DUQUE DE ALBA PARA LA PROLONGACIÓN DE LA LÍNEA DE ATRAQUE DE LA AMPLIACIÓN DE PONIENTE NORTE EN EL PUERTO DE PALMA. Nº Ref. P.O.

Transcripción

1 TYPSAZ e DUQUE DE ALBA PARA LA PROLONGACIÓN DE LA LÍNEA DE ATRAQUE DE LA AMPLIACIÓN DE PONIENTE NORTE EN EL PUERTO DE PALMA Nº Ref. P.O.1298 Abril de 2009

2 Duque de Alba para la prolongación de la línea de atraque de la Ampliación de Poniente Norte ÍNDICE DEL PROYECTO DOCUMENTO Nº 1: MEMORIA Y ANEJOS A LA MEMORIA 1. Memoria 2. Anejos a la memoria 2.1. Estudio geotécnico 2.2. Cálculo de los elementos de atraque y amarre 2.3. Cálculos estructurales 2.4. Justificación de precios 2.5. Plan de obra 2.6. Estudio de seguridad y salud DOCUMENTO Nº 2: PLANOS 1. Situación 2. Emplazamiento 3. Planta general 4. Definición geométrica duque de Alba y replanteo 5. Armadura duque de Alba 6. Detalle Bolardos DOCUMENTO Nº 3: PLIEGO DE PRESCRIPCIONES TÉCNICAS PARTICULARES DOCUMENTO Nº 4: PRESUPUESTO 1. Mediciones 2. Cuadros de precios 1 3. Cuadros de precios 2 4. Presupuesto 5. Resumen de Presupuesto ÍNDICE DEL PROYECTO

3 TYPSAZ e Duque de Alba para la prolongación de la línea de atraque de la Ampliación de Poniente Norte en el Puerto de Palma Documento Nº 1 Memoria y Anejos a la Memoria

4 TYPSAZ e Duque de Alba para la prolongación de la línea de atraque de la Ampliación de Poniente Norte en el Puerto de Palma MEMORIA

5 Duque de Alba para la prolongación de la línea de atraque de la Ampliación de Poniente Norte ÍNDICE 1. ANTECEDENTES 1 2. OBJETO DEL PRESENTE DOCUMENTO 2 3. JUSTIFICACIÓN DE LA SOLUCIÓN ADOPTADA 2 4. DESCRIPCIÓN DE LA SOLUCIÓN PROYECTADA 2 5. BASES DE DISEÑO Buque tipo Parámetros geotécnicos Nivel de mar Período de retorno Viento de proyecto 6 6. MÉTODOS DE CÁLCULO Y PROGRAMAS DE ORDENADOR UTILIZADOS 6 7. ASPECTOS MEDIOAMBIENTALES 7 8. SEGURIDAD Y SALUD 7 9. PLAZO DE EJECUCIÓN REVISIÓN DE PRECIOS CLASIFICACIÓN DE LOS CONTRATISTAS PROCEDIMIENTO DE ADJUDICACIÓN DECLARACIÓN DE OBRA COMPLETA RELACIÓN DE DOCUMENTOS DE LOS QUE CONSTA EL PROYECTO PRESUPUESTO CONSIDERACIÓN FINAL 11 MEMORIA P.O.1298

6 Duque de Alba para la prolongación de la línea de atraque de la Ampliación de Poniente Norte 1. ANTECEDENTES El Puerto de Palma de Mallorca ha venido experimentando durante los últimos años un considerable incremento en sus tráficos, como consecuencia del crecimiento económico de la Comunidad Autónoma de las Islas Baleares. En cuanto a este crecimiento, es necesario hacer una mención especial a los cruceros turísticos, que en estos últimos años han experimentado un auge muy importante. Puerto de Palma de Mallorca Para satisfacer las necesidades operativas que demanda este tipo de buques, así como dar respuesta al incremento de este tipo de tráfico, se requiere el disponer de nuevas líneas de atraque, así como adaptar las existentes a las necesidades que, por sus dimensiones, requieren los nuevos cruceros turísticos que llegan al Puerto de Palma. Por todo ello, la Autoridad Portuaria de Baleares tiene recogido en su vigente Plan de Inversiones la actuación de Atraque para grandes buques en los Muelles de Poniente. La actual alineación de la Ampliación de los Muelles de Poniente Norte tiene una longitud de 216m. Este atraque es utilizado frecuentemente por buques del tipo crucero. La longitud de esta alineación, para este tipo de buques, ha quedado insuficiente, teniendo en cuenta la eslora de los barcos que hoy en día es necesario asignar a este puesto de atraque, que está en el entorno de los 250 m, y que provoca que la popa de los buques aquí atracados quede libre, fuera del muelle, sin puntos de apoyo, en una longitud considerable. Ante estos antecedentes, se plantea la construcción de un duque de Alba, a una distancia tal del extremo de esta alineación, que permita mejorar las condiciones de este atraque. MEMORIA P.O

7 Duque de Alba para la prolongación de la línea de atraque de la Ampliación de Poniente Norte 2. OBJETO DEL PRESENTE DOCUMENTO El presente Proyecto tiene como objeto servir de base a la contratación, por parte de la Autoridad Portuaria de Baleares, de los trabajos de DUQUE DE ALBA PARA LA PROLONGACIÓN DE LA LÍNEA DE ATRAQUE DE LA AMPLIACIÓN DE PONIENTE NORTE. 3. JUSTIFICACIÓN DE LA SOLUCIÓN ADOPTADA Como se ha comentado, se plantea la construcción de un duque de Alba, a una distancia tal del extremo de esta alineación, que permita mejorar las condiciones de este atraque. Con la construcción de este duque de Alba, se conseguirá un punto de apoyo adicional para el buque atracado, así como de amarre, mediante la instalación en dicho duque, de un bolardo de 150 t. Todo ello permitirá mejorar las condiciones de seguridad de los buques aquí atracados. 4. DESCRIPCIÓN DE LA SOLUCIÓN PROYECTADA Para el atraque y amarre de los buques será necesario disponer de un duque de Alba. Su eje se situará a 50,00 m del borde exterior del muelle. Esa distancia se ha determinado en función de la eslora del buque de diseño, con el objetivo de amarrar sus largos en el duque de Alba. Al igual que en el resto de duques de Alba ya ejecutados en el Puerto de Palma, se proveerá de defensas, bolardos, barandillas y escalas de acceso desde embarcaciones. Solución en planta El nuevo Duque de Alba estará formado por un grupo de seis pilotes, excavados y hormigonados in situ, de 1,50m de diámetro. Estos pilotes se ejecutarán con camisa de chapa perdida de 10mm de espesor para poderlos hormigonar tanto en la zona bajo el terreno como en la zona MEMORIA P.O

8 Duque de Alba para la prolongación de la línea de atraque de la Ampliación de Poniente Norte sumergida. Además, esta camisa de chapa protegerá el hormigón de la corrosión temporalmente. La longitud de los pilotes es de m, de los cuales al menos 20,00 m serán empotrados. La armadura de los pilotes de los Duques de Alba será compuesta por 28 grupos de 2 φ 32 por pilote colocados equidistantes a lo largo del perímetro del pilote y unos cercos φ 10 cada 0,15 m. El interior se hormigonará con un hormigón HA-35/P/20/IIIc+Qb. El encepado que ata estos pilotes en cabeza es rectangular y tiene unos lados de 10,50 m el mayor (en prolongación del muelle existente) y de 6,75 m el menor (en perpendicular al anterior) y un canto de 1,50 m. El canto viene condicionado por la longitud de los anclajes de los bolardos mientras que las dimensiones en planta son las habituales de un encepado de pilotes. A estos encepados se anclarán tanto la defensa (centrada en uno de los laterales) como el bolardo (en la cara superior y también centrado). El hormigón que se utilizará será HA-35/B/20/IIIc+Qb ya que está en la zona de carrera de marea. Se dispone una armadura de φ 25 a 15 en cada cara y una armadura de atado entre pilotes. El Duque de Alba estará provisto de una defensa del tipo SC1450H, con escudo metálico de 3,1m x 2,9m, recubierto de Polietileno UHMW de 40mm de espesor, así como anclajes de defensa M42, tipo NC y galvanizados a caliente. Cuenta también con bolardo de 150t de tiro, anclado al encepado con 4 anclajes M90 de 1100 mm de longitud. Sección tipo del duque de Alba MEMORIA P.O

9 Duque de Alba para la prolongación de la línea de atraque de la Ampliación de Poniente Norte 5. BASES DE DISEÑO 5.1. Buque tipo Para los cálculos llevados a cabo en este documento se empleará como buque tipo el buque AIDA BELLA cuyas características más significativas son las siguientes: Eslora total, L = 252 m Eslora entre perpendiculares, Lpp = 240 m Manga máxima, B = 32,5 m Calado de diseño, D = 7,3 m Tonelaje de registro bruto, TRB = t Aida Bella Buque de Proyecto 5.2. Parámetros geotécnicos El corte geológico-geotécnico y los parámetros geotécnicos necesarios para la elaboración de este proyecto se han definido a partir de la información recogida en el ESTUDIO GEOTÉCNICO EN LA AMPLIACIÓN DE LOS MUELLES DE PONIENTE, elaborado por TÉCNICAS REUNIDAS S.A., que se incluye en el Anejo Nº 1. Este estudio geotécnico se realizó a partir de los datos recogidos en la campaña geotécnica ejecutada por la empresa CEMOSA. MEMORIA P.O

10 Duque de Alba para la prolongación de la línea de atraque de la Ampliación de Poniente Norte Los parámetros geotécnicos considerados representativos para las formaciones diferenciadas se resumen en el siguiente cuadro. Formación Densidad aparente (kn/m 3 ) Rozamiento interno (º) Cohesión (kpa) Q0: fangos superficiales Q1: Gravas Q2: Arenas con gravas Q3: Arcillas con gravas Los parámetros recomendados para el dimensionamiento de las cimentaciones profundas previstas para el presente proyecto se recogen en la tabla que se adjunta a continuación. Formación Coeficiente de variación de balasto horizontal f (kn/m 3 ) Módulo de balasto horizontal K h máximo (kn/m 3 ) Resistencia unitaria por punta (kpa) Resistencia unitaria por fuste (kpa) Q Q Q Q Como conclusión, en la siguiente figura se representa el corte geológico-geotécnico definido en la zona del Duque de Alba y la variación de los módulos de balasto horizontal recomendada para cada formación. MEMORIA P.O

11 Duque de Alba para la prolongación de la línea de atraque de la Ampliación de Poniente Norte 5.3. Nivel de mar Todos los planos están referidos al nivel medio del mar N.M., que se considera a la cota + 0,00m, coincidiendo con el cero del puerto. La BMVE está a la cota 0,30m y la PMVE está a la cota +0,50m Período de retorno Se trata de una infraestructura de carácter general, de nivel de seguridad 2, con una vida útil de: n = 50 años Es una infraestructura cuyo riesgo máximo admisible puede tomarse como rotura en general reparable. En caso de producirse dicho fallo, la posibilidad de pérdida de vidas humanas se estima en reducida y la repercusión económica en caso de inutilización de la obra se considera baja. Así, el riesgo máximo admisible extraído de la tabla anterior resulta ser: E = 0,5 Por lo que el periodo de retorno asociado resulta ser: T n = ln ( 1 E) = 72,1 años 5.5. Viento de proyecto La ROM localiza el puerto de Palma de Mallorca dentro del área IX. La velocidad máxima del viento de proyecto, calculada en el Anejo nº 2, para el sector que afecta esta ubicación (S-W) asociada a un periodo de retorno de 72,1 años, es de: V v,72,1 = 26,40 m/s 6. MÉTODOS DE CÁLCULO Y PROGRAMAS DE ORDENADOR UTILIZADOS El cálculo del duque de alba se realiza mediante el programa de elementos finitos Sap El encepado se modeliza como una placa apoyada en cuatro apoyos que se materializan en el eje de los pilotes. Estos apoyos se componen por barras que simulan los pilotes en toda su longitud. En su parte enterrada quedan conectados con un sistema de muelles, función de los coeficientes de balasto, que simulan el terreno. Se combinan las cargas realizándose las hipótesis de cálculo indicadas en el Anejo Nº 3. A partir de los esfuerzos máximos se determina la armadura de los pilotes y encepado. Para determinar la armadura se utiliza el Prontuario Informático del Hormigón, definiendo materiales, sección del encepado y de los pilotes y los esfuerzos máximos. MEMORIA P.O

12 Duque de Alba para la prolongación de la línea de atraque de la Ampliación de Poniente Norte El hundimiento, arranque, tope estructural y resistencia horizontal de los pilotes fue verificado a través de unas hojas Excel parametrizadas. Los pilotes fueron comprobados a flexocompresión, flexotracción, pandeo, y cortante según la EHE. Los cálculos de la fisuración se han realizado según la EHE Los listados de cada unos de estos cálculos se detallan en el Anejo Nº ASPECTOS MEDIOAMBIENTALES En cuanto a la solución constructiva por la que se ha optado podemos afirmar que no tiene ninguna afección desde el punto de vista ambiental. Es una solución en la cual no es necesario realizar ningún tipo de dragado y en la que la aportación de materiales, tales como escolleras, rellenos, etc, es nula. Los materiales procedentes de la excavación de los pilotes (detritus) serán llevados a vertedero autorizado. 8. SEGURIDAD Y SALUD De acuerdo con los preceptos fijados en el Real Decreto 1627/1997, de 24 de Octubre, se ha redactado un Estudio de Seguridad y Salud Laboral en el que están recogidas las directrices en cuanto a prevención de riesgos de accidentes laborales, de enfermedades profesionales y enfermedades a terceros. Este documento se incluye como Anejo a esta memoria. 9. PLAZO DE EJECUCIÓN El plazo de ejecución estimado es de dos (2) meses, según se justifica en el plan de obra incluido en el Anejo Nº REVISIÓN DE PRECIOS A la vista del plazo de ejecución propuesto, no procede la aplicación de cláusula alguna de revisión de precios, de acuerdo con lo prescrito en el artículo 77 de la Ley 30/2007, de 30 de octubre, de Contratos del Sector Público. 11. CLASIFICACIÓN DE LOS CONTRATISTAS El adjudicatario de las mismas debe tener al menos la clasificación siguiente: MEMORIA P.O

13 Duque de Alba para la prolongación de la línea de atraque de la Ampliación de Poniente Norte GRUPO Y SUBGRUPO DENOMINACIÓN CATEGORÍA F 5 Obras marítimas con pilotes y tablestacas F El Contratista deberá acreditar los subgrupos y categorías señalados para licitar las obras. La acreditación deberá encontrarse vigente y no caducada. 12. PROCEDIMIENTO DE ADJUDICACIÓN De acuerdo con lo establecido en la Regla 39.1 de la Orden FOM/4247/2006, de 28 de diciembre, por la que se aprueban las normas y condiciones generales para la contratación de Puertos del Estado y las Autoridades Portuarias, el procedimiento de adjudicación será por procedimiento abierto, mediante CONCURSO. 13. DECLARACIÓN DE OBRA COMPLETA Conforme a la normativa vigente, se hace constar que el proyecto corresponde a una obra completa, susceptible de ser entregada, una vez terminada, al uso general y/o correspondiente. MEMORIA P.O

14 Duque de Alba para la prolongación de la línea de atraque de la Ampliación de Poniente Norte 14. RELACIÓN DE DOCUMENTOS DE LOS QUE CONSTA EL PROYECTO DOCUMENTO Nº 1: MEMORIA Y ANEJOS A LA MEMORIA 1. Memoria. 2. Anejos a la memoria Estudio geotécnico Cálculo de los elementos de atraque y amarre Cálculos estructurales 2.4. Justificación de precios Plan de obra Estudio de seguridad y salud. DOCUMENTO Nº 2: PLANOS 1. Situación 2. Emplazamiento 3. Planta general 4. Definición geométrica Duques de Alba y replanteo 5. Armadura Duque de Alba 6. Detalle Bolardos DOCUMENTO Nº 3: PLIEGO DE PRESCRIPCIONES TÉCNICAS PARTICULARES DOCUMENTO Nº 4: PRESUPUESTO 1. Mediciones. 2. Cuadros de precios 1 3. Cuadros de precios 2 4. Presupuesto 5. Resumen de Presupuesto MEMORIA P.O

15 Duque de Alba para la prolongación de la línea de atraque de la Ampliación de Poniente Norte 15. PRESUPUESTO En el documento nº 4 del Proyecto figuran las mediciones y cuadros de precios que permiten obtener el Presupuesto de Ejecución Material de las obras, y aplicando a este presupuesto los porcentajes correspondientes de Gastos Generales y Beneficio Industrial de las Empresas y el IVA, se obtiene el Presupuesto de Ejecución por contrata de las obras. Se incluye a continuación el resumen por capítulos de dichos presupuestos: Asciende el presupuesto de inversión a la cantidad de OCHOCIENTOS SEIS MIL TRESCIENTOS NUEVE EUROS CON NOVENTA Y CUATRO CÉNTIMOS ( ,94 ), y el presupuesto de ejecución por contrata a la cantidad de NOVECIENTOS TREINTA Y CINCO MIL TRESCIENTOS DIECINUEVE EUROS CON CINCUENTA Y TRES CÉNTIMOS ( ,53 ), de los cuales CIENTO VEINTINUEVE MIL NUEVE EUROS CON CINCUENTA Y NUEVE CÉNTIMOS ( ,59 ) corresponden al 16 % de IVA. MEMORIA P.O

16 Duque de Alba para la prolongación de la línea de atraque de la Ampliación de Poniente Norte 16. CONSIDERACIÓN FINAL Con lo expuesto en esta Memoria y demás documentos del Proyecto, se considera lo suficientemente detallado a los efectos que se requiere, y se presenta esperando que merezca la aprobación de la Superioridad. Palma de Mallorca, Abril de 2009 AUTOR DEL PROYECTO El Consultor EXAMINADO Y CONFORME El Jefe de División de Proyectos y Obras Pascual Pery Paredes Dr. Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos Armando Parada González Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos CONFORME El Jefe del Departamento de Proyectos y Obras VºBº El Director Jorge Martín Jiménez Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos Ángel Matías Mateos Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos MEMORIA P.O

17 TYPSAZ e Duque de Alba para la prolongación de la línea de atraque de la Ampliación de Poniente Norte en el Puerto de Palma ANEJOS

18 TYPSAZ e Duque de Alba para la prolongación de la línea de atraque de la Ampliación de Poniente Norte en el Puerto de Palma Anejo 1 Estudio geotécnico

19 TYPSAZ e Duque de Alba para la prolongación de la línea de atraque de la Ampliación de Poniente Norte en el Puerto de Palma Anejo 2 Cálculo de los elementos de atraque y amarre

20 Duque de Alba para la prolongación de la línea de atraque de la Ampliación de Poniente Norte ÍNDICE 1. INTRODUCCIÓN 1 2. BUQUE TIPO 1 3. DIMENSIONAMIENTO DEL SISTEMA DE DEFENSA Energía desarrollada por el buque Energía absorbida por el sistema de atraque Coeficiente de seguridad Elección de la defensa Reacción transmitida al Duque de Alba Presión sobre el casco del buque 8 4. DIMENSIONAMIENTO DE LOS ELEMENTOS DE AMARRE Efecto del viento sobre el buque amarrado La resultante de la acción del viento Elementos de amarre Anclajes 21 ANEJO: CÁLCULO DE LOS ELEMENTOS DE ATRAQUE Y AMARRE

21 Duque de Alba para la prolongación de la línea de atraque de la Ampliación de Poniente Norte 1. INTRODUCCIÓN El presente documento tiene por objeto el cálculo de las cargas de atraque y de amarre que se generarán en el Duque de Alba para la prolongación de la línea de atraque de la Ampliación de Poniente Norte en el Puerto de Palma. Los cálculos se han realizado conforme a las directrices y recomendaciones fijadas en la siguiente normativa editada por el Ministerio de Fomento: ROM Acciones en el Proyecto de Obras Marítimas y Portuarias. ROM Acciones climáticas II: Viento. Se han tenido en cuenta también las recomendaciones recogidas en la publicación Guidelines for the Design of Fender Systems de la Asociación Internacional de navegación (PIANC). El procedimiento empleado, consignado en las citadas normas y recomendaciones tiene por objeto garantizar la seguridad, tanto del buque y de su carga, como de las infraestructuras de atraque, así como garantizar las adecuadas condiciones de operatividad una vez amarrado. Para ello, se ha previsto disponer un sistema de defensas flexibles. 2. BUQUE TIPO Para los cálculos llevados a cabo en este documento se empleará como buque tipo el buque AIDA BELLA cuyas características más importantes para el dimensionamiento de los elementos de atraque y amarre son las siguientes: Eslora total, L = 252 m Eslora entre perpendiculares, Lpp = 240 m Manga máxima, B = 32,5 m Calado de diseño, D = 7,3 m Tonelaje de registro bruto, TRB = t Morson 3. DIMENSIONAMIENTO DEL SISTEMA DE DEFENSA Durante la maniobra de atraque, la seguridad del buque y del muelle, quedará garantizada mediante la colocación de defensas flexibles que absorberán la energía generada en el impacto. El dimensionamiento de dichas defensas dependerá por tanto de la energía desarrollada por el buque durante el atraque y de la capacidad para absorber la energía del impacto por parte de la defensa. ANEJO: CÁLCULO DE LOS ELEMENTOS DE ATRAQUE Y AMARRE 1

22 Duque de Alba para la prolongación de la línea de atraque de la Ampliación de Poniente Norte 3.1. Energía desarrollada por el buque La energía cinética desarrollada por el buque durante la maniobra de atraque viene dada por la siguiente expresión: E = 1 2. g 2 Cm Vb Δ donde: E, es la energía cinética desarrollada por el buque durante el atraque, en tm. C m, es el coeficiente de masa hidrodinámica, adimensional. Δ, es el desplazamiento a plena carga, en t. V b, es la componente normal a la superficie de atraque de la velocidad de aproximación en el momento de impacto, en m/s. El coeficiente de masa hidrodinámica viene dado por la siguiente expresión: Por lo que resulta: C m = C m = 1,45 Se define el desplazamiento Δ como el peso total del buque, equivalente al peso del volumen de agua desplazado a plena carga. A falta de datos más precisos sobre el buque tipo el desplazamiento podrá calcularse como el producto de la eslora entre perpendiculares, la manga, el calado máximo, el peso específico del agua y el coeficiente de bloque. Dicho coeficiente tendrá su valor comprendido entre 0,6 y 0,7, siendo elegido el valor de 0,7 para los cálculos. Por lo que se considerará el desplazamiento como: D B Δ = Lpp.B.D.γw.Cbloque = t Habitualmente, la maniobra de aproximación en embarcaciones de este tipo, comienza con una detención del buque a unos m de la línea de atraque. A partir de ahí, mediante la ayuda de remolcadores, el buque se desplaza sensiblemente perpendicular hasta impactar contra las defensas. Esta maniobra de atraque suele dar lugar a velocidades del orden de 0,1-0,4 m/s para condiciones normales de operación. La velocidad desarrollada por el buque durante el atraque se obtiene de la siguiente tabla extraída de la ROM : ANEJO: CÁLCULO DE LOS ELEMENTOS DE ATRAQUE Y AMARRE 2

23 Duque de Alba para la prolongación de la línea de atraque de la Ampliación de Poniente Norte 0,15 Suponiendo condiciones intermedias de operación, se obtiene una velocidad de aproximación del buque al muelle de V = 0,15 m/s. Por tanto, la energía cinética desarrollada por el buque durante la maniobra de atraque será: 1 2 9,81 E = 1, ( 0,15) 2 = 67,90 t m ANEJO: CÁLCULO DE LOS ELEMENTOS DE ATRAQUE Y AMARRE 3

24 Duque de Alba para la prolongación de la línea de atraque de la Ampliación de Poniente Norte 3.2. Energía absorbida por el sistema de atraque Una vez obtenida la energía cinética del buque, se procede a determinar qué parte de ella es absorbida por la defensa. Se emplea para ello la siguiente expresión: Donde: E f = E. C e. C g. C c. C s E f, es la parte de la energía que absorbe la defensa, en t.m. C e, es el coeficiente de excentricidad. C g, es el coeficiente geométrico del buque. C c, es el coeficiente de configuración del atraque. C s, es el coeficiente de rigidez del sistema de atraque. El impacto entre la defensa y el buque no tiene por qué coincidir con el centro de gravedad de este. Para tener eso en cuenta se emplea el coeficiente de excentricidad, cuya expresión es la siguiente: Ce = K a Cos γ 2 2 K + a Siendo: K, es el radio de giro del buque, en m. a, es la distancia entre el punto de impacto y el centro de gravedad del buque, en m. γ, es el ángulo entre la línea que une el punto de contacto con el centro de gravedad y el vector velocidad. El radio de giro del buque es función de su coeficiente de bloque, que depende a su vez de las dimensiones geométricas de este, según la expresión: ( 0,19 C + 0, ) L K = b 11 e, C b = L pp Δ B D γ w Así que, C b = ,5 7, =0,70 Por tanto el radio de giro del buque será: ANEJO: CÁLCULO DE LOS ELEMENTOS DE ATRAQUE Y AMARRE 4

25 Duque de Alba para la prolongación de la línea de atraque de la Ampliación de Poniente Norte K = ( 0,19 0,7 + 0,11) 252 = 61,2 m La distancia entre el punto de impacto y el centro de gravedad del buque se aproxima mediante la expresión. a = 0,25. L = 0, = 63,0 m El ángulo γ adopta valores entre 70º y 80º, por lo que se toma γ = 70º Así, se obtiene el siguiente valor para el coeficiente de excentricidad: C e = ,2 + 63,0 cos ,2 + 63,0 ( 70) 2 = 0,546 El valor del coeficiente geométrico del buque es función de si el impacto con la defensa se produce en la parte curva del buque, en cuyo caso tomará el valor 0,95, o si se produce en la parte recta del buque, en cuyo caso se tomará el valor 1. Se ha supuesto que el impacto se produce en la parte recta del buque, por lo que: Cg = 1,0 El coeficiente de configuración geométrica del atraque tiene en cuenta los efectos derivados de la naturaleza de la estructura de atraque, diferenciando según sea maciza, semimaciza o diáfana. Además, considera la forma de aproximación del buque. En este caso se trata de una estructura diáfana, por lo que entrando con estos datos en la siguiente tabla de la ROM se obtiene el valor de C c. Se obtiene un valor para el coeficiente de configuración geométrica del atraque de: C c = 1,0 ANEJO: CÁLCULO DE LOS ELEMENTOS DE ATRAQUE Y AMARRE 5

26 Duque de Alba para la prolongación de la línea de atraque de la Ampliación de Poniente Norte Por último, al tratarse de un sistema de atraque flexible: C s = 1,0 La energía absorbida por la defensa será: E f = 67,9 0, = 37,07 tm 3.3. Coeficiente de seguridad Se consideran dos niveles de energía cedida al sistema de atraque: 1. Energía cedida en condiciones normales de operación: La calculada hasta ahora 2. Energía cedida en condiciones excepcionales: Tiene en cuenta las situaciones accidentales como fallos mecánicos del buque, rotura de amarras, cambios bruscos en las condiciones medioambientales, errores humanos etc., que puedan dar lugar a impactos anormales. De acuerdo con la ROM la energía cedida al sistema de atraque en condiciones excepcionales debería ser cuantificada como el doble de calculada para las condiciones normales de operación. Así, como energía de cálculo se va a considerar la obtenida en condiciones excepcionales. Esta energía será la capacidad máxima del sistema de atraque antes de la rotura. Ef = 74,1 tm 3.4. Elección de la defensa Existen multitud de posibilidades para la elección de la defensa. Se ha llevado a cabo la elección de la defensa tipo SC 1450 H, calidad C, cuyas características son las siguientes: SC 1450 H, DEFORMACIÓN 52,5%, CALIDAD C Energía absorbida (tm) 78,1 Reacción (t) 124,8 ANEJO: CÁLCULO DE LOS ELEMENTOS DE ATRAQUE Y AMARRE 6

27 Duque de Alba para la prolongación de la línea de atraque de la Ampliación de Poniente Norte 3.5. Reacción transmitida al Duque de Alba Teniendo en cuenta que la energía máxima transmitida es de 74.1 tm y según las curvas de energía y reacción anteriores se tiene una reacción aproximada máxima transmitida de 124,8 t. ANEJO: CÁLCULO DE LOS ELEMENTOS DE ATRAQUE Y AMARRE 7

28 Duque de Alba para la prolongación de la línea de atraque de la Ampliación de Poniente Norte 3.6. Presión sobre el casco del buque El escudo que se propone tiene las mismas dimensiones de los atraques vecinos de 3,10 x 2,90 m. El área total del escudo es de 8,99 m 2. Como la reacción máxima de la defensa es de 124,8 t, lo que corresponde a 1.224,3 kn, la presión máxima ejercida sobre el casco del buque será: ANEJO: CÁLCULO DE LOS ELEMENTOS DE ATRAQUE Y AMARRE 8

29 Duque de Alba para la prolongación de la línea de atraque de la Ampliación de Poniente Norte R A = 1.224,3 = 136, kn m 2 La presión calculada es inferior a la presión admisible para los tipos de buque más sensibles, recogidos en la tabla de la publicación Guidelines for the Design of Fender Systems de la Asociación Internacional de navegación (PIANC). ANEJO: CÁLCULO DE LOS ELEMENTOS DE ATRAQUE Y AMARRE 9

30 Duque de Alba para la prolongación de la línea de atraque de la Ampliación de Poniente Norte 4. DIMENSIONAMIENTO DE LOS ELEMENTOS DE AMARRE Las cargas de amarre son provocadas por acciones exteriores, fundamentalmente medioambientales, que se ejercen sobre el buque atracado. Su magnitud y dimensión dependerá en gran medida de la configuración geométrica del conjunto buque / amarras / elementos de amarre, por lo que existirán diferentes posibilidades. Los factores externos que actúan sobre el buque atracado y que generarán cargas de amarre son entre otros: Viento Corrientes Resonancias por fenómenos de ondas largas Mareas Ubicación del amarre en zonas con flujos/reflujos de agua importantes Paso de otros buques Dado que los fenómenos de onda corta no tendrán incidencia sobre el buque (amortiguación por parte de elementos de protección), no es probable que se produzcan fenómenos de onda larga y resonancias, las acciones de marea no son significativas, el efecto del paso de otros buques es despreciable, etc., en el presente documento no se ha considerado más que la acción del viento sobre el buque atracado Efecto del viento sobre el buque amarrado La resultante de la acción del viento sobre el buque amarrado viene determinada por la expresión: R V 2 ( AT Cos α + AL Sen α ) ρ 2 2 V V = C 2 g V Donde: ρ, es el peso específico del aire de valor 1, t/m 3. C v, es el factor de forma, que varía entre 1 y 1,3. A falta de datos, la ROM recomienda tomar 1,3. V V, es la velocidad básica horizontal del viento de proyecto correspondiente a 10 m de altura, en m/s, supuesta constante para toda altura. A T, área de la proyección transversal del buque expuesta a la acción del viento, en m 2. A L, área de la proyección longitudinal del buque expuesta a la acción del viento, en m 2. α, es el ángulo formado por el eje longitudinal del buque y la dirección de actuación del viento, en grados. ANEJO: CÁLCULO DE LOS ELEMENTOS DE ATRAQUE Y AMARRE 10

31 Duque de Alba para la prolongación de la línea de atraque de la Ampliación de Poniente Norte La determinación de los efectos del viento sobre el buque amarrado comienza por el cálculo de la velocidad básica del viento, que se lleva a cabo siguiendo la metodología descrita en la ROM En primer lugar se lleva a cabo la caracterización de la obra, obteniendo el período de retorno a partir de la vida útil y el riesgo máximo admisible según la siguiente expresión: 1 E = 1 1 T La siguiente tabla extraída de la ROM permite determinar la vida útil a partir del nivel de seguridad y el carácter de la infraestructura: n ANEJO: CÁLCULO DE LOS ELEMENTOS DE ATRAQUE Y AMARRE 11

32 Duque de Alba para la prolongación de la línea de atraque de la Ampliación de Poniente Norte Se trata de una infraestructura de carácter general, de nivel de seguridad 2, con una vida útil de: n = 50 años Por otra parte, mediante la siguiente tabla, también extraída de la ROM se determina el riesgo máximo admisible, en función de la posibilidad de pérdida de vidas humanas y repercusión económica en caso de fallo de la infraestructura. ANEJO: CÁLCULO DE LOS ELEMENTOS DE ATRAQUE Y AMARRE 12

33 Duque de Alba para la prolongación de la línea de atraque de la Ampliación de Poniente Norte Se trata de una infraestructura cuyo fallo, al ser una estructura flexible, se clasifica como de iniciación de averías. En caso de producirse dicho fallo, la posibilidad de pérdida de vidas humanas se estima en reducida y la repercusión económica en caso de inutilización de la obra se considera baja. Así, el riesgo máximo admisible extraído de la tabla anterior resulta ser: El período de retorno resulta ser por tanto: E = 0,5 T = ln n E ( 1 ) T = 72, 1 años La ROM incluye un Atlas de Vientos del Litoral Español, del que se extrae la siguiente figura, y en el que se establece en Mallorca una velocidad básica escalar del viento, asociada a un período de retorno de 50 años, de valor: V b = 28 m/s ANEJO: CÁLCULO DE LOS ELEMENTOS DE ATRAQUE Y AMARRE 13

34 Duque de Alba para la prolongación de la línea de atraque de la Ampliación de Poniente Norte Asimismo, tal y como se recoge en el mencionado Atlas de Vientos, las direcciones más desfavorables son S, SSW y SW, para la dirección transversal del atraque, y W, para la dirección longitudinal, a las que se les asocia una constante de direccionalidad K α : Dirección S K α = 0,60 Dirección SSW K α = 0,75 Dirección SW K α = 0,85 Dirección W K α = 0,75 Para determinar la velocidad del viento de proyecto en cada dirección asociada a un período de retorno de 72,1 años, V 72, 1, se aplica la siguiente expresión: V 72,1 = Vb Kα F A F T F R K T Donde: F A, es el factor de altura y de rugosidad superficial, que se determina mediante las dos siguientes tablas incluidas en la ROM La primera de ellas clasifica por categorías el tipo de superficie, que en este caso se considera perteneciente a la Categoría III. Una vez determinada la Categoría de rugosidad superficial, se emplea el siguiente gráfico para obtener el valor del factor de altura, F A. Para su obtención se considera que el nivel medio del mar es de 0,00 m. ANEJO: CÁLCULO DE LOS ELEMENTOS DE ATRAQUE Y AMARRE 14

35 Duque de Alba para la prolongación de la línea de atraque de la Ampliación de Poniente Norte Que resulta ser: F A = 0,65 F T, es el factor topográfico que, al considerar la zona como una superficie prácticamente llana, adopta un valor de: F T = 1 F R, es el factor de ráfaga, que se extrae de la siguiente tabla: ANEJO: CÁLCULO DE LOS ELEMENTOS DE ATRAQUE Y AMARRE 15

36 Duque de Alba para la prolongación de la línea de atraque de la Ampliación de Poniente Norte Al tratarse de una superficie de Categoría III, con un intervalo de medición de 60 s y considerando obstáculos de altura media z = 10 m, resulta un valor de: F R = 1,67 K T, es la constante de valor característico definida por la siguiente expresión: KT 0, ,2 lnt = = 1,02 Por tanto, la velocidad del viento en las direcciones estudiadas asociada a un período de retorno de 72,1 años, V v,72, 1 resulta: S: V v,72,1 = 28. 0,60. 0, ,67. 1,02 = 18,63 m/s SSW: V v,72,1 = 28. 0,75. 0, ,67. 1,02 = 23,29 m/s SW: V v,72,1 = 28. 0,85. 0, ,67. 1,02 = 26,40 m/s W: V v,72,1 = 28. 0,75. 0, ,67. 1,02 = 23,29 m/s El área de la proyección transversal del buque expuesta al viento se determina mediante la expresión: A T = B. (G + h T ) =32,5. ( ,5) = m 2 El área de la proyección longitudinal del buque expuesta al viento se determina mediante la expresión: A L = L pp. (G + h L ) = 240. ( ,5) = m 2 ANEJO: CÁLCULO DE LOS ELEMENTOS DE ATRAQUE Y AMARRE 16

37 Duque de Alba para la prolongación de la línea de atraque de la Ampliación de Poniente Norte Para las distintas direcciones del viento, el ángulo formado por el eje longitudinal del buque y la dirección de actuación del viento adoptará los valores de: 4.2. La resultante de la acción del viento S: α = 87º SSW: α = 71º SW: α = 48º W: α = 3º La reacción resultante de la acción del viento sobre el buque amarrado será: R V = 2 ( A Cos α + A Sen α ) ρ 2 2 CV VV T L 2 g S : = 331,4 t R V SSW : = 472,0 t R V SW : = 411,1 t R V W : = 75,5 t R V En el caso más desfavorable, el ángulo formado por el eje longitudinal del buque y la dirección de la resultante vendrá dado por la expresión: AL φ = arctg tgα AT Por lo que las componentes longitudinal y transversal de la resultante de la acción del viento sobre el buque serán: de la dirección SSW (la más desfavorable para la solicitación transversal): F FV = R V. sen Ф = 472,0. sen 87,2º = 471,4 t F LV = R V. cos Ф = 472,0. cos 87,2º = 23,2 t de la dirección W (la más desfavorable para la solicitación longitudinal): F FV = R V. sen Ф = 75,5. sen 20,1º = 26,0 t F LV = R V. cos Ф = 75,5. cos 20,1º = 70,9 t ANEJO: CÁLCULO DE LOS ELEMENTOS DE ATRAQUE Y AMARRE 17

38 Duque de Alba para la prolongación de la línea de atraque de la Ampliación de Poniente Norte 4.3. Elementos de amarre Como se ha comentado al comienzo de este epígrafe, las tensiones transmitidas a los bolardos serán función de la configuración del amarre. La línea de amarre deberá formar un ángulo de hasta 30º con la horizontal y la disposición de los springs debería ser lo más paralela posible al buque. ANEJO: CÁLCULO DE LOS ELEMENTOS DE ATRAQUE Y AMARRE 18

39 Duque de Alba para la prolongación de la línea de atraque de la Ampliación de Poniente Norte En este caso se ha supuesto la siguiente configuración: Para los efectos de cálculo se considera el reparto de tensiones para cada través la cuarta parte del total de solicitación transversal, y para el largo la totalidad del tiro longitudinal: F F TV, i LV, i F = cos Θ senφ, F 4 F = cos Θ senφ, F 2 F = cos Θ cos Φ 4 F = cos Θ cos Φ 2 Donde Φ es el ángulo que forma cada amarra con la horizontal. Los valores más desfavorables para el cálculo del tiro de bolardo, considerando la dirección SSW y Φ de 30º, serán: F F TV LV = 58.9t, F = 11.6t, F Para efectos de cálculo se considera que el duque de Alba en el caso más desfavorable será solicitado por el tiro de través y de largo simultáneamente. 2 2 T = = t Sin embargo, de acuerdo con las indicaciones de la Autoridad Portuaria de Baleares se consideran los bolardos de 150 t. Para el cálculo estructural se ha considerado el rango de ángulos de tiro de bolardo presentado en la siguiente figura. TH, i LH, i TH LH = 102.1t = 20.1t ANEJO: CÁLCULO DE LOS ELEMENTOS DE ATRAQUE Y AMARRE 19

40 Duque de Alba para la prolongación de la línea de atraque de la Ampliación de Poniente Norte Se incluyen a continuación las especificaciones técnicas de los bolardos: ANEJO: CÁLCULO DE LOS ELEMENTOS DE ATRAQUE Y AMARRE 20

41 Duque de Alba para la prolongación de la línea de atraque de la Ampliación de Poniente Norte 4.4. Anclajes Los anclajes, al efectuarse sobre hormigón nuevo, tendrán las siguientes características: ANEJO: CÁLCULO DE LOS ELEMENTOS DE ATRAQUE Y AMARRE 21

42 TYPSAZ e Duque de Alba para la prolongación de la línea de atraque de la Ampliación de Poniente Norte en el Puerto de Palma Anejo 3 Cálculos estructurales

43 Duque de Alba para la prolongación de la línea de atraque de la Ampliación de Poniente Norte. ÍNDICE 1. INTRODUCCIÓN 1 2. DESCRIPCIÓN DE LA ESTRUCTURA Duques de alba Elementos de atraque y amarre 2 3. NORMATIVA APLICADA 3 4. GEOTECNIA Condiciones generales de cimentación Recomendaciones geotécnicas MATERIALES Hormigón Acero para armar ACCIONES Listado de acciones Estados de carga Coeficientes de seguridad Coeficientes de combinación de las acciones DIMENSIONAMIENTO DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES Encepados Pilotes ANEJOS DE CÁLCULO Modelos de cálculo del duque de Alba Pilotes del duque de alba Encepado del duque de Alba 23 ANEJO: CÁLCULOS ESTRUCTURALES

44 Duque de Alba para la prolongación de la línea de atraque de la Ampliación de Poniente Norte. 1. INTRODUCCIÓN En el presente documento se adjuntan los cálculos efectuados para el Duque de Alba para la prolongación de la línea de atraque de la Ampliación de Poniente Norte. La solución propuesta para esta estructura es la que se describe en el presente anejo y se adjuntan los cálculos y comprobaciones pertinentes. Este documento se complementa con un conjunto de planos donde se muestra de forma gráfica la definición geométrica de la estructura. Se va a diseñar un Duque de Alba para el amarre y atraque de embarcaciones. En el siguiente esquema podemos observar su situación. ANEJO: CÁLCULOS ESTRUCTURALES 1

45 Duque de Alba para la prolongación de la línea de atraque de la Ampliación de Poniente Norte. 2. DESCRIPCIÓN DE LA ESTRUCTURA 2.1. Duques de alba Para el atraque y amarre de los buques será necesario disponer de un Duque de Alba. Se situará a 50,00 m del borde exterior del muelle, quedando sus lados exteriores en su prolongación. Este Duque de Alba se ha situado del tal forma que una vez que se haya ejecutado amplíe el tipo de embarcaciones a atracar y/o amarrar en esta zona del muelle. Al igual que en el resto de Duques de Alba ya ejecutados, se ha provisto de defensas, bolardos, barandillas y escalas de acceso desde embarcaciones. El nuevo Duque de Alba estará formado por un grupo de seis pilotes, excavados y hormigonados in situ, de 1,50m de diámetro. Estos pilotes se ejecutarán con camisa de chapa perdida de 10mm de espesor para poderlos hormigonar tanto en la zona bajo el terreno como en la zona sumergida. Además, esta camisa de chapa protegerá el hormigón de la corrosión temporalmente. La longitud de los pilotes es de m, de los cuales al menos 20,00 m serán empotrados. La armadura de los pilotes de los Duques de Alba será compuesta por 28 grupos de 2 φ 32 por pilote, colocados equidistantes a lo largo del perímetro del pilote y unos cercos φ 10 cada 0,15 m. El interior se hormigonará con un hormigón HA-35/P/20/IIIc+Qb. El encepado que ata estos pilotes en cabeza es rectangular y tiene unos lados de 10,50 m el mayor (en prolongación del muelle existente) y de 6,75 m el menor (en perpendicular al anterior) y un canto de 1,50 m. El canto viene condicionado por la longitud de los anclajes de los bolardos mientras que las dimensiones en planta son las habituales de un encepado de pilotes. A estos encepados se anclarán tanto la defensa (centrada en uno de los laterales) como el bolardo (en la cara superior y también centrado). El hormigón que se utilizará será HA-35/B/20/IIIc+Qb ya que está en la zona de carrera de marea. Se dispone una armadura de φ 25 a 15 en cada cara y una armadura de atado entre pilotes Elementos de atraque y amarre Cada Duque de Alba estará provisto de una defensa del tipo SC1450H, con escudo metálico de 3,1m x 2,9m, recubierto de Polietileno UHMW de 40mm de espesor, así como anclajes de defensa M42, tipo NC y galvanizados a caliente. El Duque de Alba cuenta con bolardos de 150t de tiro, anclado al encepado con 4 anclajes M90 de 1100 mm de longitud. ANEJO: CÁLCULOS ESTRUCTURALES 2

46 Duque de Alba para la prolongación de la línea de atraque de la Ampliación de Poniente Norte. 3. NORMATIVA APLICADA Para la realización de este proyecto se ha tenido en cuenta las siguientes disposiciones: - Recomendaciones para obras marítimas ROM : Acciones en el proyecto de obras marítimas y portuarias - Recomendaciones para obras marítimas ROM : Acciones climáticas II: viento - "Instrucción de hormigón estructural" EHE. - Norma de construcción sismorresistente. Parte general y edificación NCSE-02 - ROM , recomendaciones geotécnicas para el proyecto de obras marítimas y portuarias ANEJO: CÁLCULOS ESTRUCTURALES 3

47 Duque de Alba para la prolongación de la línea de atraque de la Ampliación de Poniente Norte. 4. GEOTECNIA 4.1. Condiciones generales de cimentación La carga de hundimiento de un pilote se basa en dos componentes, la resistencia por punta y la resistencia por fuste. La expresión general de la carga de hundimiento de un pilote aislado es: Q h = A p r p + A f r f Siendo: A p = área de la punta. r p = resistencia unitaria en la punta. A f = área del fuste. r f = resistencia unitaria por el fuste. En la figura que se adjunta a continuación se presenta el esquema de trabajo de un pilote aislado. Esquema de trabajo de un pilote aislado. Según los esquemas habituales, el pilote trabaja por fuste a lo largo de toda su longitud mientras que la resistencia por punta influye en una zona determinada, formada por la llamada zona activa y zona pasiva. ANEJO: CÁLCULOS ESTRUCTURALES 4

48 Duque de Alba para la prolongación de la línea de atraque de la Ampliación de Poniente Norte. Según la ROM , a efectos de cálculo, se supondrá que: La zona activa inferior afecta hasta una profundidad bajo la punta del pilote igual a: o o 2D en terrenos cohesivos. 3D en terrenos granulares y rocas. La zona pasiva superior afecta hasta una altura sobre la punta del pilote igual a: o o 4D en terrenos cohesivos. 6D en terrenos granulares y rocas. El valor de cálculo del parámetro resistente correspondiente a la resistencia por punta será el valor medio del que se asigne a la zona activa inferior y el que se asigne a la zona pasiva superior. A su vez, el valor que se asigne a cada una de estas zonas debe ser una estimación prudente del parámetro en cuestión en el entorno de la punta, por debajo de ella (zona activa) y por encima de la misma (zona pasiva). La carga de hundimiento por punta puede obtenerse mediante el producto del área de la punta, A p, por la resistencia unitaria por punta, q p, es decir: Donde: Q p = carga de hundimiento por punta. A p = área de la punta. Q p =A p q p q p = carga de hundimiento unitaria, por punta. Las recomendaciones geotécnicas recogidas en la ROM , establecen la siguiente expresión para estimar la resistencia unitaria por punta, para pilotes hincados, en suelos granulares a partir del ensayo SPT: Siendo: q p = α N (MPa) N: valor medio del golpeo SPT. A estos efectos, se obtendrá la media en la zona activa inferior y la media en la zona pasiva superior. El valor de N a utilizar será la media de los dos anteriores (limitado el valor de N a 50). α: número adimensional que depende del tipo de terreno y el tamaño el pilote. Para la obtención de α se trabajará con la siguiente expresión: D 50 α = 0,1 + fd 0,4 Dr ANEJO: CÁLCULOS ESTRUCTURALES 5

49 Duque de Alba para la prolongación de la línea de atraque de la Ampliación de Poniente Norte. Donde: D 50 : tamaño medio de la curva de las arenas (mm). D r : tamaño de referencia (= 2 mm). f D : factor de corrección por el tamaño del pilote. Se tomará: Siendo: f D D: diámetro del pilote. = 1 D D 0 > 0,7 D 0 : diámetro de referencia. Se tomará D 0 =3 m. En caso de que los pilotes proyectados sean excavados y no hincados, deberá aplicarse un coeficiente reductor igual a 0,5 a la resistencia unitaria por punta (q p ) obtenida con la expresión anteriormente descrita. Para la estimación de la resistencia por punta en pilotes ejecutados en materiales cohesivos, la ROM establece dos situaciones de cálculo cuando se evalúa mediante fórmulas estáticas. Las dos situaciones de cálculo corresponden al hundimiento sin drenaje o a corto plazo, y al hundimiento con drenaje o a largo plazo. En condiciones de hundimiento sin drenaje la expresión que se recomienda para la carga unitaria de hundimiento por punta q p (tanto para pilotes hincados como para pilotes excavados) es la siguiente: Donde: p ( 9 3 D) su > 6 su q = D: diámetro real o virtual (igual área de punta) del pilote, expresado en metros. s u : resistencia al corte sin drenaje del suelo cohesivo en el nivel de la punta. En condiciones de hundimiento con drenaje, la expresión recomendada por la ROM para pilotes hincados es la siguiente: Donde: P ( 3 ' vp N q + 3 c' N c ) f d q = σ σ vp : presión vertical efectiva al nivel de la punta antes de instalar el pilote. N q : factor de capacidad de carga definido por la expresión: N q 1 + senφ Π tgφ = e 1 senφ ANEJO: CÁLCULOS ESTRUCTURALES 6

50 Duque de Alba para la prolongación de la línea de atraque de la Ampliación de Poniente Norte. N c : factor definido por la expresión: N c = N q tgφ 1 c : cohesión efectiva. f d : factor de corrección por tamaño de pilote. Al igual que en el caso de terrenos granulares, al valor de la resistencia unitaria por punta obtenido mediante esta expresión se le aplicará un coeficiente de reducción de 0,5 en el caso de que los pilotes sean excavados y no hincados. La resistencia por fuste al hundimiento, Q f, puede estimarse como la integral de la resistencia unitaria por fuste, τ f, en todo el contorno de la parte enterrada. Es decir: Donde: Q f = Carga de hundimiento por fuste. D = Diámetro real o equivalente del pilote. τ f = Resistencia unitaria por fuste, a la profundidad z. z = Profundidad medida desde la superficie, hacia el interior del terreno. L = Longitud enterrada del pilote. La resistencia unitaria por fuste en terrenos granulares para pilotes hincados puede considerarse igual al valor siguiente, de acuerdo con la ROM : Donde: τ f = 2,5 N ( kpa) N: Valor del índice N del ensayo SPT (con las correcciones necesarias), correspondiente a cada profundidad de cálculo. Se recomienda no trabajar con valores de N superiores a 50. Si los pilotes hincados son metálicos se aplicará a esta resistencia unitaria por fuste un coeficiente reductor de 0,9. En el caso de que los pilotes sean excavados y no hincados se le aplicará al valor obtenido mediante la expresión anterior un coeficiente reductor de 0,75. Las recomendaciones de la ROM para la resistencia unitaria por fuste en terrenos cohesivos establecen dos situaciones de cálculo. En la situación de hundimiento sin drenaje (situación a corto plazo) recomienda la siguiente expresión: 100 su τ f = s u ANEJO: CÁLCULOS ESTRUCTURALES 7

51 Donde: Duque de Alba para la prolongación de la línea de atraque de la Ampliación de Poniente Norte. τ f : resistencia unitaria por fuste en kpa. s u : resistencia al corte sin drenaje en kpa. En pilotes con fuste de acero en contacto con suelos cohesivos el valor de τ f se afectará por un coeficiente reductor de 0,8. Para la situación de hundimiento con drenaje (situación a largo plazo), se recomienda la siguiente expresión: τ f = σ ' v K f tgφ + c' Donde: σ v : presión vertical efectiva en el nivel considerado. K: coeficiente de empuje empírico. K=0,75 para pilotes hincados. K=0,50 para pilotes perforados. f: factor de reducción del rozamiento por fuste. f=1 para pilotes de hormigón in situ y prefabricados de hormigón. f= 0,9 para pilotes de acero en el fuste. = ángulo de rozamiento interno del suelo granular. c : cohesión efectiva del terreno. Dado que los pilotes del presente proyecto van a estar sometidos a solicitaciones horizontales importantes, hay que estudiar el comportamiento del terreno al transmitirle el pilote estas acciones horizontales. Este comportamiento del terreno se modeliza mediante modelos de Winkler, estableciendo muelles horizontales cuya rigidez sea el denominado módulo de balasto horizontal. Para terrenos normalmente consolidados, este parámetro puede considerarse variable con la profundidad según la siguiente expresión: K H = f z D Donde: z: profundidad desde la superficie del terreno. D: ancho o diámetro de la superficie cargada. En obra lineal, se tomará 1 m. En pilotes se tomará el valor del diámetro del pilote. ANEJO: CÁLCULOS ESTRUCTURALES 8

52 Duque de Alba para la prolongación de la línea de atraque de la Ampliación de Poniente Norte. f: parámetro que se toma del gráfico adjunto a continuación. Gráfica para la obtención del parámetro f. En suelos sobreconsolidados, se puede considerar el valor del coeficiente de balasto horizontal constante con la profundidad. Existe abundante bibliografía especializada que recoge valores recomendados para estos materiales. ANEJO: CÁLCULOS ESTRUCTURALES 9