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1

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2

GGuuííaa bbáássiiccaa ppaarraa eell ddiisseeññoo ddee MMaarriinnaass yy

PPuueerrttooss ppaarraa eemmbbaarrccaacciioonneess mmeennoorreess Normas No existen normas chilenas para el diseño de puertos y en Marinas (puertos para embarcaciones menores, digamos 30m de eslora) las normas más usadas internacionalmente son en principio las americanas donde operan marinas deportivas y comerciales desde los años 40. Las normas americanas a su vez son muy parecidas a las europeas, australianas y neo zelandesas. Como las normas japonesas o españolas usadas muy a menudo en los puertos chilenos mayores no se adaptan, ni entran en los detalles para el uso en Marinas, hemos adoptado como guía de diseño de nuestros muelles flotantes las del Estado de California y otras similares adaptándolas a nuestras necesidades. Contenidos INDICE Criterio de Diseño 1 Canales de Entrada 2 Canales interiores 3 Pasajes interiores (entre árboles) 4 Sitios de atraque Simple 5 Sitios de atraque Doble (Para 2 embarcaciones). 6 Fingers3?4 7 Fingers escandinavos Estructuras Flotantes 1 Dimensiones a Pasarelas Marginales (perimetrales) b Pasarelas Principales (troncos de árboles) c Fingers flotantes d Pilotes e Fondeo por anclaje Cargas a Pesos Muertos b Pesos Vivos

Resumen de cargas Flotadores

c Cargas Laterales Pasarelas Basculantes Servicios Especiales A Pedestales y servicios canalizados b Servicios de agua

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I Definiciones Atracadero Sitio donde se atraca y amarra una embarcación Abrazaderas guía de pilotes Se fijan a las estructuras flotantes y envuelven libremente los pilotes hincados. Para asegurar que se deslizan libremente de acuerdo a los cambios de nivel se usan generalmente rodillos anchos los cuales soportan las cargas laterales sobre las estructuras y los transmiten a cada pilote en forma individual. Anidaje Se refiere a aves que podrán instalar nidos en los extremos superiores de los pilotes. Árbol flotante Conjunto formado por pasarelas principales y fingers. Áreas Proyectadas Áreas de embarcaciones o pasarelas, sobre la superficie del agua, perpendicular a la dirección del viento. Cables Palabra usada para describir líneas formadas por cables de acero o fibras sintéticas, cadenas para el uso de fondeo, o en el caso de fluidos canalizados la conducción de energía eléctrica. Canal de Ingreso Vía por donde navegan las embarcaciones entre las instalaciones flotantes de un puerto (marina) y el mar, lago, etc. Canal Interior Vía por donde navegan las embarcaciones dentro de una marina hacia los pasajes interiores. Eslora Mayor largo de una embarcación, medidos desde proa a popa. Finger flotante Estructura flotante más estrecha que se fija perpendicular a una pasarela principal definiendo un sitio de atraque y amarre y que permite a los tripulantes tener acceso seguro a los costados de una embarcación. Finger ¾ Fingers cuya extensión cubre solo 75% de la eslora de la embarcación atracada Finger escandinavo Fingers angosto con superficie de apoyo pequeña solo en área de unión a la pasarela Flotadores Elementos individuales que dan la sustentación a las estructuras, cubiertas y accesorios de los muelles flotantes asegurando un francobordo, estabilidad y reserva de flotación. Fondeo Mantener estructura flotante en posición por medio de algún sistema de fijación se por medio de cables anclados al fondo por pilotes y abrazaderas. Francobordo Distancia entre la cubierta de un muelle flotante y la superficie del agua donde flota. Malecón Estructura paralela al borde costero construida generalmente de hormigón y tabla estacas o enrocado y que da forma a las explanadas terrestres. Desde este se extienden generalmente los muelles fijos Muertos Anclas formadas por bloques de hormigón relleno con chatarra para darles peso y mantenerlos fijos por peso y fricción al fondo marino Muelle Fijo

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Estructura no flotante que soporta una plataforma que se extiende fuera del borde sobre el agua y donde generalmente se fijan en forma abisagrada las pasarelas articuladas. Pasaje interior Vías interiores por donde navegan las embarcaciones entre árboles de muelles y sus respectivos sitios de atraque. Pasarela Basculante (articulada) Pasarela para uso peatonal de inclinación variable que conecta tierra firme con las estructuras flotantes que mudan su nivel de acuerdo a los niveles del agua en que flotan. Su extremo a tierra firme es abisagrado y el apoyo sobre las pasarelas flotantes es rodante o deslizante. Pasarelas flotantes Estructuras flotantes por donde transitan los tripulantes entre las embarcaciones. Pasarela Principal Estructura flotante generalmente paralela a los pasajes interiores y a la cual se fijan los fingers permitiendo acceso entre los sitios y la pasarela marginal Pasarela Marginal (Perimetral) Estructura flotante que generalmente se dispone paralelo al borde terrestre de la marina y que facilita el acceso entre tierra firme y los árboles flotantes Pedestal Columnas de conexión de fluidos diversos a las embarcaciones Pedestal de iluminación Columnas cuya única función es iluminar la cubierta de las pasarelas flotantes Peso Puntual Peso individual (No distribuido) Pilotes hincados Pilotes individuales de formato generalmente circular formados por tubos de acero, hormigón armado o madera los cuales se hincan en distintos puntos del fondo marino para servir de fondeo de estructuras flotantes al unir estas a los pilotes por medio de abrazaderas. Roto Moldeado Proceso de fabricación de carcasas de flotadores por medio de formado por derretimiento de polvo de polietileno en moldes rotando bajo altas temperatura. Sitio Lugar formado por pasarelas flotantes en el agua, donde se atraca, amarra y asegura una embarcación permitiendo su abordaje seguro Sitio Simple Sitio para el atraque de una sola embarcación entre dos fingers. Sitio Doble Sitio para el atraque de dos embarcación habiendo un solo finger disponible para cada embarcación. Suministros canalizados Conjunto de cables eléctricos de energía, iluminación, fibra óptica y cañerías de agua de incendio y suministro que se conducen bajo las cubiertas de los muelles hasta los pedestales o cajas de conexión diversas Tránsito Se refiere al de peatones sobre las pasarelas flotantes o embarcaciones en los canales de acceso.

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PASARELA BASCULANTE

MUELLE FIJO

PASARELA PERIMETRAL

Conexión entre tierra firme y estructuras flotantes

CANAL DE ENTRADA

CANALES INTERIORES

A

Pas

aje

Inte

rior

Pas

aje

Inte

rior

Pas

aje

Inte

rior

Típica marina con 2 árboles flotantes

Can

al d

e In

gres

o

Pas

aje

Inte

rior

Canal Interior

Marina con 13 árboles flotantes

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Criterio de Diseño 1 Canales de Entrada Ancho mínimo 23m. A la profundidad de diseño Mínima profundidad. 1m bajo el calado más profundo de atraque o 1,5m. Lo que sea mayor. Las profundidades de diseño deben considerar el efecto de las olas y un grado de enbancamiento.

min

1,3

m

min

. 1,5

mmin 23m

Profundidades de diseño

2 Canales interiores Ancho mínimo 23m en la profundidad de diseño. Profundidad mínima 0,6m bajo el mayor calado anticipado en los sitios de atraque o 1,2m. Lo que sea mayor.

min

0,6

m

min

. 1,2

m

min 23m

Profundidades de diseño

3 Pasajes interiores (entre árboles) a) Ancho mínimo:

1,75

Le

PASAJE (CANAL) INTERIOR

(1) 1.75 veces la eslora del sitio de atraque mas largo, cuando estos se ubiquen perpendiculares al pasaje interior.

Lf = Largo de Fingers (2) 1,5 veces la eslora del la mayor embarcación, donde estas se atracan paralelas al pasaje.

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Le = Eslora de la embarcación (eslora total)

Le max (Ltotal)

1,5L

e m

ax

PASAJE (CANAL) INTERIOR

Obstrucciones. Fingers, enrocados, embarcaciones

Pasarela

b) Profundidades mínimas Largo del sitio min. profundidad Motor Vela Hasta 45’ (14m) 1,8m 1,8m 55’ (17m) 2,4m 2,4m 65’ (20m) 2,5m 3m 4 Sitios de atraque SIMPLE a) Mínima profundidad: igual a pasajes interiores b) Ancho mínimo:

Lf = Largo del sitio (finger)

As = Ancho del sitio = Manga de la embarcación en línea de agua + 0,6m

Lf =

Le

As

5 Sitios de atraque DOBLE (Para 2 embarcaciones). a) Mínima profundidad: igual a pasajes interiores b) Ancho mínimo: Asd = Ancho del sitio doble (m) = As x 2

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Asd

Lf =

Le

c) Donde los sitios dobles consisten en 2 sitios de diferentes largos, Asd será igual a la suma de 2 sitios simples: Asd = As1 + As2

As1 As2

Le1

Le2

6 Fingers ¾ Será permitido el uso de fingers que cubren solo ¾ partes de la eslora de la embarcación, siempre que su estructura resista las solicitaciones de las embarcaciones que allí se atracaran.

Lf = 0,75 Le

7 Fingers escandinavos Se permitirá el uso de fingers escandinavos siempre que su resistencia estructural resista las solicitaciones de las embarcaciones que allí se atracaran y su superficie de tránsito permita un embarque seguro. Se limitara su extensión a un máximo de 9m

Lf = máx. 9m

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Estructuras Flotantes 1 Dimensiones a Pasarelas Marginales (perimetrales) Cuando estas conectan a pasarelas principales (árboles) que no tienen pasarelas basculantes individuales el mínimo ancho libre será 2,4m. Cuando estas sirven pasarelas (árboles) que tienen su propia pasarela basculante el mínimo ancho libre será 1,8m b Pasarelas Principales (troncos de árboles) Mínimo ancho libre será 1,8m Máximo largo serán 230m

FINGER

PASARELA PRINCIPAL

PA

SA

RE

LA M

AR

GIN

AL

(PE

RIM

ET

RA

L)

min

2m

max. 230m

ARBOL FLOTANTE

1,8m a 2,4m

c Fingers flotantes Para sitios de hasta 6m, el ancho mínimo será 0.75m Para sitios entre 6,5m y 10,5m el ancho mínimo será 0,9m Para sitios entre 11m y 18m el ancho mínimo serán 1,2m Para sitios mayores a 18m el ancho mínimo será 1,5m Las cornamusas de amarre en los fingers se distribuirán de la siguiente forma; No menos de 2 cornamusas para fingers hasta 11m, y no menos de 3 en fingers sobre 11m. 01 cornamusa adicional por sitio de atraque se montara sobre la pasarela principal frente a los sitios dobles.

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- de

11m +

de

11m

Sitio

Simple

Sitio

Doble

d Pilotes Suficiente número de pilotes se hincarán para mantener las estructuras flotantes permanentemente en posición y para resistir las cargas laterales resultantes de vientos, olas, corrientes y fuerzas de impacto de las embarcaciones. El proyecto estructural considerará la mayor combinación de fuerzas que podrán ocurrir en un dado momento. Las abrazaderas de guía de los pilotes se montaran en los extremos de todos los fingers que se encuentren adyacentes a canales de tránsito. Pilotes de amarre se podrán incluir en todos los sitios dobles donde las embarcaciones excedan los 11m de eslora.

+ d

e 11

m

Pilote de

amarre

Tipicas

posiciones de

pilotes guía

El punto de corte para todos los pilotes guía y de amarre será al menos 1,2m sobre el mayor nivel del agua.

min

. 1,2

m

Cono

Mayor nivel

Pilote

Fondo

Nota: La determinación de la mayor altura del nivel debe considerar, marejadas, olas de tormentas, deshielos, etc. Todos los pilotes se cubrirán con conos terminados en punta aguda para evitar anidaje de pájaros

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d Fondeo por anclaje El sistema completo podrá fondearse usando anclas formadas por muertos o anclas atornilladas al fondo y unidas a las estructuras por medio de cadenas, cuerdas sintéticas o cables elásticos. Los cables deberán cruzarse bajo las pasarelas. La capacidad de retensión de las anclas al fondo marino deberá ser demostrada considerando el tipo de suelo y diferentes niveles de profundidad por efecto de cambio de niveles. Se deberá proveer de un sistema para mantener los cables siempre con la tensión proyectada.

CABLES DEBEN MANTENERSE

BAJO TENSION PARA

MANTENER LAS ESTRUCTURAS

FLOTANTES EN POSICION

ESTABLE

NIVEL ALTO

MUERTO

FONDO

NIVEL BAJO

2 Cargas a Peso Muerto (PM) Los pesos de toda la estructura, cubiertas, uniones, flotadores, y todos los componentes permanentemente fijados a ellas como, barandas, bombas, equipamientos, extintores, mangueras de incendio, pedestales, pasarelas basculantes, basureros, etc., serán incluidos como Peso Muerto. El peso de las maderas se asumirá en un mínimo de 550 Kg/m3 El francobordo bajo el peso muerto solamente, deberá ser al menos 360mm y un máximo de 600mm. Deberá ser suficiente para evitar que las defensas y elementos que cuelgan entren en contacto con el agua donde flotan. b Peso Vivo (PV) Suficiente flotación será prevista para soportar una carga viva uniformemente distribuida de 120kg/m2 en todas las pasarelas flotantes o un peso concentrado de 180 Kg en cualquier punto. Estas cargas de diseño no necesariamente se aplicaran simultáneamente. Cuando el ancho de las pasarelas flotantes excedan el mínimo ancho especificado anteriormente la carga viva uniforme podrá reducirse cono sigue: PVUD + 20% - 8x (ancho real/ancho mi – 1) En ningún caso PV podrá ser reducido de menos de 60kg/m2. El francobordo bajo peso muerto y peso vivo combinados no podrá ser menos de 200mm. En los fingers el peso vivo sería de solo 70kg/m2.

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12

max

0,6

m

min

0,3

6m

Francobordos con PM

min

0,3

m

Francobordo con PM+ PVUD o PP

PP 180Kg

PVUD 120 Kg/m2

15% reserva

flotación

Resumen: PM = min. FB = 360mm = máx. FB = 600mm PM + PVUD = min. FB = aprox. 300mm PM + PP = min. FB = aprox. 300mm Donde: FB = Francobordo PM = Peso Muerto PVUD = Peso Vivo Uniformemente Distribuido de 120kg/m2 PP = Peso Puntual aplicado a un costado del muelle. min. 180kg. Carga de malecones y muelles fijos de acceso a muelles flotantes min. 200kg/m2 Calculo estructural de la viga resistente Para definir el modulo resistente de la sección de la viga que apoyada sobre los flotadores soporta su propio peso, la cubierta con todos sus accesorios (PM) y el PV de diseño, se debe considerar al paso de una ola en que la estructura por reacción de los flotadores se someta a la peor situación. Para considerar la peor hipótesis suponemos:

Que el tramo de muelle considerado para el cálculo es aquel de un modulo sin uniones flexibles en sus extremos.

Que la ola tendrá una extensión similar pero no mayor, a la mayor distancia entre los flotadores de los extremos del tramo de modulo de muelle determinado.

Que la ola pasa a lo largo del eje longitudinal del muelle.

Que la altura de la ola no será mayor al doble de la reserva de flotación que sobra en la situación de carga viva (PM+PV). Mayor altura 0,5m. (alturas mayores solo sobrepasarán la cubierta (y flotadores) e inclinarán la viga, sin efecto en las reacciones verticales de los flotadores (apoyos).

Que la viga se encuentra simplemente apoyada sobre las reacciones de las crestas de la ola. Como la sumatoria de las fuerzas ascendentes siempre equivalen al peso del conjunto, se podrán considerar apoyos intermedios por las reacciones verticales de flotadores intermedios.

Solo se consideraran los elementos continuos de acero.

En el sentido transversal los efectos del paso de olas son mínimos.

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Flotadores El sistema de flotación es el más importante en un sistema de muelles flotantes. Cualquier tipo de flotador utilizado deberá cumplir con los siguientes requisitos mínimos Duración mínima 10 años A prueba de Impactos No afectar ni ser afectado por el medio ambiente No absorber agua más allá de lo aceptable Estar fabricado de elementos a prueba de contaminantes (hidrocarburos y otros) Si se fabrican de polietileno por el proceso de roto moldeado, se usara polietileno virgen (no reciclado) de mínimo 4mm de espesor, rellenos de un alma de poliestireno expandido de densidad media de 20 a 30 Kg. /m3 expandido in situ. Otro material similar podrá ser considerado. Este material será de tipo celdas cerradas estancas para evitar una absorción de agua mayor a 4% en caso de avería. Los flotadores se deberán entregar con certificados de control de calidad de alguna entidad reconocida.

Relleno de

material no

absorvente

Carcasa de

material

resistente

Los flotadores de hormigón reforzado liviano deberán cumplir con los mismos requisitos mínimos y estar rellenos de un material no absorbente con características similares al descrito anteriormente. c Cargas Laterales c.1 Las cargas de vientos sobre áreas proyectadas de embarcaciones en los sitios de amarre y sobre las estructuras flotantes son generalmente las principales y no será menos de 75kg/m2. Al analizar el sistema por cargas laterales se debe comprobar en dos direcciones de viento; Paralelo y Perpendicular a las pasarelas principales, escogiendo la mayor. Al calcular la carga de viento paralelo a una línea de embarcaciones, las que se encuentran ubicadas detrás de las desprotegidas de la primera línea, se asumen recibir solo un 20% de la presión que se aplica a las primeras.

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VIENTO PARALELO

A ARBOL

VIENTO PERPENDILULAR

A ARBOL

AREA PROYECTADA

PERPENDICULAR A EJE

AREA PROYECTADA

PARALELA A EJE

c.2 Las cargas de corrientes serán calculadas a base de la dirección e intensidad prevaleciente de la mayor corriente registrada. c.3 Las cargas debido a olas serán calculadas a base de la ola máxima esperable en la ubicación de las estructuras flotantes. Ya sea causada por la ola significativa mas alta impactando sobre los obras de abrigo o la ola máxima de viento que se podría levantar dentro del puerto, cualquiera sea la mayor. c.4 Las cargas laterales sobre los fingers deben considerar la utilización de pilotes guía o no en sus extremos. A los fingers sin pilote debe aplicarse la carga en el extremo libre. A los fingers con pilote en el centro de su extensión.

Pilote

c.5 Las cargas de impacto de embarcaciones se estimaran en base a la eslora, peso y velocidad de impacto de una embarcación de diseño. Lo siguiente será considerado valores mínimos y deberán ser ajustadas hacia arriba para corresponder las condiciones reales. Impacto = E.C. (Energía Cinética) = ½ Wv2/g (ft#) Donde: g 0 32.2 ft/sec2 v = Velocidad de la embarcación (ft/sec) no usar menos de 1Ft/sec W = Peso de la embarcación (lbs) Para embarcaciones deportivas: W min. = 12LxL Para embarcaciones comerciales: W min. = 25LxL Donde L = Eslora total (LOA) en ft

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3 Pasarelas Basculantes (articulada) Deben soportar un peso vivo mínimo de 200kg/m2 Las barandas se diseñaran para 3kg/m lineal. La carga transmitida desde una pasarela articulada apoyada sobre una estructura flotante debe ser calculada a base de 100kg/m2 aplicada en toda la superficie de la pasarela basculante. Ancho recomendado de pasarelas basculante; 1,2m libre entre barandas. Nunca menos de 1m. La altura de las barandas no menos de 1m y no más de 1,15m. Inclinación de Pasarelas articuladas: Aguas Costeras 3:1 máximo en 0.00 NRS o mayor 2,5:1 bajo 0.00 NRS Aguas Interiores 3:1 al menos el 90% del tiempo 2,5:1 en no más del 10% del tiempo

min 1m - max 1,2m

min

1m

- m

ax1,

5m

3:1

o 2,

5:1

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Servicios Especiales (Opcional) a Pedestales y servicios canalizados Todas las líneas de fluidos en estructuras flotantes se instalaran de tal forma a asegurar la máxima protección de las mismas y desgaste mecánico o daño. Ninguna línea será fijada sobre la cubierta en estructuras flotantes Ninguna línea, conductos, cajas de empalme y otras partes del sistema será instalado a menos de 150mm sobre la línea de agua, bajo las condiciones de PM y no menos de 50mm con PM + PV.

min

150

mm

Fluidos canalizados

PM

min

50m

m

Fluidos canalizados

PM + PVcanaleta

b Servicios de agua Todas las cañerías o mangueras de agua en estructuras flotantes estarán provistas en el extremo de tierra firme con elementos anti sifón. Una llave estándar para manguera de ¾” será provista para cada 2 sitios de amarre y entregaran agua a no menos de 40psi (2,8kg/cm2) b.1 Obligatorio (si se instala servicio de agua) Carreteles y mangueras y para combate a incendios deberán proveerse en suficientes locales para asegurar que todas las estructuras flotantes y embarcaciones sean alcanzadas. Las mangueras se guardaran en cajas de colores normalizados (rojo a amarillo). En ellas se incluirá un extinguidor de polvo seco, 20m de mangueras de incendio y pitón estándar, con acoplamiento por válvula manual a una línea de agua que proporcione al menos 150lt/min a un mínimo de 3kg/cm2 de presión. La manguera deberá estar permanentemente conectada a red seca de 2 ½” bajo cubierta.