ANEJO 8 Dimensionamiento Estructural

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1 NEJO 8 Dimensionamiento Estructural

2 INDICE 1 INTRODUCCIÓN CCIONES Medio físico cción debida al viento cciones debidas a la corriente cciones debidas a la marea Uso y explotación DIMENSIONMIENTO DEL TRQUE EN EL CMPO DE FONDEO Introducción Longitud de amarre Peso de los muertos... 8

3 1 INTRODUCCIÓN El presente nejo incluye los cálculos necesarios para el dimensionamiento de las estructuras que forman parte del Proyecto. 2 CCIONES 2.1 Medio físico cción debida al viento Según el modelo establecido por la ROM , la acción del viento sobre el buque viene dada por la expresión (tabla ): R v 2 Cv Vv T 2 cos L 2 sen La descomposición de esta acción en sus componentes se realiza del siguiente modo: - F R sen TV V - F R cos LV V - M F e F K L TV TV TV e para tg L T tg Los coeficientes incluidos en la formulación son los siguientes: C V : Factor de forma para el que, a falta de determinación más precisa mediante estudios en modelo, se toma un valor de C V =1,3. V V : Velocidad básica horizontal del viento. Tomado como valor umbral el correspondiente a operaciones de carga y descarga, este valor es V V = 22,0 m/s. T : Área de la proyección transversal del buque expuesta a la acción del viento, en m 2, T = 30 m 2. L : área de la proyección longitudinal del buque expuesta a la acción del viento, L = 70 m 2. Para condiciones operativas, ya que el muelle tiene uso de carga y descarga y no de permanencia de barcos en el atraque, las fuerzas resultantes son las que se describen a continuación. 3 NEJO 8 DIMENSIONMIENTO ESTRUCTURL

4 Para viento longitudinal a = 0 tg L tg = 0 º T R V = 1,18 t F LV = 1,18 t Para viento transversal a = 90º tg L tg = 90 º T F TV = 2,75 t M TV = -0,04 21,65 2,75 = -2,38 t m cciones debidas a la corriente Según el modelo establecido por la ROM , los esfuerzos resultantes de las presiones de las corrientes sobre el barco, viene dada por las expresiones (tabla ): w 2 FTC CTC vc LC sen 2g F C v 2g w 2 LC LC c TC M F K L TC TC ec Los coeficientes incluidos en la formulación son los siguientes: F TC = Componente en el sentido transversal del barco de la fuerza resultante, en t. F LC = Componente en el sentido longitudinal del barco de la fuerza resultante, en t. M TC = Momento resultante aplicado sobre un eje vertical que pasa por el centro de gravedad del barco, en t m. C TC : Factor de forma en sentido transversal (adimensional). C TC = 6,0 para una relación profundidad de agua/calado próxima a 1,0. C LC : Factor de forma en sentido longitudinal (adimensional). C LC = 0,6 para proa de barco convencional. V c : Velocidad de la corriente para CT1. Este valor ha sido calculado en el apartado 4 del nejo 3. Estudios previos V c = 1,5 m / s. TC : Área de la superficie del barco mojada trasversalmente a la dirección de las crujías, en m 2, TC = 143,4 m 2. 4 NEJO 8 DIMENSIONMIENTO ESTRUCTURL

5 LC : Área de la superficie del barco mojada longitudinalmente a la dirección de las crujías, en m 2, LC = 217,0 m 2. α: ngulo formado entre el eje longitudinal del buque, considerado de proa a popa, y la dirección de actuación de la corriente en grados. K ec = coeficiente de excentricidad (adimensional) K ec = 0, para el caso más desfavorable (α=0). Como resultado, el valor de las acciones es: F LC = 10,2 t F TC = 0 t M TC = 0 t m Según el modelo establecido por la ROM , los esfuerzos resultantes de las fuerzas de fricción de las corrientes sobre el barco, viene dada por las expresiones (tabla ): ' w 2 ' 2 FTC Cr vc TC sen 2g ' w 2 ' 2 FLC Cr vc LC cos 2g Los coeficientes incluidos en la formulación son los siguientes: F TC = Componente en el sentido transversal del barco de la fuerza resultante, en t. F LC = Componente en el sentido longitudinal del barco de la fuerza resultante, en t. C r : Factor de forma para el que, a falta de determinación más precisa mediante estudios en modelo, se toma un valor de C r =0,004 para barcos en uso. V c : Velocidad de la corriente para CT1. Este valor ha sido calculado en el nejo 6 Propagaciones V c = 1,5 m / s. TC : Área de la superficie del barco mojada trasversalmente a la dirección de las crujías, en m 2, TC = 143,4 m 2. LC : Área de la superficie del barco mojada longitudinalmente a la dirección de las crujías, en m 2, LC = 217,0 m 2. α: ngulo formado entre el eje longitudinal del buque, considerado de proa a popa, y la dirección de actuación de la corriente en grados. El resultado para un ángulo de incidencia de la corriente más desfavorable respecto del barco es: F LC = 0,10 t F TC = 0 t Finalmente, la suma de las acciones debidas a la corriente sobre el barco es: 5 NEJO 8 DIMENSIONMIENTO ESTRUCTURL

6 F* LC = 10,3 t F* TC = 0 t M* TC = 0 t m cciones debidas a la marea Se desprecia la marea en cuanto a su capacidad para provocar una acción directa sobre la estructura o las embarcaciones. 2.2 Uso y explotación Dado que no se han especificado requerimientos en cuanto a cargas de uso y explotación de las instalaciones, para la determinación de las mismas se aplicarán los valores mínimos que establece la R.O.M para los usos previstos. Campo de fondeo o Uso: o Zona de operación: o Zona de lmacenamiento: Pesquero y Deportivo Inexistente Inexistente 3 DIMENSIONMIENTO DEL TRQUE EN EL CMPO DE FONDEO 3.1 Introducción El atraque en el campo de fondeo se resuelve por el sistema de boyas, el cual, queda clasificado como obra de tipo flotante por la ROM La elección de esta tipología va en consonancia con el requerimiento operativo necesario y las condiciones locales, tanto medioambientales (oleaje, marea, corriente, viento) como de ubicación y espacio disponible. La solución adoptada es la de sistema de amarre a la gira. Los requerimientos en planta y criterios de dimensionamiento de los elementos que definen el tren de fondeo (boya, cadena y elemento de anclaje o muerto), así como para el cálculo del radio de borneo, se han determinado de acuerdo con lo especificado en el nejo 2 Bases de diseño. 3.2 Longitud de amarre Para el cálculo de las longitudes de amarre se ha considerado el cálculo clásico de amarre de cadena con forma de catenaria y las siguientes características generales: Paraje semiabrigado. Oleaje máximo de 1,0 m de altura de ola. Velocidad de viento más desfavorable. Catenaria de tangente horizontal de parámetro virtual H/w, siendo H el tiro o tensión horizontal en el extremo superior del cable y w su peso sumergido por unidad de longitud. 6 NEJO 8 DIMENSIONMIENTO ESTRUCTURL

7 Se considera que la línea de amarre desde la embarcación hasta la línea de fondeo como un cabo o cable sin peso. Esta hipótesis queda del lado de la seguridad ya que el peso de la cadena disminuirá la tensión de tracción en el muerto. Se considera un coeficiente de rozamiento entre el muerto y el terreno de μ = 0,80 al quedar este enterrado, y se desprecia la influencia de la cohesión y del efecto de succión que hace que el rozamiento sea mayor que el teórico. La longitud de amarre, según recomendaciones de la ROM apartado 8.8, que indica que, en el caso de que el barco se amarre a una boya por proa, el radio de borneo medio al nivel de la cubierta se puede calcular por el método determinístico, sumando los siguientes conceptos: 1. Eslora total del barco (L). 2. Longitud de las amarras en carga, que se determinará para embarcaciones menores, como el 30% de la eslora total (L) del barco. Estas longitudes se incrementan debido al alargamiento elástico que experimentan las amarras al entrar en carga entre un 25% y un 30% de su longitud. Estas longitudes en planta equivalen a un 0,8 de las mismas. 3. Desplazamiento de la boya o de la estructura que se considere en relación con su centro teórico, debido a las cargas transmitidas por el barco y a las acciones directas sobre la propia boya, en las condiciones climáticas límites de permanencia que se establezcan. En nuestro caso dispondremos dos longitudes de cadena hija (muerto a boya): Fondeo a la -4 Fondeo a la -3 cadena de 9 m. de longitud cadena de 8 m. de longitud Del lado de la seguridad, obviamos la catenaria y para una disposición lineal de la cadena en bajamar los desplazamientos horizontales de boya son: 8, y 7,5 m. respectivamente. este último le quitamos 2 m. pues el tiro de las embarcaciones de 4 m. es insuficiente para tensar la cadena. 4. Un resguardo de seguridad cifrado en un 10% de la eslora total (L), que no añadimos por haber eliminado los solapes. Obteniéndose las siguientes longitudes de amarras, radios de borneo y superficies de amarre para la disposición de amarre a la gira : GRUPO 1 GRUPO 2 GRUPO 3 GRUPO 4 GRUPO 5 Eslora del barco (m) 21, Longitud de amarras en carga 0,8(1,3*(0,25*L)) [m] 5,62 4,42 2,34 1,82 1,04 Desplazamiento boya 8 5,5 Garreo (m) 0,0 Resguardo (min {0,1*L; 5 m}) [m] 0,0 Solapes 0% Radio de borneo (m) 35,27 29,42 19,34 16,82 10,54 Tabla 1.- Características de la disposición de amarre a la gira. 7 NEJO 8 DIMENSIONMIENTO ESTRUCTURL

8 El sexto gran grupo de 48 embarcaciones menores lo dimensionaremos con radios de borneo de 10,5 m. análogamente al Grupo Peso de los muertos El peso y dimensiones necesarias para evitar el deslizamiento del elemento de amarre viene impuesto por el Coeficiente de Seguridad frente al Deslizamiento, CSD, que se define como: siendo: C SD = F RM / T H C SD : Coeficiente de seguridad frente al deslizamiento F RM : Fuerza de rozamiento movilizada por el muerto: F RM = μ N = μ (W SM -T H tanα V ) T H : tiro o fuerza horizontal actuante sobre el muerto. α V : ángulo vertical de la cadena o amarra W SM : peso sumergido del muerto de hormigón en masa de planta cuadrada y altura 1,0 m, que será enterrado en el fondo, al objeto de no perder calado. Figura 1.- Esquema de las fuerzas de rozamiento movilizadas por el muerto partir de esto, se obtiene el muerto de dimensiones y peso mínimo que cumpla con el coeficiente de seguridad mínimo para las condición de trabajo CT1,3a; CT2a y CT3,1,1a, según los mínimos indicados por la ROM en su apartado , los cuales se muestran en la siguiente tabla. 8 NEJO 8 DIMENSIONMIENTO ESTRUCTURL

9 Tabla 2.- Coeficientes de seguridad frente al deslizamiento (ROM ) Los resultados del dimensionamiento de los muertos y de los coeficientes de seguridad frente a deslizamiento de cada uno de ellos, tanto en bajamar como en pleamar, para las distintas condiciones de trabajo se muestran en las siguientes tablas. CT1,3a (viento operativo) GRUPO 1 GRUPO 2 GRUPO 3 Eslora del barco (m) 21,65 10,98 5,04 Lado del muerto (m) 0,88 0,91 0,88 ltura del muerto (m) 1,00 Volumen (m 3 ) 0,78 0,84 0,78 Peso sumergido (t) 0,76 0,89 0,75 Peso seco (t) 1,79 1,92 1,78 α V (º) Bajamar 24,8 42,3 63,3 Pleamar 49,0 66,2 78,6 CSD Bajamar 1,85 2,39 3,67 Pleamar 1,30 1,30 1,30 Tabla 3.- Resultados del dimensionamiento de los muertos para cada grupo de barcos. Condiciones de trabajo CT1,3ª CT2a (viento extremo) GRUPO 1 GRUPO 2 GRUPO 3 Eslora del barco (m) 21,65 10,98 5,04 Lado del muerto (m) 1,33 1,41 1,33 ltura del muerto (m) 1,00 Volumen (m 3 ) 1,78 2,00 1,76 Peso sumergido (t) 3,05 3,57 3,01 α V (º) Peso seco (t) 4,08 4,60 4,04 Bajamar 24,8 42,3 63,3 Pleamar 49,0 66,2 78,6 Bajamar 1,85 2,39 3,67 CSD Pleamar 1,30 1,30 1,30 Tabla 4.- Resultados del dimensionamiento de los muertos para cada grupo de barcos. Condiciones de trabajo CT2a 9 NEJO 8 DIMENSIONMIENTO ESTRUCTURL

10 CT31,1,1a (Viento excepcional) GRUPO 1 GRUPO 2 GRUPO 3 Eslora del barco (m) 21,65 10,98 5,04 Lado del muerto (m) 1,92 2,08 1,95 ltura del muerto (m) 1,00 Volumen (m 3 ) 3,68 4,34 3,82 Peso sumergido (t) 7,44 8,95 7,76 α V (º) Peso seco (t) 8,46 9,98 8,79 Bajamar 24,8 42,3 63,3 Pleamar 49,0 66,2 78,6 Bajamar 1,65 2,19 3,47 CSD Pleamar 1,10 1,10 1,10 Tabla 5.- Resultados del dimensionamiento de los muertos para cada grupo de barcos. Condiciones de trabajo CT3,1,1a Finalmente, se toman como dimensiones del muerto las del caso correspondiente a las condiciones de trabajo extremas debidas a viento extremo (CT2a), enterrándose dichos muertos con objeto de equipararlos a los de las condiciones excepcionales. 10 NEJO 8 DIMENSIONMIENTO ESTRUCTURL