UNIVERSIDAD POLITECNICA DE MADRID ESCUELA TECNICA SUPERIOR DE INGENIEROS DE CAMINOS, CANALES Y PUERTOS

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1 UNIVERSIDAD POLITECNICA DE MADRID ESCUELA TECNICA SUPERIOR DE INGENIEROS DE CAMINOS, CANALES Y PUERTOS DEPARTAMENTO DE INGENIERIA Y MORFOLOGÍA DEL TERRENO SOBRE LA RESPUESTA ESTÁTICA DE SUELOS FINOS BLANDOS BAJO DIQUES VERTICALES TESIS DOCTORAL MANUELA CARREIRO POUSADA Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos MADRID, 2007

2 UNIVERSIDAD POLITECNICA DE MADRID ESCUELA TECNICA SUPERIOR DE INGENIEROS DE CAMINOS, CANALES Y PUERTOS DEPARTAMENTO DE INGENIERIA Y MORFOLOGÍA DEL TERRENO SOBRE LA RESPUESTA ESTÁTICA DE SUELOS FINOS BLANDOS BAJO DIQUES VERTICALES TESIS DOCTORAL MANUELA CARREIRO POUSADA Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos DIRECTORES DE TESIS: D. CARLOS OTEO MAZO Doctor Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos D. PABLO DE LA FUENTE MARTÍN Doctor Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos MADRID, 2007

3 TESIS DOCTORAL SOBRE LA RESPUESTA ESTÁTICA DE SUELOS FINOS BLANDOS BAJO DIQUES VERTICALES Por: Manuela Carreiro Pousada Ingeniero de Caminos Canales y Puertos Directores de Tesis Dr. Ing. Carlos Oteo Mazo Dr. Ing. Pablo de la Fuente Martín TRIBUNAL CALIFICADOR Presidente Dr. D. Vocales: Dr. D. Dr. D. Dr. D. Secretario: Dr. D. Acuerda otorgarle la calificación de Madrid, de de 2007

4 Dedicado a mis padres Erundino y Judith, y a Luis "Nunca consideres el estudio como una obligación, sino como una oportunidad para penetrar en el bello y maravilloso mundo del saber" ALBERT EINSTEIN Después de escalar una montaña muy alta, descubrimos que hay muchas otras por escalar NELSON MANDELA

5 Tesis Doctoral AGRADECIMIENTOS En primero lugar, agradezco a mis Directores de Tesis D. Carlos Oteo y D. Pablo de la Fuente. A ellos quiero expresar mi profunda gratitud por la dedicación que me dispensaran al transmitirme muchos de sus conocimientos y experiencia que fue fundamental para mi crecimiento científico. Al Profesor D. Carlos Oteo mi reconocimiento también por su permanente apoyo y estimulo, además de sus importantes consejos y sugerencias, que han sido de gran valía para la realización y conclusión de esta investigación. Al Profesor D. Pablo de la Fuente agradezco también su indispensable asesoramiento en cada paso de mi aprendizaje de las herramientas de elementos finitos. A la empresa Dragados por la financiación económica de este trabajo dentro del proyecto de investigación Respuesta dinámica del terreno bajo acciones del oleaje en cajones fondeados sobre suelos blandos y, especialmente, a D. José Polimón, D. Germán Burbano y D. Pedro Sola por su importante apoyo. A las Fundaciones Agustín de Betancourt y Entrecanales por proporcionarme financiación durante el desarrollo de la tesis. También quiero expresar mi agradecimiento a D. Marcelo Burgos Teruel, de la Autoridad Portuaria de Valencia, por su colaboración en esta investigación y por el permiso para facilitar datos de sus obras. También quiero agradecer a la colaboración prestada directamente por la U.T.E. Muelle del Este, especialmente a D. Ignacio Arjona Morell, director general de obra civil de SACYR, y a D. Álvaro Marchesi Alcobeo y D. José Miguel Gimeno. Al Profesor D. Antonio Soriano, por el indispensable apoyo y al Profesor D. Claudio Olalla, por su colaboración. Al Secretaría del Departamento de Ingeniería y Morfología del Terreno de la E. T. S de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de Madrid, especialmente a José Maria Herrera y Maria del Carmen Lacalle, por sus atenciones. Manuela Carreiro Pousada IV

6 Tesis Doctoral Al Profesor D. José Estaire, por su gran ayuda en la primera fase de la tesis, cuyos comentarios y enseñanzas me han guiado en el comienzo de mi trabajo. Al Dr. Gustavo Armijo y a D. Alejandro Segundo, de Geocisa, por los datos prestados sobre columnas de grava en el mar. Al Profesor D. Vicente Negro, por su especial colaboración, disponibilidad y aportación de conocimientos relacionados con los diques y a los profesores D. Pedro Fernández y D. Ovidio Varela por su atención. Me gustaría agradecer también a Conchita García e Isidro Fernández, de la biblioteca de la E.T.S.I. Caminos, Canales y Puertos y a Encina Polo, de la biblioteca del CEDEX por el aporte bibliográfico que ambas instituciones me han proporcionado. Me gustaría mencionar también los miembros del Laboratorio de Geotecnia de la Escuela de Caminos de Madrid: Valentín Bella, Pachi Muñoz y Mateo Arroyo, así como mis compañeros y amigos del laboratorio Carola Sanhueza, Silmara de Assis, Miguel Martín, Rafael Jiménez y también a mis nuevos compañeros de laboratorio Daniel del Olmo y Hernán Patiño. A todos gracias por el apoyo. Por su simpatía y compresión, a mis compañeros y amigos de otros departamentos de la Escuela de Caminos y del CEDEX: Silvia García, Diego Fernández, Mariana Manelli, Cristina Tello, Els Claes, Javier Rodríguez, Álvaro Ridruejo, Claudio García, Francisco Calvo, Fernanda Defant, Patricio Padilla, Ariel Espeche, Francisco Riquelme, Roberto Ortega, Daniel Iglesias, Damon Afkari, Beatriz Sanz, Fernando García, Irene Revelo, Diego Manzanal, Cristina de Santiago y Jesús Manzanas. También me gustaría expresar mi agradecimiento a mis amigos Goran y Svetlana, por su especial atención. Por último, un agradecimiento muy especial a mi padre Erundino Pousada, por su apoyo incondicional y gran ayuda en los momentos más difíciles, a pesar de la distancia. A mi madre Judith por su importante incentivo y cariño. A Luis, por su ayuda, paciencia, ánimo y cariño. Manuela Carreiro Pousada V

7 Tesis Doctoral RESUMEN Actualmente, en ámbitos portuarios en España siempre surgen necesidades de hacer obras cada vez más grandes que se apartan de la costa, tanto para conseguir el atraque de buques de mayor calado como para alejar las labores de carga y descarga del ambiente urbano propiamente dicho. Esto hace que la solución de diques verticales (mediante cajones prefabricados de hormigón armado, que se llevan flotando hasta su posición definitiva, en la que se fondean) se venga utilizando cada vez más para permitir el atraque de buques y la contención de rellenos para la obtención de plataformas superficiales. Los suelos existentes en el ámbito portuario suelen presentar resistencia a corto plazo muy baja y ser muy compresibles, además de presentar posibilidades de drenaje muy lentas, lo que conduce a una generación muy lenta de asientos, bajo carga constante, asociada a la disipación de presiones intersticiales que son generadas por las cargas aplicadas. Además, en las obras offshore y portuarias, se necesita frecuentemente el refuerzo del terreno. En primer lugar, debido a que los suelos en los fondos marinos presentan problemas de resistencia y también, por la necesidad cada vez mayor de evitar el dragado y la colocación de grandes cantidades de sedimentos que pueden contaminar. El objetivo principal de esta tesis es analizar el comportamiento estático de diques verticales apoyados en suelos finos blandos sometidos a la acción del oleaje. Este objetivo se divide en dos vertientes: la primera es un análisis sin tratamiento y la segunda es estudiar la respuesta de los diques mediante un tratamiento con columnas de grava. Para alcanzar los objetivos propuestos se han realizado los siguientes pasos: Manuela Carreiro Pousada VI

8 Tesis Doctoral Recopilación bibliográfica de las presiones equivalentes del oleaje en diques verticales, así como una recopilación de la carga de hundimiento, estabilidad al deslizamiento y vuelco. Elaboración de un estado del arte sobre los procesos de ejecución de columnas de grava en el mar y de sus métodos de cálculo. Comparación de resultados de análisis de estabilidad según métodos de equilibrio límite y con un código numérico de elementos finitos, con el fin de conocer el alcance del coeficiente de seguridad que se emplea en estos últimos métodos. Análisis numérico de los asientos y del coeficiente de seguridad de los diques verticales apoyados en suelos finos blandos sometidos a la acción del oleaje sin intervención de ningún tratamiento del terreno, mediante el método de los elementos finitos, utilizando el modelo de suelo con endurecimiento plástico (hardening soil model), variando las propiedades resistentes del terreno, la altura de la escollera de apoyo y la anchura del cajón. Aplicación del tratamiento con columnas de grava en los suelos blandos bajo diques verticales sometidos a la acción del oleaje, con el objeto de estudiar tanto los asientos como el coeficiente de seguridad, mediante el método de los elementos finitos, considerando un modelo de suelo con endurecimiento plástico (hardening soil model). Comparaciones de los resultados de las simulaciones numéricas con y sin tratamiento del terreno. Verificación de la metodología empleada, comparando los resultados obtenidos mediante el método de los elementos finitos con los medidos con la instrumentación de campo en un caso real. Manuela Carreiro Pousada VII

9 Tesis Doctoral La metodología adoptada incluye las siguientes etapas: Determinación de los esfuerzos procedentes del oleaje sobre los cajones. Evaluación de la resistencia al corte del terreno de apoyo de los cajones a lo largo del tiempo, considerando el proceso de consolidación. Análisis de la estabilidad a lo largo del tiempo, evaluando asentamientos y coeficientes de seguridad, teniendo en cuenta las fases de construcción. Estudio de la posible mejora del comportamiento del terreno, considerando un tratamiento mediante columnas de grava. Control del comportamiento de una obra real y comparación con la metodología propuesta mediante simulaciones con y sin ajuste de parámetros. Para simular el caso real tridimensional con columnas de grava distribuidas en una malla triangular en el programa de elementos finitos Plaxis en 2D con la hipótesis de deformación plana, se ha adoptado dos tipos de métodos en este modelo bidimensional. Estos dos métodos consisten en transformar filas de columnas de grava en pantallas equivalentes mediante los criterios de rigidez EI (rigidez transversal) y EA (rigidez axial). Entre los resultados y aportaciones más importantes obtenidas en esta tesis, cabe señalar los siguientes: Con relación a las diversas herramientas para la evaluación de la estabilidad, se ha visto la conveniencia de utilizar el método de los elementos finitos respecto a los clásicos de equilibrio límite, porque, además de permitir simular las diversas fases de obras con geometrías complejas, tiene en cuenta las condiciones de deformación y la evolución de las presiones efectivas y las variaciones de las propiedades del terreno. Manuela Carreiro Pousada VIII

10 Tesis Doctoral Los coeficientes de seguridad en las simulaciones con tratamiento empleando el método de rigidez equivalente EI son algo superiores a los obtenidos con el método de rigidez equivalente EA, constatando que esta diferencia no sobrepasa el 7%. En las simulaciones de este estudio, después del fondeo y lastrado del cajón, el tiempo de consolidación en el caso con columnas de grava puede llegar a reducirse en un 85% en relación al tiempo sin tratamiento. Se muestra que casi se pasa de unos 6 meses, en el caso sin tratamiento, a menos de un mes, en el caso con tratamiento. De las comparaciones entre los asientos obtenidos en situaciones con y sin tratamiento, ha sido posible evaluar la eficacia del tratamiento mediante columnas de grava. Después de la consolidación con el peso propio del cajón, la reducción de los asientos con tratamiento en relación al caso sin tratamiento es de un 30 % a 50%, siendo la mayor reducción cuando el suelo es menos resistente. Cuando el oleaje se presenta después de la consolidación, los coeficientes de seguridad de las simulaciones con tratamiento se incrementan aproximadamente en un 13% en relación al caso sin tratamiento. Sin embargo, cuando el oleaje ocurre antes de la consolidación, los coeficientes de seguridad con tratamiento se incrementan en relación al suelo sin tratamiento entre un 30 y 69 %, produciéndose el mayor incremento cuando se trata el suelo menos resistente. Finalmente, con el objeto de validar la metodología propuesta, se han comparado los resultados de las medidas registradas en la instrumentación de campo de casos reales con los de las simulaciones numéricas realizadas con los datos reales de la obra, logrando un buen ajuste. De este modo se ha comprobado la eficacia de dicha metodología para análisis de la estabilidad de los suelos blandos del fondo marino bajo diques verticales, incluyendo la acción del oleaje y el tratamiento del terreno con columnas de grava. Manuela Carreiro Pousada IX

11 Tesis Doctoral ABSTRACT Nowadays, there exists a growing necessity of carrying out the construction of larger structures far to the coast in order to both allow the berth of larger ships and move further away the charge and discharge labors from urban environments. The soils in the surrounding areas of harbours often have a very low short-term resistance, they are very compressible and have a slow drainage capacity. These facts lead to a slow settlement generation. Moreover, in off-shore and harbour constructions, a reinforcement of the soil is often needed, since they are not resistant enough and also to avoid the dredging and the dump of sediments which could entail contamination problems. The main objective of this dissertation is to analyze the static behaviour of soils under vertical breakwaters subject to the influence of wave action. This objective can be splitted in two different parts: the first one is the analysis the mechanical behaviour of soil without any type of treatment; the second task is the study of the effect of a treatment, by means of stone columns, in the response of this type of soils. To achieve the proposed objectives, several tasks have been carried out: A bibliographic compilation of the equivalent static pressures of waves over vertical breakwaters and also of the bearing capacity, and sliding and overturning stability. A bibliographic compilation of the calculation method and the construction process of stone columns in marine areas. Comparison between the results of stability analyses obtained according to limit equilibrium methods and the finite element method. Manuela Carreiro Pousada X

12 Tesis Doctoral Numerical simulation, by means of the finite element method (using hardening soil model), of settlements and the safety coefficient of vertical breakwaters on soft soils with and without a treatment, comparing the results obtained in both cases. Validation of the methodology followed, comparing the results obtained with the numerical simulations to experimental data of a real case. The methodology adopted includes the following steps: Determination of the forces due to the waves over vertical breakwaters. Evaluation of the shear resistance of the soil under vertical breakwaters analyzing its evolution along the time, including the consolidation process. Analysis of the vertical breakwater stability, evaluating the settlements produced and the safety factor taking into account the different construction phases. Study of the improvement in the soil behaviour due to the treatment based on stone columns. Comparison of data obtained in a real construction with the results computed in this dissertation. Manuela Carreiro Pousada XI

13 Tesis Doctoral ÍNDICE AGRADECIMIENTOS RESUMEN ABSTRACT IV VI X 1. INTRODUCCIÓN MOTIVACIÓN DEL ESTUDIO Y ANTECEDENTES HISTÓRICOS IMPORTANCIA DE LOS ASPECTOS GEOTÉCNICOS Y PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA OBJETIVOS Y ALCANCE DE LA TESIS METODOLOGÍA Y PLAN DE DESARROLLO ESTADO DEL ARTE SOBRE MÉTODOS DE ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO EN ROTURA DE DIQUES VERTICALES INTRODUCCIÓN PRESIONES DEL OLEAJE EN DIQUES VERTICALES Generalidades Fundamentos de la teoría de oleaje Presiones de oleaje frente a un dique vertical Fórmula de Hiroi (1919) Fórmula de Sainflou (1928) Fórmula de Minikin (1950) Fórmula de Goda (1974, 1985) Modelo de Goda Extendido (Takahashi, 1994) Aportes de Oumeraci y Kortenhaus (1997) y otros autores CARGA DE HUNDIMIENTO Tipos de rotura de cimentaciones superficiales Teorías de carga de hundimiento en terrenos homogéneos Carga de hundimiento en suelos no-homogéneos y anisótropos Otros tipos de soluciones para carga de hundimiento 73 Manuela Carreiro Pousada XII

14 Tesis Doctoral 2.4. ESTABILIDAD FRENTE AL DESLIZAMIENTO Y VUELCO Generalidades Seguridad frente al deslizamiento Seguridad frente al vuelco TRATAMIENTO DE MEJORA DEL TERRENO CON COLUMNAS DE GRAVA INTRODUCCIÓN EJECUCIÓN DE LAS COLUMNAS DE GRAVA APLICACIÓN DE LAS COLUMNAS DE GRAVA EN OBRAS MARITIMAS CONTROL DE EJECUCIÓN FUNDAMENTOS BÁSICOS DE LA TÉCNICA DISEÑOS EMPLEADOS EN LAS COLUMNAS DE GRAVA MÉTODOS DE CÁLCULO Introducción Método de Priebe (1976, 1978 y 1995) Método de Van Impe y De Beer (1983) EFICACIA DEL TRATAMIENTO MODELIZACIÓN NUMÉRICA DE LA CIMENTACIÓN DE DIQUES VERTICALES SIN TRATAMIENTO DEL TERRENO INTRODUCCIÓN CÓDIGO DE ELEMENTOS FINITOS EMPLEADO EN LA SIMULACIÓN NUMÉRICA Generalidades Tipo de elementos finitos Modelos de comportamiento de los materiales Definición de elementos estructurales CÓDIGO NUMÉRICO BASADO EN LOS MÉTODOS DE EQUILIBRIO LÍMITE METODOLOGÍA DESARROLLADA PARA EL ANÁLISIS DE LA CIMENTACIÓN DE LOS CAJONES BAJO LA ACCIÓN DEL OLEAJE Introducción 129 Manuela Carreiro Pousada XIII

15 Tesis Doctoral Análisis previo del estudio comparativo de los cálculos del coeficiente de seguridad mediante métodos analíticos y numéricos Ganancia de resistencia de la arcilla Implementación de la carga estática correspondiente en la acción del oleaje ANÁLISIS PREVIO DEL ESTUDIO COMPARATIVO DE LOS CÁLCULOS DEL COEFICIENTE DE SEGURIDAD MEDIANTE MÉTODOS ANALÍTICOS Y NUMÉRICOS Introducción Método de análisis de la estabilidad mediante el código Slope basado en la teoría de equilibrio límite Descripción de los casos analizados Análisis de las líneas de rotura Comparación del coeficiente de seguridad de los dos métodos numéricos con el método analítico clásico ANÁLISIS DE ESTABILIDAD MEDIANTE EL CÓDIGO DE ELEMENTOS FINITOS PLAXIS Introducción Geometría Malla de elementos finitos Características de los materiales Condiciones de contorno Presión del oleaje empleada en el código de elementos finitos Fases de cálculo ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS Introducción Análisis de los asientos Análisis del factor de seguridad MODELIZACIÓN NUMÉRICA DE LA CIMENTACIÓN DE DIQUES VERTICALES CON TRATAMIENTO DEL TERRENO INTRODUCCIÓN CÓDIGO NUMÉRICO EMPLEADO EN LA SIMULACIÓN Generalidades 162 Manuela Carreiro Pousada XIV

16 Tesis Doctoral Geometría y malla de elementos finitos Condiciones de contorno Características de los materiales Ganancia de resistencia de la arcilla Presión del oleaje empleada en el código de elementos finitos Fases de cálculo DESARROLLO DE LA METODOLOGÍA PARA LA MODELIZACIÓN DE COLUMNAS DE GRAVA CARACTERÍSTICAS DE LAS COLUMNAS DE GRAVA MÉTODO TEÓRICO DEL CÁLCULO DE COLUMNAS DE GRAVA ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS Introducción Análisis de los asientos de los casos con tratamiento Análisis del factor de seguridad de los casos con tratamiento Comparación de los asientos con y sin tratamiento de columnas de grava obtenidos en las simulaciones del MEF Comparación entre los asientos de las simulaciones del Plaxis con los calculados mediante la teoría de Priebe Comparación de los coeficientes de seguridad obtenidos en las simulaciones del MEF para los casos con y sin tratamiento APLICACIÓN DE LA METODOLOGÍA NUMÉRICA A CASOS REALES DE DIQUES CON COLUMNAS DE GRAVA INTRODUCCIÓN GEOLOGÍA SUCINTA DEL PUERTO DE VALENCIA Geología y geomorfología local Columna estratigráfica tipo PERFIL GEOTÉCNICO DE LAS SECCIONES Introducción Perfil geotécnico de la sección 1 estudiada Perfil geotécnico de la sección 2 estudiada DESCRIPCIÓN DE LAS ETAPAS DE CONSTRUCCIÓN SIMULACIÓN DE CONTRASTE DEL CASO REAL CON TRATAMIENTO MEDIANTE COLUMNAS DE GRAVA 216 Manuela Carreiro Pousada XV

17 Tesis Doctoral Objetivo de la simulación Código utilizado en la simulación numérica Método adoptado en la modelización de las columnas de grava Características y modelización de las columnas de grava Geometrías estudiadas Malla de elementos finitos Condiciones de contorno Características de los materiales Presiones del oleaje empleadas en el código de elementos finitos Fases de cálculo ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS PARA LAS SIMULACIONES DE LAS SECCIONES DEL CASO REAL Introducción Análisis de los asientos en las dos secciones del caso real CONCLUSIONES Y FUTURAS LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN CONCLUSIONES FUTURAS LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN 251 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 253 ANEJOS I. TEORÍAS DE CARGA DE HUNDIMIENTO DE TERZAGHI Y DE MEYERHOF 266 II. EJECUCIÓN Y CÁLCULO DE COLUMNAS DE GRAVA 276 III. MODELO DEL SUELO CON ENDURECIMIENTO PLÁSTICO (HARDENING SOIL MODEL) 308 IV. EVOLUCIÓN DE LAS SOBREPRESIONES INTERSTICIALES EN EL CÓDIGO PLAXIS 316 V. RESULTADOS DE LOS SONDEOS Y PIEZOCONOS 336 Manuela Carreiro Pousada XVI

18 Tesis Doctoral ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1.1: Vista aérea del Puerto de Málaga (ampliado recientemente) 1 Figura 1.2: Dique vertical convencional (U.S. Army Coastal Engineering Research, 1984) 2 Figura 1.3: Diques Verticales: (a) dique vertical de baja banqueta; (b) dique compuesto de alta banqueta; (c) dique compuesto horizontal (Tsinker, 2004) 3 Figura 1.4: Vista general aérea de las alineaciones del Puerto de Barcelona 5 Figura 1.5: Puerto de Tazacorte: A) Dique antes del fallo. B) Dique durante la acción del oleaje. C) Detalle del dique durante la acción del oleaje 6 Figura 1.6: Esquema de los estudios realizados 12 Figura 2.1: Comparación entre los perfiles de ondas de Airy, Stokes y Solitaria (Raudkivi, 1990) 18 Figura 2.2: Secuencia de una ola rompiendo y colisionando con el paramento vertical de un dique 20 Figura 2.3: Diagrama de Hiroi 22 Figura 2.4: Diagrama de presiones de Sainflou 24 Figura 2.5: Diagrama de presiones de Sainflou Modificado 25 Figura 2.6: Diagrama de presiones de Minikin 26 Figura 2.7: Diagrama de presiones de Goda 28 Figura 2.8: Ángulo de ataque de la ola (β) 29 Figura 2.9: Esquema de definición de la presión total horizontal y subpresión total 31 Figura 2.10: Esquema de rotura de Takahashi (1994) 33 Figura 2.11: Esquema de las presiones inducidas por las olas 35 Figura 2.12: Mapa paramétrico de McConnell (1998) 36 Figura 2.13: Comportamiento presión-asiento de una cimentación superficial 38 Figura 2.14: Formas de rotura o hundimiento 40 Figura 2.15: Campos de desplazamientos en los diferentes tipos de rotura: a) general, b) local, c) por punzonamiento. 41 Figura 2.16: Presiones de contacto (con variación lineal), desplazamientos y mecanismos de rotura en función de la excentricidad y de la inclinación de carga. 43 Figura 2.17: Formas de rotura bajo carga excéntrica, según Meyerhof 44 Figura 2.18: Formas de rotura bajo carga inclinada, según Brinch Hansen 44 Manuela Carreiro Pousada XVII

19 Tesis Doctoral Figura 2.19: Áreas efectivas equivalentes de cimentaciones superficiales 54 Figura 2.20: Área efectiva (A*) en función de la excentricidad (e) 55 Figura 2.21: Inclinación de carga y área efectiva de la cimentación 56 Figura 2.22: Inclinación de la base de la cimentación 58 Figura 2.23: Base de cimentación en forma de cuña 59 Figura 2.24: Influencia del nivel freático 60 Figura 2.25: Factores de capacidad de carga para cimientos en la ladera de un talud 61 Figura 2.26: Factores de capacidad de carga para cimientos en la coronación de un talud 62 Figura 2.27: Geometría del talud admitida en las soluciones de Hansen y Vesic. 63 Figura 2.28: Geometría del método propuesto por Soriano et al. (2001) 64 Figura 2.29: Condiciones de variación de propiedades (módulo E y resistencia s ) del suelo con la profundidad: a) homogéneo, b) linealmente heterogéneo y c) estratificado 64 Figura 2.30: Factores de capacidad de carga de suelos cohesivos anisótropos y estratificados 65 Figura 2.31: Valores de N c para suelos cohesivos con incremento linear de resistencia 66 Figura 2.32: Geometría de la bicapa de arcilla de Vesic, con c 1 <c 2 67 Figura 2.33: Rotura por punzonamiento de sistemas bicapa (Tcheng, 1957) 68 Figura 2.34: Modos de ruptura de sistemas bicapa (Hanna y Meyerhof, 1980) 68 Figura 2.35: Factor is para la solución bicapa de Meyerhof y Hanna 70 Figura 2.36: Mecanismo de rotura para bicapa según Soriano et al. (2003) 71 Figura 2.37: Geometría del caso de capa finita sobre base infinitamente rígida 72 Figura 2.38: Mecanismos de rotura y factores de capacidad de carga para φ = 0 74 Figura 2.39: Criterio de rotura de Coulomb y ley de fluencia asociada 76 Figura 2.40: Modos de fallo de un dique vertical 77 Figura 2.41: Comprobación del vuelco plástico (ROM 05, 2005) 82 Figura 3.1: Métodos de tratamiento compatibles con las zonas granulométricas 85 Figura 3.2: Método de la banqueta de grava 88 Figura 3.3: Colchón de materiales de aportación sobre el fondo marino 88 Figura 3.4: Ejecución con tanque superior de grava y alimentación por el fondo 89 Figura 3.5: Método del tanque superior de grava con alimentación por el fondo 90 Figura 3.6: Bomba de gravas con depósito de doble compuerta 91 Figura 3.7: Equipamiento de alimentación por el fondo en funcionamiento (Keller) 94 Figura 3.8: Vista general de ejecución de columnas de grava desde la pontona (Cortesía de Geocisa) 95 Figura 3.9: Vista general de ejecución de columnas de grava desde la pontona 96 Manuela Carreiro Pousada XVIII

20 Tesis Doctoral Figura 3.10: Vibradores en batería (Keller, 2004) 96 Figura 3.11: Detalle de la monitorización de los equipos (Cortesía de Geocisa) 98 Figura 3.12: Salida de registro de parámetros del tratamiento(cortesía de Geocisa) 98 Figura 3.13: Tipos de rotura de una columna de grava bajo carga vertical 100 Figura 3.14: Influencia del soporte lateral en las tensiones de las columnas 103 Figura 3.15: Diversos tipos de distribución mostrando el diámetro equivalente del área de influencia de cada columna (D e ) 105 Figura 3.16: Distribución triangular o al tresbolillo 106 Figura 3.17: Croquis de las columnas y de las pantallas equivalentes en planta 112 Figura 3.18: Parámetros geométricos (Van Impe & De Beer, 1983) 113 Figura 3.19: Ábaco de Van Impe & De Beer que relaciona m y α. 117 Figura 3.20: Ábaco de Van Impe & De Beer que relaciona β y α. 117 Figura 3.21: Curvas tensión asiento de ensayos sobre grupos de quatro columnas (Oteo, 2004) 119 Figura 3.22: Asientos del terreno tratado referido al terreno sin tratar, según diversos autores 120 Figura 3.23: Estimativas contrastadas con la testificación gama (Oteo y Sopeña, 1989) 120 Figura 3.24: Ensayo bajo terraplenes de estribo (E-1, Sevilla) 121 Figura 3.25: Ensayos bajo terraplenes de estribo (E- 2, Sevilla) 121 Figura 4.1: Elementos finitos en 2D, modelos de deformación plana y axilsimétrico 124 Figura 4.2: Elementos de 15 nodos y 12 puntos de Gauss adoptados en el cálculo con elementos finitos 125 Figura 4.3: Esquema de la metodología para la implementación del oleaje 133 Figura 4.4: Ángulo de salida α 135 Figura 4.5: Mecanismo de rotura en el cálculo por el MEF 137 Figura 4.6: Comparación entre las curvas de rotura del método analítico clásico, del programa Slope y del código Plaxis, para un suelo sin cohesión y ϕ = 35º. 137 Figura 4.7: Comparación entre los coeficientes de seguridad (FS), para cargas actuantes verticales, según los métodos de Vesic y del código Slope 139 Figura 4.8: Comparación entre los coeficientes de seguridad (FS), para cargas actuantes verticales, de según los métodos de Vesic y del código Plaxis 139 Figura 4.9: Comparación entre los coeficientes de seguridad (FS), para cargas actuantes verticales, según la ROM 0.5 y del código Slope 140 Figura 4.10: Comparación entre los coeficientes de seguridad (FS), para cargas actuantes verticales, según la ROM 0.5 y el código Plaxis 140 Figura 4.11: Comparación entre los FS, para cargas actuantes verticales, según el código Slope y el Plaxis 142 Manuela Carreiro Pousada XIX

21 Tesis Doctoral Figura 4.12: Comparación entre los FS, para cargas actuantes inclinadas, según Vesic y a través del Slope 143 Figura 4.13: Comparación entre los coeficientes de seguridad (FS), para cargas actuantes inclinadas, según Vesic y el código Plaxis 143 Figura 4.14: Comparación entre los FS, para cargas actuantes inclinadas, según el Slope y a través del Plaxis 144 Figura 4.15: Geometría del caso sin tratamiento 146 Figura 4.16: Malla de elementos finitos del caso sin tratamiento 146 Figura 4.17: Distribución de presiones según las formulaciones de Goda empleado en el código de elementos finitos 149 Figura 4.18: Evolución de los asientos con el tiempo en la superficie de la arcilla bajo banqueta de escollera para B = 20 m 153 Figura 4.19: Evolución de los asientos con el tiempo en la superficie de la arcilla bajo banqueta de escollera para B = 18 m 154 Figura 4.20: Tipo de mecanismo de rotura en las simulaciones mediante el Plaxis 155 Figura 4.21: Factores de seguridad en las fases de cálculo del código Plaxis para B=18 m 157 Figura 4.22: Factores de seguridad en las fases de cálculo del código Plaxis para B=20 m 158 Figura 5.1: Geometría de las simulaciones con tratamiento 162 Figura 5.2: Malla de elementos finitos de las simulaciones con tratamiento 163 Figura 5.3: Croquis explicativo del método de modelización adoptado para las columnas de grava 167 Figura 5.4: Variación de los asientos en la geometría simulada en el Plaxis 172 Figura 5.5: Evolución de los asientos con el tiempo en los casos con tratamiento 173 Figura 5.6: Influencia de la cohesión y de la altura de la banqueta en los asientos en los casos con tratamiento 174 Figura 5.7: Tipo de mecanismo de rotura en las simulaciones con tratamiento 175 Figura 5.8: Influencia del método de cálculo de las pantallas equivalentes y del área de influencia de las columnas en los factores de seguridad 176 Figura 5.9: Comparación de los asientos en la superficie de la arcilla bajo la banqueta para las simulaciones del MEF de los casos con y sin tratamiento con B = 20 m y h b = 4,5 m 178 Figura 5.10: Comparación de los asientos en la superficie de la arcilla bajo la banqueta para las simulaciones del MEF de los casos con y sin tratamiento, con B = 18 m y h b = 4,5 m 180 Manuela Carreiro Pousada XX

22 Tesis Doctoral Figura 5.11: Comparación de los asientos en la superficie de la arcilla bajo la banqueta para las simulaciones del MEF de los casos con y sin tratamiento, con B = 20 m y cohesión de referencia c uo = 55 kpa 181 Figura 5.12: Comparación de los asientos en la superficie de la arcilla bajo la banqueta para las simulaciones del MEF de los casos con y sin tratamiento, con B = 18 m y cohesión de referencia c uo = 55 kpa 183 Figura 5.13: Comparación entre los asientos calculados mediante el método de Priebe y a través del código de elementos finitos Plaxis 185 Figura 5.14: Comparación entre los casos sin y con tratamiento mediante el método de Priebe y el método de los elementos finitos, empleando el método EA 186 Figura 5.15: Comparación entre los casos sin y con tratamiento mediante el método de Priebe y el método de los elementos finitos, empleando el método EI 186 Figura 5.16: Comparación entre los factores de seguridad con y sin tratamiento para B = 20 m y cohesión de referencia c uo = 55 kpa 189 Figura 5.17: Comparación entre los factores de seguridad con y sin tratamiento para B = 18 m y cohesión de referencia c uo = 55 kpa 190 Figura 5.18: Comparación entre los factores de seguridad con y sin tratamiento para los casos con B = 18 m y h b = 4,5 m 192 Figura 5.19: Comparación entre los factores de seguridad con y sin tratamiento para los casos con B = 20 m y h b = 4,5 m 194 Figura 6.1: Vista aérea general del Puerto de Valencia 196 Figura 6.2: Vista aérea detallada del Puerto de Valencia (Puertos del Estado) 198 Figura 6.3: Plano detallado del Puerto de Valencia 198 Figura 6.4: Periodos geológicos de la plana de Valencia y sierras circundantes (IGME, 1980) 200 Figura 6.5: Plano geológico general de la plana de Valencia 201 Figura 6.6: Situación de los sondeos 206 Figura 6.7: Identificación del suelo en la zona del perfil 208 Figura 6.8: Perfil geotécnico de la Sección 1 del dique Este 209 Figura 6.9: Perfil geotécnico longitudinal de la Sección 2 del dique Este 211 Figura 6.10: Ejecución del dragado 212 Figura 6.11: Ejecución de las columnas de grava (Foto: Cortesía de Geocisa) 213 Figura 6.12: Construcción de la banqueta de cimentación 214 Figura 6.13: Enrase de la parte superior de la escollera 214 Figura 6.14: Fondeo del cajón (Fotos: Cortesía U.T.E. Muelle del Este) 215 Figura 6.15: Croquis de la modelización adoptada para las columnas de grava 217 Figura 6.16: Croquis en planta de las columnas de grava en la malla triangular. 220 Manuela Carreiro Pousada XXI

23 Tesis Doctoral Figura 6.17: Croquis de la geometría de la Sección Figura 6.18: Croquis de la geometría de la Sección Figura 6.19: Malla de elementos finitos de la Sección Figura 6.20: Malla de elementos finitos de la Sección Figura 6.21: Distribución de presiones del oleaje según Goda 225 Figura 6.22: Comparación entre los asientos medidos en campo y los obtenidos con el Plaxis, sin considerar la acción del oleaje (Sección 1) 231 Figura 6.23: Comparación entre los asientos medidos en campo y los obtenidos con el Plaxis, considerando la acción del oleaje y con modificaciones en las propiedades de los materiales. (Sección 1) 232 Figura 6.24: Comparación entre los asientos medidos en campo y los obtenidos con el Plaxis, considerando la acción del oleaje (Sección 1) 233 Figura 6.25: Comparación entre los asientos medidos en el campo y los obtenidos con el Plaxis, sin considerar la acción del oleaje, pero con las modificaciones de los materiales mencionadas (Sección 2) 237 Figura 6.26: Comparación entre los asientos medidos en el campo y los obtenidos con el Plaxis, considerando la acción del oleaje y realizando modificaciones en algunas propiedades de los materiales (Sección 2) 238 Manuela Carreiro Pousada XXII

24 Tesis Doctoral ÍNDICE DE TABLAS Tabla 2.1: Síntesis de los métodos de diseño para presiones de ola 21 Tabla 2.2: Factores de forma de la fórmula generalizada según Vesic (1975) 51 Tabla 2.3: Factores de profundidad según Brinch Hansen (1970) 52 Tabla 2.4: Factores de profundidad según Bowles (1968) 53 Tabla 2.5: Factores de inclinación de carga según Meyerhof (1965) 55 Tabla 2.6: Factores de inclinación de carga según Vesic (1975) 57 Tabla 2.7: Factores de inclinación de la base de la cimentación según Vesic (1975) 58 Tabla 2.8: Factores de inclinación de la superficie del terreno según Brinch Hansen (1970) 62 Tabla 2.9: Factores de inclinación de la superficie del terreno según Vesic (1975) 63 Tabla 2.10: Factores correctivos ζ c, ζ c, ζ c para capa finita sobre base rígida 72 Tabla 2.11: Coeficientes de seguridad mínimos frente al deslizamiento horizontal 80 Tabla 2.12: Coeficientes de seguridad mínimos frente al vuelco plástico 82 Tabla 3.1: Comparación entre la eficacia de los tratamientos (Oteo, 2004) 122 Tabla 4.1: Parámetros geotécnicos de los suelos 136 Tabla 4.2: Propiedades de los materiales empleados en los cálculos mediante el código Plaxis 148 Tabla 4.3: Valores de presiones utilizados en la implementación del oleaje 150 Tabla 5.1: Propiedades de los materiales empleados en los cálculos con tratamiento 164 Tabla 5.2: Características geométricas de las columnas de grava modelizadas 170 Tabla 5.3: Características geométricas de las pantallas equivalentes de las columnas 170 Tabla 5.4: Propiedades geotécnicas de las columnas de grava 170 Tabla 5.5: Comparación entre los asientos sin tratamiento y con tratamiento de columnas de grava adoptando el método EI. 184 Tabla 5.6: Comparación entre los asientos sin tratamiento y con tratamiento de columnas de grava adoptando el método EA. 184 Tabla 6.1: Descripción de las capas del perfil geotécnico de la Sección Tabla 6.2: Descripción de las capas del perfil geotécnico de la Sección Tabla 6.3: Características geométricas de las columnas de grava modelizadas 219 Tabla 6.4: Características geométricas de las pantallas equivalentes de columnas de grava modelizadas 220 Tabla 6.5: Propiedades del material del cajón 223 Tabla 6.6: Propiedades de los materiales geotécnicos en las simulaciones 224 Tabla 6.7: Valores de las presiones utilizadas en la implementación del oleaje 225 Manuela Carreiro Pousada XXIII

25 CAPÍTULO 1. Introducción 1. INTRODUCCIÓN 1.1. MOTIVACIÓN DEL ESTUDIO Y ANTECEDENTES HISTÓRICOS Actualmente, en ámbitos portuarios, surge una creciente necesidad de mayores calados y mayores superficies (Figura 1.1). Por ello, la construcción de diques verticales se viene utilizando cada vez más para permitir el atraque de buques y la contención de rellenos para la obtención de plataformas superficiales. Esta tipología posee una serie de ventajas, como son la reducción de material empleado, la rapidez de construcción y las mejoras ambientales y económicas que supone frente al tradicional dique en talud. Figura 1.1: Vista aérea del Puerto de Málaga (ampliado recientemente) 1

26 CAPÍTULO 1. Introducción En obras portuarias, un dique viene a ser una estructura empleada con el objeto de reflejar y disipar la energía del agua del oleaje y, como consecuencia prevenir o reducir la acción del oleaje en un área donde se desea proteger. Los diques verticales convencionales son monolitos rígidos, de paredes impermeables y de comportamiento gravitatorio. Su principal característica es reflejar prácticamente el total de la energía del oleaje, no produciendo disipación sobre el paramento, por esto son también llamados de diques reflejantes. En la Figura 1.2 se puede observar que los diques verticales están usualmente compuestos de cajones de hormigón armado y apoyados en una banqueta de escollera. Los cajones están constituidos por celdas y son fondeados mediante el relleno de las mismas con agua y posteriormente lastrados con arena. 1) Banqueta de cimentación 2) Berma de protección 3) Bloque de guarda anti-socavación 4) Monolito (cajón o tipología especial) 5) Espaldón Figura 1.2: Dique vertical convencional (U S. Army Coastal Engineering Research, 1984) En la Figura 1.3, se presenta los diques verticales típicos utilizados en las construcciones modernas. Básicamente, este tipo de dique vertical está formado por una banqueta de escollera apoyada en el fondo marino y una pared vertical (Figura 1.3a). Las estructuras que se presentan en las Figuras 1.3b y 1.3c son definidas como diques compuestos. 2

27 CAPÍTULO 1. Introducción (a) (b) (c) Figura 1.3: Diques Verticales: (a) dique vertical de baja banqueta; (b) dique compuesto de alta banqueta; (c) dique compuesto horizontal (Tsinker, 2004) Históricamente, los diques en general, y los diques verticales en particular, fueron construidos alrededor del Mediterráneo centenares de años a.c. Antiguamente, los diques se construían con bloques de piedra y con la forma de encofrados de madera rellenos de piedra. La versión del cajón para construcción de diques fue utilizado en Oriente Medio en Cesarea alrededor de 20 años a.c. En el final de los años 70 y en el comienzo de los 80, ocurrieron fallos en grandes diques de diversos países. Estas amargas lecciones revelaron el hecho de que los ingenieros no tenían suficiente experiencia en: La fuerza del oleaje en la estructura Las propiedades mecánicas de los suelos del fondo marino Los modos y mecanismos de rotura de estas estructuras A pesar del esfuerzo realizado en los últimos años en países líderes en tecnología de cajones como Japón y Europa, la experiencia en la construcción de diques verticales es todavía relativamente reducida y la investigación del comportamiento, diseño y optimización de diques verticales tiene todavía un largo camino que recorrer. En España, por ejemplo, aunque el país posee alrededor de km de litoral, con más de 300 diques existentes como obras de abrigo, con una longitud próxima a los 200 km, lo que representa 3,5 diques cada 100 km, sólo un 10 % son diques 3

28 CAPÍTULO 1. Introducción verticales. Sin embargo, en lo últimos 10 años más del 80% de las obras de abrigo que se han construido, son diques verticales. De cierto modo puede decirse que estamos viviendo la época de estos tipos de diques, debido sobre todo a los factores llamados ecológicos, así como al desarrollo tecnológico de las obras marítimas y a las actuales técnicas de predicción y registro del oleaje, que permite minimizar los errores en las estimaciones del clima marítimo incidente, que fue causa de numerosas averías durante el período de los años 30 al 50. Ello hace que la solución de diques verticales (mediante cajones prefabricados de hormigón armado, que se llevan flotando hasta su posición definitiva, en la que se fondean) se venga utilizando cada vez más para permitir el atraque de buques y la contención de rellenos para obtención de plataformas superficiales de uso ya indicado (De La Fuente & Oteo, 1997 y Oteo & De la Fuente, 2004b). El apoyo de estos cajones en el fondo del mar se hace a través de banquetas de escollera que transmiten presiones muy importantes (400 a 450 kpa) al terreno natural blando que suele existir en muchos puertos. En vista de la aplicación de esas elevadas cargas, así como de la usual presencia de suelos de cimentación de naturaleza relativamente impermeable y bastante floja, tienen sobresaliente importancia los aspectos geotécnicos con relación a: Problemas de resistencia a corto plazo para resistir la carga del propio cajón y banqueta de escollera. Problemas de deformación diferida, dado el lento drenaje de suelos blandos e impermeables. Problemas de resistencia estática y dinámica al actuar cargas horizontales en los cajones que provienen, en parte, del oleaje, lo que entraña no sólo el problema de la acción horizontal sino el de la respuesta del terreno subyacente. 4

29 CAPÍTULO 1. Introducción Necesidad de adaptación de métodos de análisis ya tradicionales en la geotecnia al caso particular de las obras marítimas, por cuanto en ocasiones dichas formulaciones están pensadas para otro tipo de obras y su extrapolación a la obra portuaria puede presentar ciertos problemas. En el caso portuario, el elevado incremento de cargas que supone el apoyo del cajón sobre el terreno tiene una importancia enorme, que en algunos casos ha llevado a producir verdaderos casos de rotura y deslizamientos en muelles de este tipo, como ocurrió en el famoso y antiguo caso del Puerto de Gotemburgo (Suecia), o los casos clásicos de deslizamientos en el Puerto de Santander (Muelle de Maliaño) y en el de Málaga (Dique nº 1). Recientemente, en 2001, se han hundido dos cajones prefabricados en el Puerto de Barcelona, con cierto nivel importante de oleaje y, más recientemente, en 2004, han deslizado cuatro cajones en el Puerto de Málaga. Por supuesto, si se considera el caso adicional de un posible terremoto, en zonas sísmicas, pueden producirse problemas de naturaleza dinámica más compleja, como en el caso de un muelle en el Puerto de Valparaíso (Chile, 1985). En la Figura 1.4 se puede ver, en planta, como se desplazaron los cajones en el fallo del Puerto de Barcelona (2007). Todo ello hace que los problemas que aquí se tratan tengan importancia y enorme actualidad en España. Figura 1.4 Vista general aérea de las alineaciones del Puerto de Barcelona 5

30 CAPÍTULO 1. Introducción En la Figura 1.5, se presenta un ejemplo del fallo en el dique del Puerto de Tazacorte, en Canarias. En la Figura 1.5 A se puede ver como era el dique originalmente y en la Figura 1.5 B y C se puede observar como el oleaje ha pasado por encima del dique. A B C Figura 1.5: Puerto de Tazacorte: A) Dique antes del fallo. B) Dique durante la acción del oleaje. C) Detalle del dique durante la acción del oleaje 1.2. IMPORTANCIA DE LOS ASPECTOS GEOTÉCNICOS Y PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Los suelos existentes en el ámbito portuario suelen presentar unas características geotécnicas muy desfavorables: 6

31 CAPÍTULO 1. Introducción - Presentan granulometrías variadas, en las que predominan las fracciones finas. Ello hace que sean frecuentes capas pseudohorizontales limosas o arcillosas, es decir, bastantes impermeables. - La consistencia suele ser de blanda a muy blanda, ya que se trata de sedimentos recientes, de época cuaternaria, por tratarse de los sedimentos asociados a la desembocadura de los ríos próximos (o integrados) a la zona portuaria. - La presencia de materia orgánica puede acentuar la compresibilidad de los sedimentos, incluyendo la posibilidad de que presente consolidación secundaria. Como consecuencia de estas características pueden encontrarse en esas zonas portuarias espesores importantes de suelos blandos a muy blandos, y muy impermeables, lo que los hace no solo muy compresibles sino que sus posibilidades de drenaje sean muy lentas, lo que entraña una resistencia a corto plazo muy baja y una generación muy lenta de asientos bajo carga constante. La construcción de diques verticales como paramento en aguas profundas está en nuestros días en auge por la ventajosa reducción de material empleado, la rapidez de construcción y las mejoras ambientales y económicas que supone frente al tradicional dique en talud. Sin embargo, la eventual falta de capacidad portante de los fondos marinos conduce a una serie de actuaciones, como por ejemplo: tener que sustituir grandes volúmenes de terreno por escollera y, esperar mucho tiempo hasta la consolidación, o bien mejorar artificialmente el suelo. El dragado de grandes volúmenes y su sustitución con escollera para mejorar la resistencia, alarga los plazos de construcción, encarece la obra y exige la presencia de canteras cercanas disponibles (lo que no es siempre posible). 7

32 CAPÍTULO 1. Introducción Ante lo expuesto anteriormente, se ha planteado estudiar la mejora del terreno mediante columnas de grava, la cual representa una buena solución para mejorar la capacidad portante del terreno, disminuir el tiempo de consolidación (disminuir tiempo de obra), así como para reducir el volumen dragado. Con la aparición de los ordenadores, en las décadas de los cincuenta y sesenta, se inició un gran interés por simular una gran cantidad de fenómenos físicos. Los métodos numéricos han experimentado un gran avance en las últimas décadas, con vistas a resolver las ecuaciones que gobiernan los problemas físicos. En las tres décadas de desarrollo de las columnas de grava, se han propuesto diferentes métodos de análisis. Unos son de tipo parcial, enfocando aspectos concretos del problema (asientos, consolidación, resistencia), y tienen en general un complemento empírico en la determinación de coeficientes correctores. Por otra parte, existen métodos de análisis refinados, mediante técnicas de elementos finitos, cuyo enfoque es global, tratando el problema en su conjunto. Para realizar la presente investigación, se ha empleado el método de los elementos finitos tanto para simular las cargas del peso propio y las de la acción cuasi-estática del oleaje en el dique, así como el efecto de las columnas de grava para tratamiento del terreno OBJETIVOS Y ALCANCE DE LA TESIS. El objetivo último de esta investigación es analizar el comportamiento estático de diques verticales apoyados en suelos finos blandos sometidos a la acción del oleaje. El primer objetivo global es realizar un análisis mediante un código numérico de elementos finitos para verificar la estabilidad del dique sometido a la acción del oleaje sin intervención de ningún tratamiento del terreno. El segundo objetivo global es realizar el mismo análisis mediante el mismo código numérico, 8

33 CAPÍTULO 1. Introducción considerando el tratamiento del terreno con columnas de gravas. Para alcanzar estos objetivos globales ha sido necesario cumplir una serie de objetivos parciales: Estudio comparativo entre los coeficientes de seguridad mediante métodos analíticos, método de elementos finitos y métodos de equilibrio límite de suelos típicos del fondo marino para la validación de los aspectos fundamentales de la herramienta numérica Plaxis. Implementación de las presiones de Goda en un código numérico para simular la acción del oleaje. Estudiar el comportamiento estático de suelos finos blandos bajo diques verticales mediante un código numérico de elementos finitos que reproduzca la geometría del problema, el comportamiento tensodeformacional del terreno y el procedimiento constructivo de la obra. Analizar la influencia de la consolidación en la mejora de las propiedades resistentes de los suelos blandos bajo diques verticales. Realizar análisis paramétricos de suelos blandos bajo diques verticales con el objeto de conocer su influencia en los asientos y en los coeficientes de seguridad. Desarrollar una metodología para modelizar las columnas de grava mediante un programa de elementos finitos, adoptando una malla bidimensional con hipótesis de deformación plana, si bien la realidad en 3D con las columnas distribuidas en una malla triangular es más compleja. Comparar los casos estudiados sin tratamiento con los casos con tratamiento mediante columnas de grava, para evaluar la eficacia del tratamiento. 9