rigidez, mantenimiento y

explotación.



Página 137

Atraques exentos continuos o discontinuos:

Muelles clásicos y pantalanes. Los pantalanes debido a las pequeñas cargas que van a soportar se consiguen en estructuras adecuadas para estos tráficos, formados para una plataforma superior pilotada sobre el terreno, son permeables a las acciones del oleaje.

Pueden sufrir daños de corrosión, deterioros mecánicos procesos biológicos y físico-químicos. La construcción en hormigón no supone un tratamiento especial pero sí el acero (vida útil de 5-10 años).

Algún tipo de onda:

Onda de Airys. Teoría lineal De Stokes

Onda estacionaria de gravedad Cnoidales

Onda evanescente Hiperbólica

Solitaria

Trocoidal

Dean

Run-up, Run-down:

Describen las oscilaciones del movimiento del agua sobre el talud respecto el SWL. Estas suelen exceder la altura de ola “H”. Son parámetros importantes de diseño sobre todo para pendientes someras.

- El valor de Rᵤ determina:

o El nivel de cresta (coronación) de la estructura.

o El límite superior de protección con elementos del manto principal.

o El nivel aproximado de transmisión y rebases.

- El valor de 𝑅𝑑 determina:

o El límite inferior de protección con elementos del manto principal.

o El nivel aproximado de una berma de pie.

Las fórmulas más comunes para predecir Rᵤ,𝑅𝑑 puedan obtener a partir de datos de (Abrem, DH y Allsop)

Dique en Talud:

Rompeolas consiste en la ejecución de una pared artificial con elementos naturales o artificiales en pendiente, donde incide directamente el oleaje. Las características son:

- La pendiente con que se ejecuta.

- El tamaño de las partículas

- La capacidad de su estructura.



Página 138

La función principal es reducir la acción del oleaje en una zona provocando la rotura del oleaje sobre talud de escollera o elementos especiales que constituyen el manto principal. Está constituido por una estructura formada por varias capas: Núcleo, filtros y manto principal.

Para caracterizar estos diques podemos definir los siguientes elementos:

Cimentación: La respuesta del entorno y el comportamiento estructural va a depender de las condiciones y características del fondo y las condiciones del entorno. Debemos tener en consideración cambios que puedan afectar las corrientes, cambios sobre manantiales submarinos, etc. y en consecuencia todos aquellos factores que puedan provocar alguna erosión importante. La erosión de la cimentación y las bermas es el principal problema de fallos y para que no han sido desarrollados métodos eficaces.

Núcleos y capas de filtro: Constituye la base de apoyo de nuestra estructura, es como la estructura del edificio. Debe reunir unas condiciones muy especiales que son:

- Construir un buen cimiento para las capas superiores.

- Relativamente impermeable para evitar transmisiones de energía a través

de ellas.

- Bajo coste por su gran volumen relativo.

- Granulometría adecuada a su función.

Manto principal: Es el material sobre el que incide directamente el oleaje. Debe tener unas características muy especiales en cuanto a permeabilidad, estabilidad, resistencia y durabilidad.

Espaldón: Es una parte de la estructura determinada a limitar las acciones hidráulicas del oleaje.

Muelles de pantalanes o muros de pantalanes:

Estructuras de contención que reciben directamente el empuje del terreno y lo soportan mediante el empotramiento de su pié y eventuales anclajes próximos a su cabeza. Como tablestacas hincadas o muros de contención. Los muelles formados por recintos de tablestacas son un caso especial ya que participan como pantalanes flexibles en algunos aspectos locales aunque en el conjunto también tienen aspectos en común con los muros de gravedad.

Estabilidad de diques en talud:

Características fundamentales para garantizar la funcionalidad del dique. La energía del oleaje se disipo en los huecos del núcleo mediante generación de turbulencias, por tanto cualquier pérdida de estabilidad se transforma en una pérdida de la capacidad de absorción. La estabilidad depende de:

- Elemento mismo.

- Relación con los demás elementos.

- Rozamiento con las capas inferiores.



Página 139

Tipos de dragados:

1. Los que tienen como finalidad aumentar el calado o profundidad en

dársenas y canales de navegación

2. Los dirigidos a la obtención de materiales para rellenos portuarios o

costeros.

3. Los necesarios en la ejecución de estructuras marítimas con objeto de

alcanzar suelos de mejor calidad para su cimentación.

Diques de cajones:

Lo más frecuente es el uso de cajones flotantes de hormigón armado. El cajón es un paralelepípedo hueco con características de flotabilidad que permite transportarlo después de su construcción por vía normal. De anchura y longitud variables. Después de su transporte se realiza el fondeo llenándolo de agua, hundimiento de forma controlada hasta colocarlo correctamente. Una vez esté ubicado correctamente se rellena con material granular, salvo la celda interior, si esta cara va a ser de atraque, que se rellenaría de hormigón.

Valor característico de referencia y cálculo de un variable:

Valor característico: Es el principal valor representativo del factor de proyecto.

Valor de cálculo: Es el valor utilizado en la excavación de la ejecución de la verificación del modo de fallo o parada. El procedimiento a seguir para la asignación del valor de cálculo de los factores del proyecto depende del método de verificación.

Métodos de verificación (nivel I):

En los métodos de verificación se definen los criterios para:

- Dar valores a los factores del proyecto y a los términos de la ec. de

verificación.

- Resolver la ecuación de verificación.

Los de nivel I, se determinan con criterios determinísticos e incluyen:

- Métodos de las coeficientes parciales: Coeficientes que ponderan su

compatibilidad y el sentido de participación.

- Métodos de coeficientes de seguridad global: Afecta a la compatibilidad

relacionado con la incertidumbre en la verificación.

Identificación de las acciones. Márgenes de seguridad y coeficiente de seguridad:

En un intervalo de tiempo de duración t, en función de la probabilidad de función de la probabilidad de excedencia del valor umbral y de la persistencia o tiempo medio de la excedencia, los factores del proyecto se clasifican en:

- Permanentes.

- No permanentes.

- Extraordinarios.

- Insólitas.



Página 140

Coeficiente de seguridad: Cociente entre los términos favorables y desfavorables.

Margen de seguridad: Es la diferencia entre los términos favorables y desfavorables. Entendemos por favorables aquellos que contribuyen a que no se produzca el modo y desfavorables aquellos que provocan el modo.

Presiones impulsivas→ Cálculo de estabilidad estructural:

b) Oleaje rompiente con frente casi vertical: Las olas que rompen en plumging un instante previo al contacto con el parámetro vertical generan elevadas presiones de muy corta duración. Es conocido como esquema de impacto de transición.

c) Oleaje rompiente (plumging) con grandes cantidades de aire ondulado: En este caso se producen dos picos de presión, el primero es debido al impacto de la cresta de la ola en el punto A (como un golpe de martillo), mientras que el segundo pico es debido a la compresión del aire en el punto B (rebaje de A). Este mecanismo de choque no ventilado de ola con parámetros verticales es conocido como tipo Bagnold.

Perfil transversal de equilibrio:

La acción del oleaje y corrientes produce un movimiento de sedimentos en sentido transversal y longitudinal hasta una profundidad aproximada de 10 m, aunque dicha profundidad depende de la intensidad del oleaje.

En la zona activa, el perfil puede cambiar bruscamente en pocas horas debido al oleaje, un perfil puede sufrir un retroceso de la línea de playa de 30 m en una tormenta. Si la arena retrocede a mucha distancia es posible que no se pueda recuperar. En un perfil dos tamaños mayores de grano están en la zona de pendientes mayores. Y son importantes para planificación de proyectos, obras, etc.

Tipos de draga:

1. Dragas Mecánicas:

Operan por contacto directo entre excavador y material.

Rosario de cangilones (bucketline): Va cortando el suelo con los cangilones

que descarga. Necesita varias anclas para sujetar la embarcación. Muy

sensible al oleaje.

Cuchara rígida (dipper): la embarcación está fija. La cuchara corta el suelo.

Fuerzas horizontales intermedias intensas. Anclada con varias pilas

pesadas. Muy sensible al oleaje.

Dragalina (dragline): Draga tirando de una cuchara arrastrada por el fondo.

Puede anclarse con pilas o anclas. Resiste moderadamente bien el oleaje.

Draga de cuchara articulada: Draga cerrando las valvas de la cuchara

articulada. No transmite fuerzas horizontales. Se ancla con pilas o anclas.

Resiste moderadamente bien el oleaje.

Retroexcavadoras: Con funcionamiento similar a las terrestres. Profundidad

limitada de 10 metros.



Página 141

2. Dragas Hidráulicas:

Actúan por succión de mezcla fluidificada (80% agua). Fluidifican la mezcla y bombean (succionan) el fluido. Pueden dividirse en cuatro partes.

- Bombas de dragado

- Máquinas de agitación

- Equipo de movimiento, para levantar-bajar cabezas.

- Equipo de succión-dragado

Draga de Succión (dustpan dredge): Actúa por chorro de agua para remover materiales y succión posterior. Anclaje (dos pilas. Muy sensibles al oleaje.

Draga de succión cortadora (cutterhead dredge): el material se remueve con un cortador rotatorio y se succiona con bombas. Cuando trabaja tiene que estar apoyada en pilas traseras. Anclaje con dos pilas o anclas. Muy sensible al oleaje.

Draga de succión en marcha (Hopper dredge): El material es revuelto y succionado con agua para arrastrar de la cabeza de succión por el fondo para luego descargar en barco. Se mueve libremente para dragar una zona. Poco afectada por el oleaje.

Draga de succión con descarga lateral (sidecarting dredge): El material se remueve y succiona con la cabeza de succión por medio de un brazo sobre el barco de nuevo el fondo; el fluido se bombea por medio de un brazo sobre el barco de nuevo al mar (o gánguil). La draga es automotriz para dragar un canal.

3. Dragas neumáticas:

Se basan en producir una succión intensa al inyectar aire en el tubo de ascensión. Al apoyarse la cabeza en el suelo succiona material. El material de fondo no se remueve, generando poca polución. Puede emplearse a grandes profundidades con conducciones muy flexibles.

4. Dragas sumergibles:

Básicamente son tractores oruga submarinos que dragan con algún método y bombean a superficie.



Página 142



Página 143

U.P.C.T.

Ingeniería Técnica de Obras Públicas

EXAMEN DE OBRAS MARÍTIMAS

Fecha: Julio de 2011

1. Mareas diurnas y semidiurnas.

2. Diques secos (1 de los tres tipos).

3. Gráneles líquidos (seguridad en el atraque o seguridad en el buque o

tipología).

4. Reflexión, Refracción y Asomeramiento.

5. Perfil transversal de equilibrio.

6.

XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

XXXXXXXXXXXXXXXXX

7.

XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

XXXXXXXXXXXXXXXXX

8. Definir la altura de ola 𝐻0.1, 𝐻1/10, 𝐻1/3, 𝐻𝑚á𝑥 , de la siguiente serie:

9. Para la carta de oleaje dada, determinar:

a. Máxima altura de ola para una banda de confianza del 90% y

período de retorno de 50 años.

b. Máxima altura de ola para un período de retorno de 200 años.

c. Para el sector SSE, probabilidad de que el oleaje no supere los

5.0 metros.

d. Para el primer cuadrante, probabilidad global de que el oleaje no

supere los 4.0 metros.

4.7 4.8 4.6 5.3 5.1 5.2 5.1 5.3 5.5 5.4

5.1 5.2 5.2 4.9 5.0 4.65 5.3 5.35 5.6 5.7

Documents

Ingeniería Marítima y Costera