DIQUES EN TALUD •
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Rompeolas. Provocan la rotura del oleaje al desestabilizar el movimiento ondulatorio. Formados por materiales sueltos protegidos por bloques naturales naturales o artificiales Antecedentes. Etapas: - Artesana Artesanal.l. Exper Experienc iencia ia (500aC (500aC – XIX) - Det Determin erminíst ística. ica. Primeras Primeras formulac formulaciones iones - Probabi Probabilís lística. tica. Bases Bases de de datos datos Estadística
DIQUES EN TALUD •
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Aspectos fundamentales - Estabilidad Estabilidad del del paramento paramento exterior exterior - Altura Altura de coro coronac nación ión Estudio de los materiales por el gran volumen necesario Desventajas - taludes taludes muy muy tendidos tendidos (2H:1V) - ocupan mucho mucho espacio espacio (hasta (hasta 200m en la base) base) - problemas problemas medioambien medioambientales tales - profundidad profundidades es mayore mayoress de 20 metros metros
DIQUES EN TALUD •
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Aspectos fundamentales - Estabilidad Estabilidad del del paramento paramento exterior exterior - Altura Altura de coro coronac nación ión Estudio de los materiales por el gran volumen necesario Desventajas - taludes taludes muy muy tendidos tendidos (2H:1V) - ocupan mucho mucho espacio espacio (hasta (hasta 200m en la base) base) - problemas problemas medioambien medioambientales tales - profundidad profundidades es mayore mayoress de 20 metros metros
ELEMENTOS DE UN DIQUE EN TALUD •
Núcleo: todo-uno de cantera cantera compactado impermeable a la energía pero permeable al agua
ELEMENTOS DE UN DIQUE EN TALUD •
Manto principal - soporta el oleaje - bloques alternos aleatorios o concertados - escollera natural, bloques de piedra o piezas artificiales
ELEMENTOS DE UN DIQUE EN TALUD •
Manto principal
ELEMENTOS DE UN DIQUE EN TALUD •
Filtros - entre el núcleo y el manto principal - función: evitar el lavado del núcleo. Puede haber más de una capa - los elementos de una capa no deben introducirse en la superior P2/P1 >= 1/20
ELEMENTOS DE UN DIQUE EN TALUD •
Manto secundario o interior - función: resistir el oleaje en la parte abrigada en caso de rebase - dimensionamiento igual al primer filtro
ELEMENTOS DE UN DIQUE EN TALUD •
Berma de pie - función: protege el pie del manto principal de la erosión del fondo - en profundidades importantes - para evitar socavación filtro o profundizar el manto dentro del terreno
ELEMENTOS DE UN DIQUE EN TALUD •
Berma de coronación - parte superior del manto principal(mismos materiales) - a mayor anchura mayor disipación de energía y menor rebase
ELEMENTOS DE UN DIQUE EN TALUD •
Espaldón - parte más alta normalmente de hormigón en masa - función: acceso al dique para repararlo - disminuye el rebase
CLASIFICACIÓN DE DIQUES EN TALUD •
Por la clase de material – – –
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Por su colocación – – –
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Escollera natural (6 – 8t) bloques de piedra natural o artificiales mixto: escollera cubierta de bloques artificiales Arrojados Colocados arrimados
Por su la forma de los bloques artificiales – –
Bloques paralelepipédicos Tetrápodos
MANTO PRINCIPAL •
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ELEMENTOS Si resisten por gravedad - escollera hasta 8 t - paralelepípedos de piedra natural - paralelepípedos de hormigón en masa Si resisten por rozamiento - bloques artificiales enganchados unos a otros Se colocan en dos capas de espesor: e = 2·D50
MANTO PRINCIPAL
MANTO PRINCIPAL •
Escolleras naturales –
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Piedras grandes sin forma definida Entre 500 y 8.000 kilogramos (0,05 – 80 kN) Talud = F(tamaño). Cotgα =1,5 – 3,5
Bloques de piedra. Entre 8t y 30t Bloques de hormigón. –
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Menor densidad mayor volumen Proporción entre sus dimensiones
MANTO PRINCIPAL •
BLOQUES ARTIFICIALES –
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Ejemplo: 1x1x1,25l
DOLOS frágiles dos capas
MANTO PRINCIPAL •
TETRAPODOS dos capas aleatorias
MANTO PRINCIPAL •
ACROPODOS - mayor volumen una capa - propagación rápida de averías
MANTO PRINCIPAL •
CORE – LOC - similar al anterior pero más esbelto - propagación rápida de averías
MANTO PRINCIPAL •
COMPARACIÓN ENTRE FORMAS Puerto de San Francisco Igual hormigón Igual altura ola
DIMENSIONAMIENTO DIQUES EN TALUD Averías: se considera avería si X% de bloques se han desplazado una distancia igual a D50 Fallo rígido Fallo gradual
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DIMENSIONAMIENTO DIQUES EN TALUD • •
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Fallo: si la estructura está fuera de servicio Estados límites - E.L. servicio: se puede reparar - E.L. operativo: temporalmente fuera de servicio - E.L. últimos: estructura fuera de servicio 16 situaciones ROM - para ELU: define la probabilidad de fallo - para ELO: porcentaje límite de operatividad - para ELS : da recomendaciones
DISEÑO FUNCIONAL Funcionamiento Servicio Flujo del Oleaje sobre o a través del dique Variables a tener en cuenta: - ascenso – descenso - reflexión - transmisión - rebase •
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ASCENSO - DESCENSO •
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Mide el ascenso/descenso del agua sobre el talud Dependerá de los parámetros del oleaje y del dique Ru y Rd = f (H, L, T, θ, μ, α, manto) Para un manto y oleaje perpendicular al dique Y = f (H/Lo, α) f (Iro) Nº Iribarren
ASCENSO - DESCENSO LOSADA – GIMÉNEZ CURTO •
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Ascenso Ru = Descenso Rd =
REFLEXIÓN •
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Aumento de altura de ola problemas estructurales y de altura del dique Regular: KR = Hmor/Hmoi Experimentación = GODA
REFLEXIÓN •
Oleaje regular y talud rugoso: Seeling
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Oleaje irregular y talud rugoso: Van der Meer
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sop=Hs/Lop Tp = 1,2 Tm
TRANSMISIÓN •
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La transmisión de la energía del oleaje a la zona abrigada se produce - rebase por la coronación - a través del macizo poroso - por difracción en los extremos Si hay rebase se desprecia la transmisión a través del dique Coeficiente T: Relación entre energía transmitida e incidente.
TRANSMISIÓN •
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POR REBASE Influencia del francobordo y Hs Francobordo: altura entre coronación y NWS Para diques en talud rebasables y sumergidos - Núcleo permeable - Núcleo impermeable Rango validez: 0,075 < T < 0,8 B/Hs < 8
TRANSMISIÓN •
Diques rebasables y gran anchura (Van Deer Mer et al.) B/Hs > 12 –
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Diques no rebasables: Tetrápodos - T = 1 / (1 + (r/Ir))2 ; r = 1,48 · (Bs/D)0,66 Rango de validez:
0,05 < H/L < 0,068 3,37 < Bs/D < 8,5 0,069 < h/L < 0,24
REBASE •
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Caudal de agua que supera al dique por cualquier razón Daños en la zona abrigada En ocasiones es deseable Caudal tolerable depende de - estabilidad de coronación - estabilidad del talud secundario - posibilidad de daños graves
REBASE
REBASE •
Caudal medio
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Aproximación de Van der Meer
Ru: ascenso producido por la ola superada un 2% F : Francobordo Hs: altura de ola significante
CÁLCULO ESTRUCTURAL MANTO PRINCIPAL •
Fuerzas actuantes sobre un bloque en un talud α: - fuerza del oleaje desestabilizadora, Fp - peso sumergido. Estabilizador, Ws - rozamiento entre bloques, estabilizador, Fr
Rotura franca
Rotura falsa
CÁLCULO ESTRUCTURAL MANTO PRINCIPAL •
Fuerza del oleaje H = K₁ V² = K₂ (P/ γw) = K₂(Fp/D²γw) Fp = K₃·γw·D²·H
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Peso sumergido Ws = K₄·D³·(γs-γw) Fuerza de rozamiento Fr = tgØ · Ws · cos α
CÁLCULO ESTRUCTURAL •
MANTO PRINCIPAL Número de estabilidad o de Hudson
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Función de estabilidad =
CÁLCULO ESTRUCTURAL •
MANTO PRINCIPAL 1 – Fórmula de Losada y Giménez-Curto
Iro = 2,654 · tanα A,B; Coeficientes experimentales Iro = 2,654 · tanα Hic = H50 Al ser 50/N=1/n aplicar Rayleigh (tabla tema 2).
RAYLEIGH n
H1 /n/ H rms
500
2.680
200
2.503
100
2.359
50
2.206
40
2.157
30
2.085
25
2.042
20
1.984
10
1.800
5
1.591
3
1.416
CÁLCULO ESTRUCTURAL MANTO PRINCIPAL
CÁLCULO ESTRUCTURAL •
MANTO PRINCIPAL Valor de ψ para bloques paralelepipédicos
CÁLCULO ESTRUCTURAL •
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MANTO PRINCIPAL 2 – Fórmula de Hudson
KD: coeficiente de estabilidad. Depende de: - tipo de rotura oleaje - nivel de avería - colocación y tipo de piezas - porosidad, escala … H = H1/10 H1/10 = 1,271 · Hs
CÁLCULO ESTRUCTURAL MANTO PRINCIPAL
CÁLCULO ESTRUCTURAL •
MANTO PRINCIPAL Para diferentes niveles de avería (Hudson)
CÁLCULO ESTRUCTURAL •
MANTO PRINCIPAL 3 – Fórmula de Van der Meer •
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Fórmulas distintas para escollera y para otros Introduce las siguientes variables: S: índice de daños (S =2) Nº de Iribarren Ir Lo para Tm Duración del temporal N olas Porosidad P
CÁLCULO ESTRUCTURAL
CÁLCULO ESTRUCTURAL MANTO PRINCIPAL •
ESCOLLERA - rotura por volteo z < z,crítico
- rotura por colapso z > z, crítico
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CUBOS H
(6,7
0, 4 N od
H 1) s
0 ,1
CÁLCULO ESTRUCTURAL MANTO PRINCIPAL •
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TETRAPODOS
ACROPODOS Nod = 0 Ya que no se permite el inicio de averia CORE LOC Hudson
CÁLCULO ESTRUCTURAL NÚCLEO •
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Debe: - amortiguar energía del oleaje en construcción - soportar los mantos - transmitir esfuerzos al fondo Anchura y altura = f(espaldón, ejecución dique) Granulometría continua Pesos Entre 1 y 100 kg, debiendo máximo del 10% menor de 1 kg máximo del 5% mayor de 100 kg
CÁLCULO ESTRUCTURAL MANTO SECUNDARIO •
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Debe - funcionar como filtro - tener rozamiento entre capas Dos capas: sus pesos serán intermedios entre el manto principal y el núcleo Condición de filtro W50/w50 < 15
CÁLCULO ESTRUCTURAL •
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MANTO SECUNDARIO Rozamiento: menor cuanto mayor es la relación de pesos
Regla de buena práctica
CÁLCULO ESTRUCTURAL •
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BERMA INFERIOR A partir del descenso del oleaje Rd Anchura = tres piezas del manto principal Fórmula de Gerding
CÁLCULO ESTRUCTURAL ESPALDÓN Fotos espaldon •
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Debe: - reducir el rebase - impermeabiliza el núcleo - reduce el número de materiales sueltos - dar accesibilidad al dique Las olas no deben romper en voluta o descrestamiento –
Número de Iribarren mayor de 3.
CÁLCULO ESTRUCTURAL •
Fuerzas actuantes - deceleración del frente de onda presión dinámica horizontal Pd - descenso de masa de agua presión pseudohidrostática vertical Pn
CÁLCULO ESTRUCTURAL ESPALDÓN Presión dinámica en la zona expuesta Pd = α · ρ· g · s s = H₁ · (1- Ac/Ru) α = 2,9 ((R u/H₁) ·cosβ)² Ac=F(francobordo)
CÁLCULO ESTRUCTURAL Presión dinámica en la zona expuest esta Pd = α·ρ·g·s Presión dinámica en la zona protegida protegida Pd = λ·α·ρ·g·s λ es función de B / L s = H₁ · (1- Ac/Ru) α = 2,9 ((Ru/H₁ )·cosβ)² B = anchura berma L = longit longitud ud onda onda en el dique dique
CÁLCULO ESTRUCTURAL ESPALDÓN Presión pseudohidrostática
Siendo μ función de H:altura de ola L:Long. onda en dique B: ancho berma Ie: lado equivalente piezas
CÁLCULO ESTRUCTURAL ESPALDÓN Subpresiones debidas a la presión dinámica: triangular de 0 a λ·Pd debidas a la presión pseudohidros pseudohidrostática tática trapezoidal trapezoidal de Pa a Ph (Zb) •
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Valor de Pa
CÁLCULO ESTRUCTURAL •
ESPALDÓN Coeficiente de seguridad - seguridad al deslizamiento
- seguridad al vuelo
MORRO (extremo del dique) •
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Esfuerzos diferentes al resto del dique En talud: al estar en la bocana restan espacio Vertical: Más seguros pero más costosos. Se debe cimentar a profundidad mayor de 4H y transmiten más carga al terreno Se recomienda que el peso de las piezas sea superior en un 50% al peso del resto del manto principal
PROCESO CONSTRUCTIVO ACTIVIDADES PREVIAS •
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Reconocimientos batimétricos Reconocimientos geológico-geotécnicos Climas marítimos y meteorológicos –
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Dirección, periodo y alturas del oleaje Direcciones y velocidades de corrientes y viento
Umbrales de riesgo. Protocolos –
Definir los daños relacionados con las probabilidades de alturas de ola y asignar la acciones a realizar (alarmas, desalojos…)
PROCESO CONSTRUCTIVO MATERIALES •
Diques: Gran demanda de materiales: todouno, escolleras, bloques, hormigones…
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Canteras: –
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Localización con material adecuado Transporte según distancia Control de calidad en la cantera
Bloques artificiales: –
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Explanada amplia cerca del dique Tiempo de curado
PROCESO CONSTRUCTIVO CIMENTACIÓN •
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Distancia entre el fondo de excavación y la cota inferior del núcleo Debe aguantar las cargas que transmite la base del dique Excavación más o menos profunda Sustitución del terreno si hace falta Consolidación del terreno
PROCESO CONSTRUCTIVO COLOCACIÓN NÚCLEO Y MANTOS •
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Existen partes del dique desprotegidas respecto al oleaje durante mucho tiempo Ejecución casi simultanea de núcleo y mantos. Según el clima marítimo, intervalos de parada Terraplenes sucesivos con taludes naturales Limitar la altura del frente –
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heq < 15m heq = hem + 0,75 · hsum
PROCESO CONSTRUCTIVO COLOCACIÓN NUCLEO Y MANTOS
PROCESO CONSTRUCTIVO COLOCACIÓN NUCLEO Y MANTOS •
Equipos para colocación marítima –
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Gánguiles con apertura de fondo: Núcleo Gánguiles de vertido lateral : Vertido más exacto Pontonas o barcazas: Mantos
Colocación: –
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Espesores de tongada menor a 5 metros Arrojados, Arrojados con buzo, Colocados Control de partículas y taludes
PROCESO CONSTRUCTIVO COLOCACIÓN NUCLEO Y MANTOS
PROCESO CONSTRUCTIVO COLOCACIÓN NUCLEO Y MANTOS •
Equipos para colocación terrestre –
Núcleo •
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Mantos •
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Camiones Bulldozer retroexcavadora Refino de taludes con ayudas de retros o gánguiles Grúas
Longitud entre capas = 2 días En 7 días (previsión clima), dique protegido
PROCESO CONSTRUCTIVO PREVENCIÓN DAÑOS •
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Anchura y cota de avance según clima Previsión de Hs que producen daños no admisibles en cada capa (boyas). Protocolos de actuación Acopios de escolleras Previsión de rebases (equipos y personas) Morros de invernada Acciones provisionales en el interior del dique
