PROYECTO BÁSICO DE ADSCRIPCIÓN DEL NUEVO PUERTO DE TOSSA DE MAR - GIRONA, ESPAÑA ANEJO Nº 8: DIMENSIONAMIENTO DE LAS OBRAS

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1 PROYECTO BÁSICO DE ADSCRIPCIÓN DEL NUEVO PUERTO DE TOSSA DE MAR - GIRONA, ESPAÑA ANEJO Nº 8: DIMENSIONAMIENTO DE LAS OBRAS REV. PARTE CONST. FECHA DESCRIPCIÓN POR REV. APROB. A TODO 06/06/2014 ESTUDIO DE INGENIERÍA FRP PSM JMP Cerdanyola del Vallès, Barcelona. Marzo de 2014

2 ÍNDICE 1. INTRODUCCIÓN OLEAJE DE DISEÑO BLOQUES DEL MANTO Formulación utilizada Formulación de Van der Meer (1988) Espesor de las capas REBASE Límites del rebase Metodología Fórmulas analíticas para diques verticales Fórmulas analíticas para diques en talud CLASH OLEAJE TRANSMITIDO PRESIONES SOBRE EL DIQUE VERTICAL Fórmula de Goda (1974, 1985) PRESIONES SOBRE EL ESPALDÓN Metodología de Martín et al. (1995) Hipótesis del método Presiones sobre el espaldón COMPROBACIONES Factor de seguridad Factor de seguridad al deslizamiento Factor de seguridad al vuelco Valores mínimos admisibles Tensiones sobre la cimentación DIMENSIONAMIENTO DE LA SECCION A Dimensionamiento del manto del dique Rebase Dimensionamiento del espaldón DIMENSIONAMIENTO DE LA SECCION A Documento Nº1 Memoria y Anejos. ANEJO Nº 8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS OBRAS i

3 10.1 Dimensionamiento del manto del dique Rebase Dimensionamiento del espaldón DIMENSIONAMIENTO DE LA SECCION D Dimensionamiento de la banqueta Rebase Transmisión Estabilidad intrínseca del cajón DIMENSIONAMIENTO DE LA SECCION D Dimensionamiento de la banqueta Transmisión Estabilidad intrínseca del cajón DIMENSIONAMIENTO DE LA SECCION C Dimensionamiento del manto del dique Rebase Dimensionamiento del espaldón Documento Nº1 Memoria y Anejos. ANEJO Nº 8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS OBRAS ii

4 FIGURAS Figura 1. Definición en planta de las 5 secciones tipo... 1 Figura 2. Parámetros empleados por el programa para calcular el rebase Figura 3. Distribución de presiones según la formulación de Goda. Fuente: PROVERBS Figura 4. Distribución de presiones mediante Goda. Se indica la fuerza horizontal, el momento horizontal y el brazo de palanca Figura 5. Definición de las zonas de impacto y de no-impacto. Martin (1995) Figura 6. Distribuciones de presiones dinámicas (izquierda) y pseudohidroestática (derecha) Figura 7. Esquema de fuerzas sobre dique Figura 8. Factor de seguridad al deslizamiento Figura 9. Factor de seguridad al vuelco Figura 10. Esquema de las tensiones sobre el terreno. M representa el momento referido al centro geométrico de la cimentación Figura 11. Definición de la sección tipo A Figura 12. Rebase en función de la cota de coronación Figura 13. Distribución de presiones sobre el espaldón Figura 14. Definición de la sección tipo A Figura 15. Rebase en función de la cota de coronación Figura 16. Distribución de presiones sobre el espaldón Figura 17. Definición del dique Figura 18. Definición de la estructura Figura 19. Rebase en función de la cota de coronación Figura 20. Distribución de presiones mediante Goda Figura 21. Definición del dique Figura 22. Definición de la estructura Figura 23. Oleaje transmitido en función de la cota de coronación del espaldón Figura 24. Distribución de presiones mediante Goda Documento Nº1 Memoria y Anejos. ANEJO Nº 8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS OBRAS iii

5 Figura 25. Definición de la sección tipo A Figura 26. Rebase en función de la cota de coronación Figura 27. Distribución de presiones sobre el espaldón Documento Nº1 Memoria y Anejos. ANEJO Nº 8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS OBRAS iv

6 TABLAS Tabla 1. Oleaje de diseño para las 5 secciones tipo... 2 Tabla 2. Comportamiento de un talud de escollera o de cubos de hormigón en función del número de avería adimensional (S d ) para escolleras y del número de unidades desplazadas (N 0 ) para BCH Tabla 3. Límites de rebase para las diferentes secciones Tabla 4. Coeficiente de Seguridad ROM 05/94. Fuente: Diseño de diques verticales Tabla 5. Cálculo de los peso de los bloques Tabla 6. Cálculo de los peso de los bloques Tabla 7. Cálculo de los peso de los bloques Tabla 8. Cálculo de los peso de los bloques Tabla 9. Cálculo de los peso de los bloques Tabla 10. Definición de las fuerzas y factores de seguridad Tabla 11. Cálculo de los peso de los bloques Tabla 12. Cálculo del oleaje transmitido Tabla 13. Definición de las fuerzas y factores de seguridad Tabla 14. Cálculo de los peso de los bloques Tabla 15. Cálculo de los peso de los bloques Documento Nº1 Memoria y Anejos. ANEJO Nº 8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS OBRAS v

7 1. INTRODUCCIÓN En el presente anejo se realizan las comprobaciones estructurales e hidráulicas para las diferentes obras del proyecto. Se han definido las siguientes secciones tipo: Arranque del dique: secciones A1 y A2 Dique vertical: secciones D1 y D2 Contradique: sección única C En la siguiente figura se muestra una vista en planta con la definición de las secciones: Figura 1. Definición en planta de las 5 secciones tipo Documento Nº1 Memoria y Anejos. ANEJO Nº 8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS OBRAS 1

8 2. OLEAJE DE DISEÑO En la siguiente tabla se recogen los resultados de los estudios de clima extremal, propagación y agitación, se resume el oleaje crítico que incide sobre cada sección: Oleaje en aguas profundas Oleaje a pie de obra Sección Hs,0 (m) Tp (s) Dir NM (cm) K Hs (m) θ (deg) Cota Terreno (m) Hmax,b (m) A1 7,7 12,5 E 102 0,7 5, ,3 A2 7,7 12,5 E 102 0,9 6, ,6 D1 7,2 12,2 SSE 102 0,95 6, ,7 D2 7,2 12,2 SSE 102 0,95 6, ,3 C2 5,9 11,2 SO 102 0,95 5, ,4 Tabla 1. Oleaje de diseño para las 5 secciones tipo. Donde K es el coeficiente de refracción y agitación, θ el ángulo de oblicuidad, en la cota del terreno se especifica la mínima y la máxima de la alineación y H max,b, la altura de ola máxima afectada por rotura. 3. BLOQUES DEL MANTO 3.1 Formulación utilizada La 2 a Comisión sobre oleaje de la PIANC (1976) presentó la siguiente expresión general adimensional para el dimensionamiento de los mantos de protección de diques: ρ s W 1 ρ w 3 H ρ cálculo s 3 = f( α ) Siendo ρ s la densidad del material del cual están constituidos los bloques de protección, ρ w la densidad del agua, H cálculo la altura de ola de diseño, W el peso de los bloques de protección y f(α) una función que depende del ángulo del talud, del tipo de bloques y de su disposición geométrica. Dicha expresión se puede rescribir como: 1 á 1 á Siendo Documento Nº1 Memoria y Anejos. ANEJO Nº 8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS OBRAS 2

9 - N s el número de estabilidad - K D el coeficiente de estabilidad de Hudson - α el ángulo que forma el talud con la horizontal Existen varias formulaciones para la obtención de los parámetros que intervienen en la expresión de cálculo. En particular, haremos referencia a una de ellas: Van der Meer (1988). A continuación se comenta dicha formulación analizada en el proyecto para el diseño de las diferentes obras de reparación del dique en talud. La notación empleada es la definida por el autor en sus respectivas investigaciones y propuestas Formulación de Van der Meer (1988) La formulación de Van der Meer (1988) surge a partir de una mejora de la formulación de Hudson, permitiendo tener en cuenta algunos factores que esta última obvia. Parámetros como el período del oleaje, la duración del temporal de diseño o el nivel de daños asociado, son considerados por la expresión de Van der Meer, si bien ésta resulta únicamente válida para diques con talud 3H:2V y con un manto exterior formado por dos capas de elementos. Aun así, puede aproximarse el valor del peso de las piezas para un talud de pendiente distinta a 3H:2V a partir de la siguiente expresión. 1.5 Dicha corrección se basa en considerar que el coeficiente de estabilidad de Hudson (K D ) es independiente del talud. La formulación de Van der Meer define N s a partir de las siguientes expresiones: - Bloques cúbicos de hormigón: N s Hs = D n50 N = 6.70 N 0.40 od s 0.10 om Donde: Documento Nº1 Memoria y Anejos. ANEJO Nº 8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS OBRAS 3

10 - N od : Nivel de daños definido como el número de bloques desplazados en una franja de ancho el diámetro equivalente, cumpliéndose que D = N o / 33,5 - N: Número de olas a las cuales estará sometido el dique durante la tormenta de cálculo. Depende de la duración del temporal y del periodo del oleaje. (N~3000) - S om : Peralte de la ola con período medio T z - Escolleras:! 2 # $ % & Hs D ξ c H s D = n50 n50 ξ z = 1.00 P = 6.20 P cotgα P ( 6.20 P tagα) S N 0.20 S N ; ξ ξ 0.20 ξ c P z ; ξ ξ c Donde - P: Permeabilidad del dique. - S: Nivel de daños, definido como el cociente entre el área transversal erosionada y el cuadrado del lado equivalente del bloque, definido como D 50 = (W/ρ s ) 1/3. - tan α : Pendiente del dique en talud con respecto a la horizontal. - ξ z : Número de Iribarren, también conocido como parámetro de surf, y que viene definido por la expresión: tanα tanα - ξ z = = S H z s L 0 En general, para el dimensionamiento del manto exterior de diques de abrigo resulta conveniente utilizar el criterio de daños conocido como "inicio de averías". Si se escoge este criterio de daños (D = 0 %) los bloques deberían tener un peso excesivo para ser estables. Dado que los resultados obtenidos asumiendo el nivel de daños N o = 0 son exageradamente elevados, se ha considerado más adecuada la adopción de los pesos asociados a un valor de N o = 0,5 que se corresponde mejor con el criterio de daños denominado avería de Iribarren. Dicho criterio se sitúa en el inicio de daño moderado. Documento Nº1 Memoria y Anejos. ANEJO Nº 8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS OBRAS 4

11 CRITERIO DE ESTABILIDAD DE BRODERICK Inicio de fallo Daño moderado Filtro visible Escollera (S d ) 2,00 3,00 a 5,00 > 8,00 Cubos (N 0 ) 0,00 0,50 a 1,50 2,00 Tabla 2. Comportamiento de un talud de escollera o de cubos de hormigón en función del número de avería adimensional (S d ) para escolleras y del número de unidades desplazadas (N 0 ) para BCH. 3.2 Espesor de las capas El ancho de la berma de coronación se puede calcular como:, ' () * ) + Donde n representa el número de bloques en coronación y K el coeficiente de capa. K=1.1 para bloques cúbicos y K=1.0 para escollera Documento Nº1 Memoria y Anejos. ANEJO Nº 8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS OBRAS 5

12 4. REBASE 4.1 Límites del rebase Para asegurar el funcionamiento estructural y funcional de la estructura se debe asegurar que el rebase no supere un cierto valor umbral. Este valor máximo del rebase es el principal condicionante de la cota de coronación de la estructura. Como referencia se han empleado los valores propuestos por el manual EurOtop, las tablas que definen los rebases críticos se adjuntan a continuación: Documento Nº1 Memoria y Anejos. ANEJO Nº 8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS OBRAS 6

13 Documento Nº1 Memoria y Anejos. ANEJO Nº 8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS OBRAS 7

14 En la siguiente tabla se especifican los valores escogidos: Sección Límite rebase (l/s/m) Comentario A1 10 Daño a los diferentes elementos situados en el intradós del dique A2 10 Daño a los diferentes elementos situados en el intradós del dique D1 10 Daños a grandes yates y hundimiento de pequeñas embarcaciones D2 200 Daño estructural al pavimento C 10 Daño a los diferentes elementos situados en el intradós del dique Tabla 3. Límites de rebase para las diferentes secciones. 4.2 Metodología Fórmulas analíticas para diques verticales En este apartado se presenta la expresión de Franco (1994); se basa en una amplia experimentación de laboratorio con diques verticales impermeables, a los que se aplica diversas variantes tipológicas. Se propone la siguiente expresión para el caudal medio de rebase adimensional: -. / 0.2exp Donde el coeficiente b se define en función de la tipología del dique. En el caso de diques verticales con espaldón retranqueado sin botaolas: b= Fórmulas analíticas para diques en talud El proyecto EurOtop define una fórmula empírica para el rebase medio: -. / 0.2exp ; < ; = > Donde γ f representa un factor para considerar la permeabilidad y rugosidad del manto y γ β un factor corrector por oblicuidad del oleaje. En el caso de bloques cúbicos bicapa y oleaje perpendicular al dique: γ f =0.47 y γ β =1. Documento Nº1 Memoria y Anejos. ANEJO Nº 8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS OBRAS 8

15 4.2.3 CLASH La red neuronal CLASH (Crest Level Assessment of Coastal Structures by full scale monitoring, neural network prediction and Hazard analysis on permissible wave overtopping) permite reproducir una gran variedad de geometrías (ver Figura 2). Los resultados que proporciona esta herramienta se basan en modelos físicos a escala. Figura 2. Parámetros empleados por el programa para calcular el rebase. Al variar los parámetros se puede calcular desde diques verticales con espaldón retranqueado hasta diques en talud. 5. OLEAJE TRANSMITIDO Uno de los principales objetivos de un dique es proteger la dársena del oleaje. Para que el dique cumpla con su función se debe asegurar que la altura de ola transmitida a través del dique no supere un cierto valor umbral. El oleaje que incide sobre los diques verticales se transmite al interior de las dársenas a través de la banqueta de cimentación del cajón y por rebase de la estructura. Para el cálculo analítico de la transmisión de oleaje en diques verticales se utiliza la formulación de Goda (1985) generalizada para diversas tipologías de cajón por Heijn (1998). La altura de ola transmitida se expresa en función del oleaje incidente: <? La estimación del coeficiente de transmisión viene dada por la fórmula siguiente: Documento Nº1 Memoria y Anejos. ANEJO Nº 8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS OBRAS 9

16 Donde 2.2 A B & 8 D1.2 4 B C C Los parámetros α x, β x y γ x varían en función de la tipología del dique, en la siguiente imagen se ilustran las diferentes secciones y los parámetros asociados: Documento Nº1 Memoria y Anejos. ANEJO Nº 8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS OBRAS 10

17 Documento Nº1 Memoria y Anejos. ANEJO Nº 8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS OBRAS 11

18 Suponiendo un paramento frontal vertical resulta - E A E ; E 0 Para garantizar unos niveles aceptables en la dársena se limita la altura de ola transmitida a 0.5m. Documento Nº1 Memoria y Anejos. ANEJO Nº 8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS OBRAS 12

19 PROYECTO BÁSICO DE ADSCRIPCIÓN DELNUEVO PUERTO DE TOSSA DE MAR 6. PRESIONES SOBRE EL DIQUE VERTICAL Al tratarse de un dique vertical se emplea la formulación de Goda para oleaje pulsátil. 6.1 Fórmula de Goda (1974, 1985) El avance con la formulación de Goda radica principalmente en buscar una forma de considerar tanto la zona de ondas estacionarias como la zona de rotura. En la siguiente figura se muestra un esquema en el que se define la geometría de la estructura. Figura 3. Distribución de presiones según la formulación de Goda. Fuente: PROVERBS Para la formulación de Goda se emplea el valor de la altura de ola máxima de diseño, este valor está limitado por el valor de la altura de rotura minl 1.8 GE, ; GE,O P Las presiones graficadas en la Figura 3 toman las expresiones siguientes: Q Q QU 1 D cos A 2 Q D & cos & A UQ Documento Nº1 Memoria y Anejos. ANEJO Nº 8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS OBRAS 13

20 Q Donde los parámetros α son factores multiplicativos que dependen de las condiciones del oleaje y del calado de los diferentes elementos: & 4#C/ 0.6D0.54 XY(C4#C/ 8 & minz C O 5B 3C O & B & ; 2B [ 15 C\ C ]15 1 cosh2#c/ _ En función de la sobreelevación de la lámina de agua (η*) se definen los siguientes valores ` DcosA > 2 U 0 Xb C c ` U 15C /` Xb C d ` C mine ` ; C f La fuerza y el momento sobre el paramento frontal del dique se obtienen al integrar la ley trapezoidal de presiones. Q DQ 2 C \ D Q DQ U 2 C g h Q DQ C \ & D 1 2 Q DQ U C \ C D 1 6 Q D2 Q U C & La distribución de las subpresiones sigue una ley triangular con valor p u en la cara frontal y 0 en la cara posterior: ' Q 2 g i 2 3 ') Documento Nº1 Memoria y Anejos. ANEJO Nº 8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS OBRAS 14

21 En este caso, en momento está referido a la esquina inferior y posterior del dique. Se emplea este punto por ser el crítico a efectos de vuelco. En la siguiente figura se muestra a modo de ejemplo una distribución de presiones obtenida mediante la formulación de Goda: Figura 4. Distribución de presiones mediante Goda. Se indica la fuerza horizontal, el momento horizontal y el brazo de palanca. Documento Nº1 Memoria y Anejos. ANEJO Nº 8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS OBRAS 15

22 7. PRESIONES SOBRE EL ESPALDÓN Para el cálculo de los esfuerzos provocados por el oleaje sobre el espaldón (E w ) se ha utilizado la metodología descrita por Martín, Vidal, Losada y Medina (1995), que tiene en cuenta el efecto de la geometría y naturaleza del manto principal en las fuerzas resultantes sobre el espaldón. 7.1 Metodología de Martín et al. (1995) Hipótesis del método El método está diseñado para calcular el empuje sobre un espaldón generado por la acción de las olas que no rompen directamente contra el espaldón. En consecuencia, el método de cálculo propuesto se aplicará en los siguientes casos: Si el oleaje rompe antes de llegar a la estructura Cualquier onda con número de Iribarren mayor que 3: ésta nunca romperá en voluta o en descrestamiento produciendo un evento impulsivo Para ondas con número de Iribarren menor que 3 es necesario analizar el comportamiento de la onda sobre el talud de escollera. Si la geometría de la escollera garantiza que la onda rompa sobre ella, entonces se asegura que no se produce la rotura directa sobre el espaldón. Depende del francobordo de la escollera (A c ), la anchura de la berma de coronación (B b ) y la propia altura de ola de cálculo (H). Documento Nº1 Memoria y Anejos. ANEJO Nº 8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS OBRAS 16

23 Figura 5. Definición de las zonas de impacto y de no-impacto. Martin (1995) Presiones sobre el espaldón Por otro lado, en la metodología propuesta, se contempla el cálculo de las distribuciones de presión que dan lugar a los dos máximos relativos de fuerza horizontal. Para ello se consideran dos tipos de presiones: - Presión dinámica: El proceso determinante de la generación de las acciones es el ascenso de la masa de agua por el talud y la transformación de flujo de cantidad de movimiento horizontal en flujo de cantidad de movimiento vertical, debido a la presencia del espaldón. - Presiones pseudohidroestáticas: se ha comprobado que las leyes de presión pseudohidrostáticas son debidas a la acumulación de agua contra el espaldón y por lo tanto son proporcionales a la altura de la columna de agua mediante un determinado coeficiente de proporcionalidad menor o igual que la unidad. Igualmente, en ambos casos, la metodología permite la obtención de un valor para las subpresiones. Documento Nº1 Memoria y Anejos. ANEJO Nº 8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS OBRAS 17

24 Figura 6. Distribuciones de presiones dinámicas (izquierda) y pseudohidroestática (derecha). Documento Nº1 Memoria y Anejos. ANEJO Nº 8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS OBRAS 18

25 8. COMPROBACIONES 8.1 Factor de seguridad A la hora de dimensionar un dique debemos comprobar que las acciones que recive la estructura son inferiores a los mecanismos resistentes. Las acciones se dividen en estabilizadoras y desestabilizadoras según su aporte a la estabilidad de la estructura. La única fuerza estabilizadora (en verde) que actúa sobre un dique es su propio peso (P), esta fuerza lleva asociado un momento (Mp). Las fuerzas desestabilizadoras (en rojo) son la fuerza horizontal sobre el paramento frontal y el momento asociado a ésta (H, Mh); la fuerza vertical debida a las subpresiones (U, Mu) y la fuerza producida por el empuje hidrostático (E, Me). Figura 7. Esquema de fuerzas sobre dique Las fuerzas y momentos estabilizadores y desestabilizadores se relacionan por medio de los factores o coeficientes de seguridad. Los factores de seguridad van asociados a un mecanismo de fallo determinado, de entre estos, los que juegan un papel más importante a la hora de dimensionar un dique vertical son el factor de seguridad al deslizamiento y el factor de seguridad al vuelco. Las figuras siguientes presentan estos factores de seguridad y su mecanismo de fallo asociado. Documento Nº1 Memoria y Anejos. ANEJO Nº 8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS OBRAS 19

26 8.1.1 Factor de seguridad al deslizamiento Figura 8. Factor de seguridad al deslizamiento. En dónde µ=0.7 es el coeficiente de fricción o rozamiento entre la estructura y la cimentación Factor de seguridad al vuelco El factor de seguridad al vuelco relaciona los momentos estabilizadores y desestabilizadores. Figura 9. Factor de seguridad al vuelco Valores mínimos admisibles En el diseño comúnmente admitido, tanto en el libro de Goda Random seas and design of Maritime Structures, 1985; como en el Ciria-Cur Manual, 1991 Manual for the use of Documento Nº1 Memoria y Anejos. ANEJO Nº 8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS OBRAS 20

27 rock in coastal and shoreline engineering, el coeficiente de seguridad tanto a deslizamiento como a vuelco estructural se sitúa en 1,20. La ROM 05/94, Recomendaciones para Obras Marítimas, Recomendaciones Geotécnicas, marca, sin embargo, los siguientes coeficientes de seguridad mínimos para el proyecto de diques de paramento vertical. Tabla 4. Coeficiente de Seguridad ROM 05/94. Fuente: Diseño de diques verticales El cálculo clásico tradicional, recogido en el British Standard Code of practice for Maritime Structures, Recomienda coeficientes de 1,50 a deslizamiento y 2,00 a vuelco. ESTADOS LÍMITE ÚLTIMOS DE ROTURA DE TIPO GEOTÉCNICO Deslizamiento hormigón/banqueta Vuelco Persistentes (Largo Plazo) SITUACIONES Accidentales (Corto Plazo) 1,40 1,20 1,40 1,20 Documento Nº1 Memoria y Anejos. ANEJO Nº 8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS OBRAS 21

28 8.2 Tensiones sobre la cimentación Para garantizar la estabilidad intrínseca de la banqueta es necesario verificar que las tensiones que soporte no superen un cierto umbral. La tensión máxima admisible depende del material de la banqueta, en general es del orden de 40-60Tf/m². En la siguiente figura se esquematiza la distribución de presiones: Figura 10. Esquema de las tensiones sobre el terreno. M representa el momento referido al centro geométrico de la cimentación. Documento Nº1 Memoria y Anejos. ANEJO Nº 8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS OBRAS 22

29 9. DIMENSIONAMIENTO DE LA SECCION A1 La sección A1 corresponde al primer tramo del arranque del dique, con una longitud total de metros. Esta sección es tipo talud y el terreno varía entre las cotas -10 y -16. El oleaje crítico es el de la dirección E de modo que el tramo queda ligeramente protegido por los acantilados situados al Este del puerto. Las características del oleaje incidente son: Hs=5.4m, Tp=12.5s y θ=0. En la siguiente figura se define la sección tipo: Figura 11. Definición de la sección tipo A1 A continuación se muestran las comprobaciones realizadas. 9.1 Dimensionamiento del manto del dique Formulación de Van der Meer (1988) Densidad de los bloques (T/m3) 2,30 Densidad del agua (T/m3) 1,023 H s (m) T z (s) N 0 N N s cotα K d W(T) 5,39 10,9 0, ,1162 1,50 6,32 19,5 Tabla 5. Cálculo de los peso de los bloques. Se dispondrán de bloques de 20 toneladas. 9.2 Rebase Se ha utilizado la formulación de la EurOtop. Documento Nº1 Memoria y Anejos. ANEJO Nº 8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS OBRAS 23

30 Figura 12. Rebase en función de la cota de coronación. Para el rebase límite de 10l/m/s se adopta una cota de coronación de 7.5m. 9.3 Dimensionamiento del espaldón En este apartado se comprueba la estabilidad intrínseca del propio espaldón, es decir, se verifica que los factores de seguridad a vuelco y a deslizamiento sean superiores a los estipulados por la normativa. Se calculan las presiones sobre el espaldón: Documento Nº1 Memoria y Anejos. ANEJO Nº 8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS OBRAS 24

31 Figura 13. Distribución de presiones sobre el espaldón Frente estas acciones resultan los siguientes factores de seguridad: ESTABILIDAD Carga Fuerza (T/m) Momento (T m/m) Peso 47,73 101,06 Oleaje 15,90 55,26 Subpresión 4,29 11,44 Empuje Berma 3,56 5,96 Fricción (µ) 0,70 Estabilidad al deslizamiento F.S.= 1,56 1,2 Estabilidad al vuelco F.S.= 1,46 1,4 Tensiones sobre la base del espaldón (< T/m²) Excentricidad (e>b/6) e=σm/σv= b/6= σ máx = 38,1 T/m 2 σ mín = 0,0 T/m 2 1,17 m 0,67 m Tabla 6. Cálculo de los peso de los bloques. Documento Nº1 Memoria y Anejos. ANEJO Nº 8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS OBRAS 25

32 10. DIMENSIONAMIENTO DE LA SECCION A2 La sección A2 corresponde al segundo tramo del arranque del dique, con una longitud total de metros. Esta sección es tipo talud y el terreno varía entre las cotas -16 y El oleaje crítico es el de la dirección E; que incide de manera oblicua y con un coeficiente de refracción k r =0.9. Las características del oleaje incidente son: Hs=6.9m, Tp=12.5s y θ=0. En la siguiente figura se define la sección tipo: Figura 14. Definición de la sección tipo A1 A continuación se muestran las comprobaciones realizadas Dimensionamiento del manto del dique Formulación de Van der Meer (1988) Densidad de los bloques (T/m3) 2,30 Densidad del agua (T/m3) 1,023 H s (m) T z (s) N 0 N N s cotα K d W(T) 6,93 10,9 0, ,0637 1,50 5,86 44,8 Tabla 7. Cálculo de los peso de los bloques. Se dispondrán de bloques cúbicos de hormigón de 45 toneladas. Documento Nº1 Memoria y Anejos. ANEJO Nº 8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS OBRAS 26

33 10.2 Rebase Se ha utilizado la formulación de la EurOtop. Figura 15. Rebase en función de la cota de coronación. Para el rebase límite de 10 l/m/s se adopta una cota de coronación de 10m Dimensionamiento del espaldón En este apartado se comprueba la estabilidad intrínseca del propio espaldón, es decir, se verifica que los factores de seguridad a vuelco y a deslizamiento sean superiores a los estipulados por la normativa. Se calculan las presiones sobre el espaldón: Documento Nº1 Memoria y Anejos. ANEJO Nº 8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS OBRAS 27

34 Figura 16. Distribución de presiones sobre el espaldón Frente estas acciones resultan los siguientes factores de seguridad: ESTABILIDAD Carga Fuerza (T/m) Momento (T m/m) Peso 87,29 226,06 Oleaje 22,01 110,71 Subpresión 10,43 34,76 Empuje Berma 6,99 16,35 Fricción (µ) 0,70 Estabilidad al deslizamiento F.S.= 1,85 1,2 Estabilidad al vuelco F.S.= 1,51 1,4 Tensiones sobre la base del espaldón (< 40 T/m²) Excentricidad (e>b/6) σ máx = 51,3 T/m 2 σ mín = 0,0 T/m 2 e=σm/σv= b/6= 1,37 m 0,83 m Tabla 8. Cálculo de los peso de los bloques. Documento Nº1 Memoria y Anejos. ANEJO Nº 8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS OBRAS 28

35 11. DIMENSIONAMIENTO DE LA SECCION D1 La sección D1 corresponde a la alineación dársena del dique de abrigo, con una longitud total de 300 metros. Esta sección es de tipo vertical con un espaldón retranqueado. Considerando que existen embarcaciones en el intradós de la alineación se ha fijado el límite de rebase en 10l/s/m; esta limitación ha condicionado la cota de coronación de la estructura. El oleaje crítico es el de la dirección SSE, que incide perpendicularmente y con un coeficiente de refracción k r =0.95. Las características del oleaje incidente son: Hs=6.8m, Tp=12.2s y θ=0. En la siguiente figura se define la sección tipo: Figura 17. Definición del dique En la siguiente tabla se resumen las características tanto de la geometría como del oleaje incidente: Documento Nº1 Memoria y Anejos. ANEJO Nº 8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS OBRAS 29

36 Características Oleaje Cotas (m NMMA) Hmax,d (m) 12,3 Coronación Cajón + 11,50 T (s) 12,2 Nivel del mar + 1,02 β (deg) 0 Coronación Banqueta -15,00 h (m) 20,02 Cimentación Cajón -16,50 hb (m) 22,05 Terreno -19,00 m 0,033 Carga Pulsatil Geometría hc (m) 10,48 Longitud de Onda d (m) 16,02 L0 (m) 231,2 h' (m) 17,52 L (m) 155,0 Bberma (m) 10,7 error (m) 0,00E+00 ok Bcajón (m) 22 Bsolera 24 h/l 0,129 Dn50 (m) 1,52 Zona Intermedias Constantes g (m/s²) 9,8 ρ (T/m³) 1,023 Figura 18. Definición de la estructura 11.1 Dimensionamiento de la banqueta Para el dimensionamiento de la banqueta de cimentación se emplea la formulación de Tanimoto (1982), las condiciones críticas se producen en bajamar: Formulación de Tanimoto (1982) Densidad de los bloques (T/m3) 2,30 Densidad del agua (T/m3) 1,023 H s (m) T z (s) cotα K1 K2 N s W (T) 6,84 10,59 1,5 0,743 0,318 3,619 7,98 Tabla 9. Cálculo de los peso de los bloques. Se dispondrán de bloques cúbicos de hormigón de 10 toneladas Rebase Dada la complejidad de la geometría se ha calculado el rebase mediante la Red Neuronal CLASH. En la siguiente figura se muestra como varía el calado en función de la cota de coronación del espaldón: Documento Nº1 Memoria y Anejos. ANEJO Nº 8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS OBRAS 30

37 Figura 19. Rebase en función de la cota de coronación. A partir de la gráfica anterior y atendiendo a los criterios de rebase definidos por la EurOtop se establece la cota de coronación del cajón en 11.5m Transmisión 11.4 Estabilidad intrínseca del cajón En este apartado se comprueba la estabilidad intrínseca del propio espaldón, es decir, se verifica que los factores de seguridad a vuelco y a deslizamiento sean superiores a los estipulados por la normativa. El oleaje no rompe sobre la estructura de modo que el impacto no es impulsivo: Documento Nº1 Memoria y Anejos. ANEJO Nº 8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS OBRAS 31

38 Figura 20. Distribución de presiones mediante Goda Frente estas acciones resultan los siguientes factores de seguridad: Fuerzas (Tf m) Momentos (Tf m/ml) Peso Cajón Subpresión Fv oleaje Fh oleaje FS deslizamiento FS vuelco 1,22 1,45 Tabla 10. Definición de las fuerzas y factores de seguridad Documento Nº1 Memoria y Anejos. ANEJO Nº 8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS OBRAS 32

39 12. DIMENSIONAMIENTO DE LA SECCION D2 La sección D1 corresponde a la alineación bocana del dique de abrigo, con una longitud total de 413 metros.. Esta sección es de tipo vertical con un espaldón retranqueado. Atendiendo a que no existen embarcaciones en el intradós, el factor que ha condicionado la cota de coronación ha sido la altura de ola transmitida. El oleaje crítico es el de la dirección SSE, que incide perpendicularmente y con un coeficiente de refracción k r =0.95. Las características del oleaje incidente son: Hs=6.8m, Tp=12.2s y θ=0. En la siguiente figura se define la sección tipo: Figura 21. Definición del dique En la siguiente tabla se resumen las características tanto de la geometría como del oleaje incidente: Documento Nº1 Memoria y Anejos. ANEJO Nº 8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS OBRAS 33

40 Características Oleaje Cotas (m NMMA) Hmax,d (m) 12,3 Coronación Cajón + 9,5 T (s) 12,2 Nivel del mar + 1,02 β (deg) 0 Coronación Banqueta -15,0 h (m) 24,02 Cimentación Cajón -16,8 hb (m) 25,25 Terreno -23,0 m 0,02 Carga Pulsatil Geometría hc (m) 8,48 Longitud de Onda d (m) 16,02 L0 (m) 231,2 h' (m) 17,82 L (m) 166,4 Bberma (m) 10,7 error (m) 0,00E+00 ok Bcajón (m) 22 Bsolera 24 h/l 0,144 Dn50 (m) 1,63 Zona Intermedias Constantes g (m/s²) 9,8 ρ (T/m³) 1,023 Figura 22. Definición de la estructura 12.1 Dimensionamiento de la banqueta Para el dimensionamiento de la banqueta de cimentación se emplea la formulación de Tanimoto (1982), las condiciones críticas se producen en bajamar: Formulación de Tanimoto (1982) Densidad de los bloques (T/m3) 2,30 Densidad del agua (T/m3) 1,023 H s (m) T z (s) cotα K1 K2 N s W (T) 6,84 10,59 1,5 0,743 0,318 3,619 7,98 Tabla 11. Cálculo de los peso de los bloques. Se dispondrán de bloques cúbicos de hormigón de 10 toneladas Transmisión Documento Nº1 Memoria y Anejos. ANEJO Nº 8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS OBRAS 34

41 Figura 23. Oleaje transmitido en función de la cota de coronación del espaldón Para garantizar unos niveles aceptables en la dársena se limita la altura de ola transmitida a 0.5m; en estas condiciones la cota de coronación del espaldón resulta de 9.5m. En la siguiente tabla se muestra la formulación empleada: Oleaje Transmitido Formulación de Goda (1985) + Heijn (1998). Francobordo, Rc= 8,48 Hs incidente= 6,84 Calado de la berma, d= 16,02 Calado, hs= 24,02 Altura de la berma delantera, dc= 1,80 alpha= 2,2 beta= 0, Kt= 0, alphax= 0,2 betax= 0,13 gammax= 0 Rc/Hs= 1, Dentro de rango Htransm= 0, Tabla 12. Cálculo del oleaje transmitido. Documento Nº1 Memoria y Anejos. ANEJO Nº 8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS OBRAS 35

42 12.3 Estabilidad intrínseca del cajón En este apartado se comprueba la estabilidad intrínseca del propio espaldón, es decir, se verifica que los factores de seguridad a vuelco y a deslizamiento sean superiores a los estipulados por la normativa. El oleaje no rompe sobre la estructura de modo que el impacto no es impulsivo: Figura 24. Distribución de presiones mediante Goda Frente estas acciones resultan los siguientes factores de seguridad: Fuerzas Momentos Peso Cajón Subpresión Fv oleaje Fh oleaje FS deslizamiento FS vuelco 1,31 1,62 Tabla 13. Definición de las fuerzas y factores de seguridad Documento Nº1 Memoria y Anejos. ANEJO Nº 8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS OBRAS 36

43 13. DIMENSIONAMIENTO DE LA SECCION C La sección C corresponde al contradique del puerto de Tossa, con una longitud total de metros. Esta sección es tipo talud y el terreno varía desde la cota -5 hasta la -20. El oleaje crítico es el de la dirección SO que incide con una oblicuidad de 15 grados. El contradique está ligeramente abrigado por el quiebro del dique en la zona más profunda, también, en el arranque el oleaje rompe y la altura de ola incidente es función del calado. La sección tipo calculada corresponde a la crítica: Hs=5.6m, Tp=11.2s y θ=15. En la siguiente figura se define la sección tipo: Figura 25. Definición de la sección tipo A1 A continuación se muestran las comprobaciones realizadas Dimensionamiento del manto del dique Formulación de Van der Meer (1988) Densidad de los bloques (T/m3) 2,30 Densidad del agua (T/m3) 1,023 H s (m) T z (s) N 0 N N s cotα Par. Iribarren K d W(T) 5,605 9,7 0, ,0602 1,50 3,42 5,83 23,8 Tabla 14. Cálculo de los peso de los bloques. Se dispondrán de bloques cúbicos de hormigón de 25 toneladas. Documento Nº1 Memoria y Anejos. ANEJO Nº 8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS OBRAS 37

44 13.2 Rebase Se ha utilizado la formulación de la EurOtop. Figura 26. Rebase en función de la cota de coronación. Para el rebase límite de 10 l/m/s se adopta una cota de coronación de 7.2 m Dimensionamiento del espaldón En este apartado se comprueba la estabilidad intrínseca del propio espaldón, es decir, se verifica que los factores de seguridad a vuelco y a deslizamiento sean superiores a los estipulados por la normativa. Se calculan las presiones sobre el espaldón: Documento Nº1 Memoria y Anejos. ANEJO Nº 8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS OBRAS 38

45 Figura 27. Distribución de presiones sobre el espaldón Frente estas acciones resultan los siguientes factores de seguridad: ESTABILIDAD Carga Fuerza (T/m) Momento (T m/m) Peso 41,45 82,93 Oleaje 13,38 45,15 Subpresión 3,46 8,78 Empuje Berma 3,15 4,95 Fricción (µ) 0,70 Estabilidad al deslizamiento F.S.= 1,61 1,2 Estabilidad al vuelco F.S.= 1,48 1,4 Tensiones sobre la base del espaldón (< 40 T/m²) Excentricidad (e>b/6) σ máx = 34,9 T/m 2 σ mín = 0,0 T/m 2 e=σm/σv= b/6= 1,11 m 0,63 m Tabla 15. Cálculo de los peso de los bloques. Documento Nº1 Memoria y Anejos. ANEJO Nº 8 DIMENSIONAMIENTO DE LAS OBRAS 39