OBRAS MARÍTIMAS Y PORTUARIAS

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1 OBRAS MARÍTIMAS Y PORTUARIAS TEMA IV. TIPOLOGÍA Y DESCRIPCIÓN DE LAS OBRAS MARÍTIMAS Y PORTUARIAS: 2. Diseño de Obras Exteriores. Interacción Oleaje-Estructura Jose Anta Álvarez UNIVERSIDADE DA CORUÑA ESCOLA TÉCNICA SUPERIOR DE ENX. CAMIÑOS, CANLES E PORTOS

2 INTRODUCCIÓN OBJETIVOS: Presentar las principales obras exteriores Análisis de los procesos de interacción oleaje estructura, con especial atención a los diques en talud. Presentar los criterios generales de diseño de obras exteriores

3 INTRODUCCIÓN BIBLIOGRAFÍA DEL CAPÍTULO: Programa ROM. Recomendaciones para Obras Marítimas. Puertos del Estado. Coastal Engineering Manual US Army Corps of Engineering. Documentos de Referencia. Vol 3. Obras. GIOC. Universidad de Cantabria Handbook of Port and Harbor Engineering. Tsinker, Chapman & Hall Technical Report. Wave Run-up and Wave overtopping at dikes. Technical Advisory onf Flood Defense. The Neatherlads: ae f49/

4 ÍNDICE 1. INTRODUCCIÓN 2. INTERACCIÓN OLA ESTRUCTURA 1. Introducción 2. Remonte 3. Arrastre 4. Rebase 5. Transmisión 6. Reflexión 3. CRITERIOS GENERALES DE DISEÑO

5 INTRODUCCIÓN Estructura básica: el dique (Breakwater) Conectados a tierra (mole) Exentos (offshore) Clasificación funcional: Abrigo (principal) Protección de costas: espigones diques exentos y sumergidos (formación de playas y tómbolos) Encauzamiento (jetty)

6 INTRODUCCIÓN San Ciprián A Coruña

7 INTRODUCCIÓN Puerto de Ferrol

8 INTRODUCCIÓN Línea de costa tras los espigones Línea de costa original Línea de costa estabilizada TTE LONGITUDINAL Playa Poniente (Gijón) Gafanha de Nazare (PORTUGAL)

9 INTRODUCCIÓN

10 INTRODUCCIÓN Shinnecock Long Island (New York) Indian River Inlet (Delaware)

11 INTRODUCCIÓN Aplicación a puertos: DIQUE MUELLE Puerto de Barcelona

12 INTRODUCCIÓN Diques Externos / Internos Puerto de Candás

13 Diques en talud INTRODUCCIÓN CLASIFICACIÓN ESTRUCTURAL Tsinker, GP (1997)

14 INTRODUCCIÓN Diques en talud Coastal Engineering Manual

15 INTRODUCCIÓN Diques verticales Tsinker, GP (1997)

16 INTRODUCCIÓN Diques de pilotes Tsinker, GP (1997)

17 Diques flotantes INTRODUCCIÓN

18 TIPOLOGÍA DE LAS OBRAS DE INGENIERÍA Diques flotantes Buena solución para oleaje local de viento - Abrigo interior puertos - Rías gallegas Funcionan bien para T bajos (sino flotan y no disipan)

19 TIPOLOGÍA DE LAS OBRAS DE INGENIERÍA Importancia de las uniones, diseño estructural/hidrodinámico Diques flotantes en Ribeira

20 INTRODUCCIÓN Diques neumáticos / Diques hidráulicos Tsinker, GP (1997)

21 INTRODUCCIÓN DIQUES EN TALUD: Características básicas Fácil construcción/reparación. Estructuras que rompen el oleaje. Estructuras formadas por elementos dispuestos en capas. La capa exterior soporta las cargas del oleaje.

22 INTRODUCCIÓN TIPOLOGÍA DE DIQUES EN TALUD Dique en talud convencional (simétrico asimétrico)

23 INTRODUCCIÓN Dique en talud coronado por espaldón Disminuye la sección Facilita el acceso Genera zona servicio

24 INTRODUCCIÓN Dique berma Berma o capa adicional: mejora estabilidad y reduce rebase Dique arrecife Los elementos se colocan de forma que ellos mismos alcanzan un equilibrio por la acción de temporales

25 INTRODUCCIÓN Dique semi-sumergidos Para abrigo y protección de costas

26 ÍNDICE 1. INTRODUCCIÓN 2. INTERACCIÓN OLA ESTRUCTURA 1. Introducción 2. Remonte 3. Arrastre 4. Rebase 5. Transmisión 6. Reflexión 3. CRITERIOS GENERALES DE DISEÑO

27 INTERACCIÓN OLA-ESTRUCTURA INTRODUCCIÓN: Run-up y Run-down Rebase Transmisión Reflexión

28 INTERACCIÓN OLA-ESTRUCTURA Interacción ola-estructura importante por: Diseño estructural (geometría, estabilidad) Operación portuaria (reflexión) Interacción con la línea de costa

29 INTERACCIÓN OLA-ESTRUCTURA Interacción ola-estructura importante por: Diseño estructural (geometría, estabilidad) Operación portuaria (reflexión) Interacción con la línea de costa

30 INTERACCIÓN OLA-ESTRUCTURA Interacción ola-estructura importante por: Diseño estructural (geometría, estabilidad) Operación portuaria (reflexión) Interacción con la línea de costa

31 INTERACCIÓN OLA-ESTRUCTURA METODOLOGÍA DE ANÁLISIS Formulaciones analíticas / Modelos numéricos Modelización física Formulaciones semiempíricas (+ habitual) Modelización física Ajuste de expresiones - base física - funciones polinómicas, Ru H s = Aξ + C ( )γ r γ b γ h γ β

32 INTERACCIÓN OLA-ESTRUCTURA PARÁMETROS INVOLUCRADOS: Dependientes del oleaje H o H s T m y T p Ángulo de incidencia del oleaje (beta) Profundidad local (h o d) Peralte S = H / L S = H / L= 2π H gt 0 o 2 H Sd = Hd / L= T gd Parámetro de Iribarren (Ir) o de similitud de surf Ir = m / S

33 INTERACCIÓN OLA-ESTRUCTURA PARÁMETROS INVOLUCRADOS: Dependientes estructura Geometría Forma y rugosidad

34 INTERACCIÓN OLA-ESTRUCTURA REMONTE (Ru) Indica la cota a la que asciende el oleaje respecto al SWL Coastal Engineering Manual

35 INTERACCIÓN OLA-ESTRUCTURA REMONTE : EXPRESIÓN GENERAL (Battjes, 1974) Coastal Engineering Manual

36 INTERACCIÓN OLA-ESTRUCTURA REMONTE : ESTRUCTURAS LISAS E IMPERMEABLES Waal y Van der Meer (1992) Ecuaciones para diques propuestas por el Technical Advisory Comitte on Water Defense in Holland (línea discontinua) TAW 1992 Coastal Engineering Manual

37 INTERACCIÓN OLA-ESTRUCTURA CÁLCULO DEL REMONTE NUEVA PUBLICACIÓN TAW REVISADA (2002) Nuevas fórmulas revisadas Empleo de H om, altura media espectral a pie de dique (no H s ) Periodo espectral T m1.0 (no pico) Parámetro Iribarren Son similares a la anterior

38 INTERACCIÓN OLA-ESTRUCTURA TAW, 2002

39 INTERACCIÓN OLA-ESTRUCTURA ARRASTRE o RUN-DOWN (Rd) Indica la cota a la que desciende el oleaje respecto al SWL mayor arrastre Coastal Engineering Manual

40 INTERACCIÓN OLA-ESTRUCTURA REBASE -superación del francobordo R C -admisible/no admisible en función del obra -siempre tendremos: limitación por usos

41 INTERACCIÓN OLA-ESTRUCTURA Caudales de rebase críticos, Q (l/s/m) Erosión manto interior (TAW, 2002) Q (l/s/m) 0.1 L/s m arenoso con poca cobertura césped 1.0 L/s m arcilloso con cobertura césped 10 L/s m arcilloso con cobertura específica

42 INTERACCIÓN OLA-ESTRUCTURA

43 Ej. Amiti y Franco (1988) INTERACCIÓN OLA-ESTRUCTURA

44 overtopping manual.com INTERACCIÓN OLA-ESTRUCTURA

45 INTERACCIÓN OLA-ESTRUCTURA Ensayo en modelo físico para el puerto de Luanco

46 INTERACCIÓN OLA-ESTRUCTURA TRANSMISIÓN (CT) Dos procesos: Sobre estructura : rebase (T t =T i /2) A través de la estructura: diques flotantes, permeables K t = H t H i = E t E i H incidente, H transmitida E incidente, E transmitida EL PROCESO DE TRANSMISIÓN ES ESPECIALMENTE RELEVANTE EN DIQUES SEMI y SUMERGIDOS, Y EN DIQUES FLOTANTES

47 INTERACCIÓN OLA-ESTRUCTURA TRANSMISIÓN (K t ) Para diques en talud: Van der Meer (1993)

48 INTERACCIÓN OLA-ESTRUCTURA Transmisión en diques permeables: modelización numérica

49 INTERACCIÓN OLA-ESTRUCTURA REFLEXIÓN Hr K reflexión = = Hi Er Ei Hincidente, Htransmitida Eincidente, Etransmitida Importante para agitación en bocanas Estudios iniciales Miche (1951) - Peralte - Pendiente del Lecho

50 INTERACCIÓN OLA-ESTRUCTURA Fórmula unificada: Zanuttigh y Van der Meer (2006) Análisis de 4 familias de datos

51 ÍNDICE 1. INTRODUCCIÓN 2. INTERACCIÓN OLA ESTRUCTURA 1. Introducción 2. Remonte 3. Arrastre 4. Rebase 5. Transmisión 6. Reflexión 3. CRITERIOS GENERALES DE DISEÑO

52 CRITERIOS GENERALES DE DISEÑO Criterios generales (estructuras costeras) Estabilidad de la estructura: condiciones extremas Funcionalidad de la obra: ej. Agitación Impacto Ambiental Análisis coste-beneficio

53 CRITERIOS GENERALES DE DISEÑO Ola de diseño Propagación del oleaje desde prof. indefinidas En estructuras flexibles : H s =H 1/3 T p (inverso de fecuencia dominantes en fde) Estos criterios se complementas con criterios de riesgo y daño (aspectos económicos)

54 CRITERIOS GENERALES DE DISEÑO Oleaje rompiente y no-rompiente Comprobar si ola rompe antes de llegar a la estructura por fondo: OLEAJE ROMPIENTE: rompe previamente por incompatibilidad con fondo, f(ir) d s 1.3H d OLEAJE NO ROMPIENTE: ola rompe directamente sobre la estructura

55 ÍNDICE 1. INTRODUCCIÓN 2. INTERACCIÓN OLA ESTRUCTURA 1. Introducción 2. Remonte 3. Arrastre 4. Rebase 5. Transmisión 6. Reflexión 3. CRITERIOS GENERALES DE DISEÑO