Univers idad Nacional de Asunción

Facultad de Ingenier ía

PUERTOS

DUQUES DE ALBA

Obras de atraque y amarre

Duques de Alba

Defensas de los Duques de Alba

Universidad Nacional de Asunción PuertosFacultad de Ingeniería 10º Semestre – Civil

Índice

Introducción... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

Obras de Atraque y Amarre .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .41. Generalidades...........................................................................................................................4

2. Clasificación de obras de atraque y amarre...............................................................4

a. Según su configuración física.......................................................................................4

b. Según su funcionalidad..................................................................................................7

c. Según su tipología estructural......................................................................................7

3. Criterios para la elección de la configuración física del atraque......................8

4. Criterios para la elección de la tipología estructural .............................................8

5. Partes y elementos de una obra de atraque y amarre.........................................9

Duques de Alba... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101. Definición...................................................................................................................................10

2. Características generales.....................................................................................................10

3. Materiales empleados..........................................................................................................11

4. Clasificación...............................................................................................................................11

5. Cálculo14

6. Problemas geotécnicos asociados.................................................................................16

Defensas de los Duques de Alba .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .171. Generalidades..........................................................................................................................17

2. Cálculo de las Defensas de los duques de alba......................................................18

Conclusión... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

Bibliografía... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

Protección con Duques de Alba 2

Universidad Nacional de Asunción PuertosFacultad de Ingeniería 10º Semestre – Civil

Introducción

El presente trabajo tiene el objetivo principal de describir las

estructuras denominadas Duques de Alba o Dolfines, las cuales

son empleadas en los puertos navales como elementos de ayuda

para atracar y amarrar los navíos que llegan hasta él.

La importancia fundamental de las obras de atraque y amarre

consiste en la función que tienen éstas de proporcionar a los

buques unas condiciones adecuadas y seguras para su

permanencia en puerto y/o para que puedan desarrollarse las

operaciones portuarias necesarias para las actividades de carga,

estiba, desestiba, descarga y trasbordo de pasajeros, vehículos y

mercancías, que permitan su transferencia entre buques o entre

éstos y tierra u otros medios de transporte.

Un ejemplo del uso de estas estructuras en nuestro país se

observa en el Puerto de Concepción, ubicado en el tramo medio

del Río del Paraguay.

A continuación detallaremos los diferentes tipos de Duques de

Alba, los materiales más utilizados en la construcción de los

mismos, su sistema de fundación y el método de cálculo, dando

un inicio al tema con generalidades sobre las obras de atraque y

amarre en general.

Protección con Duques de Alba 3

OBRAS DE ATRAQUE Y AMARRE

1. GENERALIDADES

Las obras de atraque y amarre, son aquellas, que como mencionamos en la introducción, tienen el objetivo fundamental de proporcionar a los buques unas condiciones adecuadas y seguras para su permanencia en puerto y/o para que puedan desarrollarse las operaciones portuarias necesarias para las actividades de carga, estiba, desestiba, descarga y trasbordo de pasajeros, vehículos y mercancías que permitan su transferencia entre buques o entre éstos y tierra u otros medios de transporte.

La clasificación de la misma puede hacerse desde tres puntos de vista diferentes, y son:

Su configuración física: Muelles, pantalanes, duques de alba, etc.

Su funcionalidad: Según el tipo de mercancía o pasajeros que se manipula o embarca en ellos.

Su tipología estructural.

2. CLASIFICACIÓN DE OBRAS DE ATRAQUE Y AMARRE

a. Según su configuración física, pueden clasificarse en:

muelles

pantalanes

duques de alba

boyas, campos de boyas y monoboyas

soluciones mixtas

estaciones de transferencia a flote

Los muelles se definen como estructuras de atraque y amarre fijas que conforman una línea de atraque continua, que en general excede en longitud al buque amarrado, y que están conectadas con tierra total o parcialmente mediante rellenos a lo largo de la parte posterior de las mismas, dando lugar a la creación de explanadas traseras adosadas.

Los pantalanes se definen como estructuras de atraque y amarre, fijas o flotantes, que pueden conformar líneas de atraque tanto continuas como discontinuas,

atracables a uno o a ambos lados. El principal elemento diferencial respecto de los muelles es que no disponen de rellenos adosados y, por tanto, no dan lugar a la creación de explanadas. Pueden estar conectados o no a tierra. En el primer caso la conexión suele realizarse bien por prolongación de la misma estructura o mediante pasarelas o puentes.

En general, los pantalanes que conforman líneas de atraque discontinuas suelen responder a soluciones mixtas, al estar constituidos o complementarse con varios duques de alba de atraque y/o de amarre, plataformas auxiliares generalmente no atracables y boyas de amarre.

Los Duques de Alba son estructuras exentas y separadas de la costa que se utilizan como puntos de atraque, de amarre, de ayuda a las maniobras de atraque, así como de varias de estas tres funciones simultáneamente.

Se pueden disponer aislados o formado parte de pantalanes discontinuos de solución mixta, bien delante o complementando a plataformas auxiliares no atracables, bien formando una única línea de atraque y amarre.

Las boyas son estructuras de amarre flotantes, cuya posibilidad de movimientos se encuentra limitada por una cadena amarrada a un ancla, a un muerto o a ambas cosas, los cuales suponen un punto fijo en el fondo. Una boya de amarre se denomina monoboya cuando adicionalmente permite la carga y descarga de graneles al estar conectada a tierra a través de una conducción submarina. En este caso la boya suele estar amarrada mediante varias cadenas con objeto de limitar al máximo sus movimientos horizontales.

Se denominan campos de boyas las disposiciones que posibilitan el amarre de un buque simultáneamente a varias boyas con el objeto de limitar los movimientos del buque amarrado.

Las estaciones de transferencia consisten en un buque silo dotado de medios de descarga que permite el atraque a ambos costados del mismo tanto de buques feeder o barcazas como de buques oceánicos. Este tipo de instalación supone una alternativa barata a instalaciones de trasbordo en tierra, ya que puede funcionar en zonas poco abrigadas.

b. Según su funcionalidad, pueden clasificarse en:

Las obras de atraque y amarre que permiten la carga y descarga de mercancías y el embarque o desembarque de pasajeros, se clasifican en función del tipo de mercancía o pasajero que en ellas se embarca o manipula en:

De uso comercial

De uso pesquero

De uso náutico-deportivo

De uso industrial (en los que se incluyen la construcción y/o reparación de buques)

De uso militar

Los atraques de uso comercial pueden subdividirse en función del tipo de mercancía y de la modalidad de presentación de la carga en:

Graneles líquidos

Graneles sólidos

Mercancía general (carga convencional, contenedores, ro-ro, ferris y multipropósito)

Pasajeros (cruceros y ferris)

c. Según su tipología estructural, pueden clasificarse en:

En función de la tipología estructural de cada una de las partes y elementos en los que pueden dividirse las obras de atraque y amarre se clasifican en:

A. FIJAS CERRADASA.1. Obras de gravedad

- De bloques- De hormigón sumergido- De cajones- Otros tipos de obras de gravedad: en L, entramados,...

A.2. Obras de Pantallas- De pantallas sin plataforma superior- De pantallas con plataforma superior

A.3. Obras de recintos de tablestacas

B. FIJAS ABIERTASB.1. De pilotesB.2. De pilasB.3. Otras

C. FLOTANTESC.1. BoyasC.2. PontonasC.3. CajonesC.4. Estaciones de transferencia

3. CRITERIOS PARA LA ELECCIÓN DE LA CONFIGURACIÓN FÍSICA DEL ATRAQUE

La configuración física del atraque más conveniente depende principalmente del volumen y de los tipos de tráficos (mercancías o pasajeros) que deberán manipularse en el mismo, así como de los requerimientos operativos exigidos:

tamaño, composición y frecuencia de llegadas de la flota de buques

necesidades de superficies y de equipos e instalaciones de carga y descarga en línea de atraque.

necesidad de áreas de almacenamiento más o menos próximas a la línea de atraque y de equipos e instalaciones de transporte entre ésta y las explanadas

necesidades de conexión con el transporte terrestre

La elección entre las diferentes configuraciones físicas posibles que cumplen los requerimientos operativos y las capacidades de línea de atraque y explanada necesarios, se realizará por criterios de optimización económica, tomando en consideración tanto los costes de construcción y conservación como la posible renovación o desmantelamiento, incluyendo además los sobre costes inducidos por las paradas operativas y los riesgos ambientales y sociales de las operaciones. Como criterio general, se elegirá la tipología que dé lugar a un menor coste global generalizado por unidad de mercancía manipulada (o, en su caso pasajero embarcado y desembarcado).

El muelle suele ser la configuración del atraque que se adapta a todos los tipos de tráfico dado su gran flexibilidad operativa pero, dado que normalmente tiene un mayor coste de construcción que las otras configuraciones, no siempre es la más adecuada desde el punto de vista económico para atraques específicos.

4. CRITERIOS PARA LA ELECCIÓN DE LA TIPOLOGÍA ESTRUCTURAL

Para la elección de la tipología estructural más conveniente para una obra de atraque y amarre deberán analizarse las ventajas e inconvenientes y, por tanto, la factibilidad de cada una de ellas frente a los requerimientos de uso y explotación y a los condicionantes geotécnicos, morfológicos, climáticos, medioambientales, constructivos y de los materiales, de conservación y mantenimiento existentes localmente.

Como criterio general, deberá optarse por la tipología estructural más económica de entre las posibles que satisfagan los requerimientos y consideraciones de uso y explotación y medioambientales con las condiciones de seguridad exigidas, valorando su adaptabilidad a la posible evolución de los requerimientos de uso y explotación y a las posibilidades de ampliación de la instalación para adaptarse a la evolución de la demanda de tráfico durante la vida útil de la obra. Para dicha valoración económica deberán considerarse tanto los costes de construcción como los de mantenimiento y de reparación en la vida útil y, en su caso, los de desmantelamiento y recuperación ambiental.

Debido a las severas condiciones ambientales y climáticas en las que se encuentran las estructuras de atraque y amarre, en general suele ser mucho más económico y fiable adoptar tipologías estructurales robustas, simples y durables, que exijan el mínimo mantenimiento durante su vida útil y tengan fáciles procesos constructivos y, en su caso, de desmantelamiento y recuperación ambiental.

5. PARTES Y ELEMENTOS DE UNA OBRA DE ATRAQUE Y AMARRE

Las obras de atraque y amarre pueden dividirse en elementos o partes a los efectos de sistematizar su clasificación tipológica y establecer elementos de comparación entre tipologías, así como facilitar los procesos de dimensionamiento y de verificación de la seguridad, la funcionalidad y la operatividad de las mismas. Con carácter general podrán definirse las siguientes partes:

Cimentación: Es la parte de la obra encargada de transmitir al terreno las cargas de la estructura.

Estructura: Es el elemento o conjunto de elementos cuya misión fundamental es conservar la forma de la misma haciendo frente a las acciones actuantes y transmitiéndolas a la cimentación.

Superestructura: Es el elemento destinado, en su caso, a solidarizar por la parte superior al conjunto de tramos estructurales y a ofrecer una línea de atraque continua, así como a permitir la transmisión y el reparto de las acciones de uso y explotación sobre la estructura resistente. Por otra parte, permite también corregir los defectos constructivos de alineación y desnivel entre tramos estructurales.

Relleno: Es el material de préstamo que se coloca en el trasdós de la estructura para crear una explanada adyacente.

Elementos de uso y explotación: son aquellos elementos auxiliares cuya función es posibilitar el uso y explotación de la obra de atraque y amarre de acuerdo con los requerimientos operativos exigidos. Los más importantes son los siguientes:

- Vigas carriles: son aquellos elementos estructurales sobre las que discurren los equipos de manipulación de movilidad restringida, cuando no forman parte directa de la estructura o superestructura de la obra de atraque.

- Defensas: son elementos flexibles situados generalmente en la superestructura que absorben por deformación parte o la casi totalidad de la energía cinética que se desarrolla durante el atraque, limitando los esfuerzos transmitidos tanto a la obra como al casco del buque. A su vez, el sistema de defensas, en combinación con el sistema de amarre sometido a tensión, puede utilizarse para disminuir los movimientos del buque atracado.

- Puntos de amarre: son elementos situados sobre la superestructura (bolardos, bitas y ganchos) que permiten configurar el sistema de amarre del buque atracado, cuya función principal es limitar los movimientos del buque producidos por los agentes del medio físico durante su permanencia en el atraque, transmitiendo los esfuerzos que se producen a la estructura resistente.

- Rampa ro-ro: es un plano inclinado fijo o móvil cuya función principal es permitir la carga/descarga de los buques por medios rodantes, limitando la pendiente entre el buque y el muelle a un valor admisible.

- Galerías/Canaletas: Son aligeramientos cerrados/abiertos que se disponen en la superestructura para acoger las redes técnicas: abastecimiento de agua, electricidad, alumbrado, contra incendios, comunicaciones, etc.

- Pavimento: Capa superior del firme o estructura resistente dispuesta sobre la explanada para soportar el paso de vehículos.

DUQUES DE ALBA

1. DEFINICIÓN.

Las estructuras conocidas bajo el nombre Duques de Alba son elementos dispuestos en el entorno portuario, van exentos y separados de la costa, que se utilizan para soportar esfuerzos horizontales y sirven de puntos de atraque, de amarre, de ayuda a las maniobras de atraque, así como de estas tres funciones simultáneamente.

En ocasiones se construyen para servir de elementos de protección de otras estructuras (posibles choques de embarcaciones contra pilas de puentes en vías de navegación, por ejemplo).

2. CARACTERÍSTICAS GENERALES.

El soporte de los esfuerzos horizontales que pueden actuar en los duques de alba puede hacerse mediante estructuras de gravedad, cimentadas en general superficialmente, o mediante estructuras cimentadas en profundidad.

En ambos casos existe una superestructura que recibe las defensas contra los empujes y/o los bolardos para el tiro.

La estructura aislada puede estar formada por un pilote (monopilote) o por un grupo de pilotes hincados en el fondo marino. Los grupos se forman con un número de pilotes de 3 como mínimo (mejor 5), hasta 35. Los pilotes del haz se acoplan por ensambladuras, pernos o cadenas, o en otro caso, mediante plataformas.

Los pilotes de gran capacidad estructural pueden utilizarse individualmente para formar duques de alba tipo “monopilote”. Los duques de alba de monopilote son quizás la manera más económica de construir un amarradero, siempre que las condiciones del terreno lo permitan y que se pueda obtener maquinaria en la zona para la instalación de los tubos de acero de gran diámetro.

Por lo general, los duques de alba se utilizan para muelles de petroleros, terminales de buques para transporte y en los casos en los que no se necesita una superficie de muelle continúa. Se componen de pilotes verticales y/o inclinados con una pesada cubierta de hormigón. Como las cargas se distribuyen sobre relativamente pocos pilotes, la reacción de la defensa resulta crucial.

INFRAESTRUCTURA(Sistema de Fundación)

SUPERESTRUCTURA(Plataforma)

ELEMENTOS AUXILIARES(Bolardos y defensas)

3. MATERIALES EMPLEADOS.

Los materiales de los pilotes pueden ser: madera, acero y también en ocasiones, hormigón armado.

4. CLASIFICACIÓN.

Según su forma de uso:

Aislados, o (Ver figura A)

Formando parte de pantalanes discontinuos de solución mixta, delante o complementando a plataformas auxiliares no atracables, o bien, formando una única línea de atraque y amarre. (Ver figura B)

Según su acoplamiento:

Ensambladura de los pilotes, permitiendo que uno sobresalga, denominado pilote real, que es aquel al cual se amarran los barcos, sobresale de 1 a 1,5 metros del máximo nivel del agua. (Ver figura A)

También el grupo puede estar coronado por una plataforma provista de un bolardo y protegida por un elemento de defensa. (Ver figura B)

Figura B

Figura AFigura B

Figura A

Según su rigidez:

Rígidos son construcciones al estilo de los caballetes con pilotes laterales inclinados. (Ver figura A)

Elásticos están diseñadas con pilotes verticales, la constante del muelle de la estructura se puede usar favorablemente para absorber parte de la energía de atraque. (Ver figura B)

Los rígidos trabajan como entramados tridimensionales y contrarrestan las fuerzas exteriores mediante compresiones y tracciones pero son poco elásticos contra los golpes de los barcos. Inclinación de los pilotes, desde 10:1 hasta 5:1.

Los duques de alba elásticos están formados por un haz de pilotes verticales o muy elegantemente inclinados. El contrarresto de la fuerza lo realizan por la flexión uniforme de todos los pilotes enlazados por zunchos de cabeza. Su elasticidad es favorable a las embarcaciones amarradas a los mismos.

Según su resistencia a la torsión pueden ser:

las resistentes a la torsión (duques de alba sin torsión) (Ver figura A)

las elásticas por torsión (duques de alba de torsión) (Ver figura B)

Ambas construcciones difieren fundamentalmente en la organización de la plataforma de acoplamiento.

En la figura se representa la construcción de Minnich, de un duque de alba de acero, con movilidad completa pero resistente a la torsión, con seis pilotes del perfil KP24 dispuestos según los vértices de un hexágono regular. El acoplamiento se realiza en dos planos de acción. En el superior (A-B), unas chapas gruesas soldadas a cada pilote permiten el contacto en tres puntos entre pilote y acoplamiento. En el plano inferior (C-D) se realiza la verdadera transmisión de la torsión a todos los pilotes, con lo que cesa la torsión, Los brazos soldados a los pilotes se enlazan con los brazos vecinos mediante bielas articuladas.Según la profundidad:

Figura BFigura A

Poco profundo, se utilizan los haces de pilotes.

Mucha profundidad, se substituye el haz de pilotes del duque de Alba por un cuerpo hueco de hormigón armado, que se lleva flotando al lugar de instalación.

Según su fundación:

Soluciones de gravedad, pueden darse en los muelles (cajones, recintos de tablestacas, etc.)

Soluciones de pilotes, pueden darse para realizar cimentaciones profundas (grandes pilotes aislados, grupos de pilotes de menor tamaño, pilotes formados por tablestacas metálicas hincadas, etc.).

Sección Transversal Alzado

5. CÁLCULO

a. Cálculo de la fuerza debida a la parada de un barco

Sean:

G: el peso del barco [t] de masa g

GM =

s: el recorrido [m] durante el cual queda el barco en reposo (bien por arriado de la amarra, o bien por el choque directo al retroceder el duque de alba).

F: la deceleración de este movimiento [m/seg2]. Donde s

vf

⋅=2

2

La fuerza que se presenta es:

s

v

g

GP

s

v

g

Gf

g

GfMP

22

22

⋅=→⋅=⋅=⋅=

Considerando 210s

mg = ; Resulta: s

vGP2

1.02

⋅=

Ejemplo:

Para un barco de 20000 t de desplazamiento resultan los siguientes empujes (t) sobre los duques de alba con distintos valores de s y de v:

s v [m/seg][m] 0.05 0.1 0.2 0.3 0.5

0.05 50 300 800 1800 50000.10 25 100 400 900 25000.20 12.5 50 200 450 12500.40 6.25 25 100 225 6251.00 2.5 10 40 90 2502.00 1.25 5 20 45 125

En el caso de acción combinada de tracción de la amarra y choque directo hay que sumar ambas fuerzas para obtener la resultante sobre el duque de alba.

En el choque directo, no suele ser v superior a 0,1; en la tracción de la amarra puede llegar a veces, hasta 0,3 y más.

En los choques del barco la deformación elástica efectúa cierto trabajo. En la primera fase (recepción del choque) una parte de la energía cinética es absorbida, pero no aniquilada, pues en la segunda fase (retroceso del choque) es devuelta. En la absorción de trabajo participarán por igual todos los pilotes siempre que la flexión de los mismos sea uniforme. Con el acoplamiento o zunchado usual de los pilotes suele ser esto posible si el choque ocasiona una solicitación centrada. Con el choque excéntrico, que es el más probable, puede llegarse a la flexión uniforme de todos los pilotes mediante acoplamientos especiales.

b. Cálculo de Duques de Alba elásticos en suelos no cohesivos.

Los duques de alba elásticos se calculan en general haciendo las consideraciones aplicadas a una pared elástica de tablestacas, de manera que en el subsuelo dado se determine:

un empuje máximo admisible y una flexión operativa adecuada, la profundidad de hinca debida, las dimensiones transversales necesarias para la energía a absorber,

Además se debe tener en cuenta la necesidad de absorber una posible tracción de amarre.

El problema es estáticamente indeterminado y debe resolverse de forma a lograr resultados óptimos desde el punto de vista técnico, operativo y económico.

Para la determinación del empuje pasivo en un cálculo detallado se recomienda las siguientes hipótesis:

1. Densidad: Como densidad real debe tomarse, tanto para el montaje como para la tracción de los amarres, la correspondiente densidad del suelo sumergido.

2. Ángulo de rozamiento contra la pared: En caso de utilización de superficies planas de deslizamientos pueden calcularse todas las solicitaciones de los duques de alba con ángulo de rozamiento del empuje pasivo δp= -2/3 φ, cuando se cumple la condición Σv =0. En otro caso, el empuje pasivo debe considerarse más próximo a la horizontal. Teniendo en cuenta la sub presión y como las cargas verticales V actuando de arriba hacia abajo, pueden considerarse, además del peso del duque de alba y de la mas de tierras limitada por su perímetro, el rozamiento bajo carga límite lateral (axt) y la componente vertical de la fuerza equivalente C según el calculo de la profundidad de hinca.

3. Fuerza equivalente C: Esta fuerza puede calcularse como lo indica la figura, partiendo de la condición de ΣH=0, según la ecuación:

ptbt

C pps

−+××××= 6

3 00 )()cos(δλγ

Sin tener en cuenta, como es corriente en el cálculo de duques de alba, la influencia del empuje activo. Otra alternativa es deducirla del polígono de fuerzas del diagrama de momentos. La condición Σv =0, puede suponerse inclinada respecto a la normal al eje del duque de alba hasta δp= +2/3 φ.

4. Profundidad de hinca: la profundidad de hinca adicional ∆t exigible para la absorción de la fuerza equivalente C puede obtenerse de la ecuación:

)(`)cos( ''00 2 tbt

Ct

pps +××××=∆

δλγSiendo:

δ’p: Ángulo de rozamiento entre la tierra y la parte hincada del duque de alba.λ’p: Coeficiente de empuje pasivo para el ángulo de rozamiento δ’p.

6. PROBLEMAS GEOTÉCNICOS ASOCIADOS

Aparte de los problemas geotécnicos que pueda presentar la cimentación de la estructura del duque de alba que sean comunes con otras estructuras similares, destaca el problema geotécnico asociado a la componente horizontal de la carga.

En las estructuras de gravedad, el vuelco será el aspecto crítico que condicione el proyecto. Eso no evitará que se hagan todas las comprobaciones de seguridad comunes, para las cimentaciones superficiales, así como en las recomendaciones indicadas para las estructuras de tipología similar, que son las siguientes:

Verificación de la seguridad frente al hundimiento o arranque de los pilotes

Verificación de la seguridad frente a la rotura horizontal del terreno

Verificación de la seguridad frente a la erosión del talud

Verificación de la seguridad frente al deslizamiento superficial del talud

Verificación de la seguridad frente al equilibrio global

Verificación de la seguridad frente a las erosiones internas y arrastres

Verificación de la seguridad frente a las socavaciones

Las estructuras pilotadas deben comprobarse, principalmente, frente a la rotura horizontal del terreno, que será en general la condición crítica de proyecto, en cuanto a problemas geotécnicos se refiere. Normalmente la capacidad estructural del duque de alba debe agotarse antes de que se produzca la rotura horizontal del terreno. Los otros Estados Límite Últimos de las soluciones pilotadas, deben considerarse también en el proyecto de los duques de alba.

El tiro de los amarres puede tener una componente vertical importante. Ese hecho, unido a la posible presencia de pilotes inclinados como estructura del duque de alba, hace que puedan originarse esfuerzos de tracción.

En esas ocasiones, puede ser conveniente disponer una superestructura pesada en la cabeza del duque de alba que alivie esas tracciones.

El problema de la deformación horizontal es de especial importancia, ya que la energía de atraque o impacto, así como los movimientos de deriva del buque atracado, dependen de la deformabilidad del duque de alba.

La deformabilidad añadida por la estructura del duque de alba debe sumarse a la debida al terreno de cimentación.

Las acciones horizontales en los duques de alba (particularmente las debidas al atraque) pueden tener un carácter dinámico acusado.

En los duques de alba pilotados que trabajen fundamentalmente a flexión, es recomendable realizar pruebas de tiro horizontal que permitan una estimación precisa de su deformabilidad.

DEFENSAS DE LOS DUQUES DE ALBA1. GENERALIDADES

Las defensas tienen la función de proteger a las embarcaciones, a las estructuras y a sí mismas de manera fiable día tras día durante muchos años en entornos duros y con escaso o ningún mantenimiento. Un buen diseño de defensas exige un entendimiento de la tecnología de las embarcaciones, métodos de construcción civil, fabricación de aceros, materiales, técnicas de instalación e innumerables códigos y regulaciones. Existen muchos factores que contribuyen al diseño de una defensa, como por ejemplo:

LAS EMBARCACIONES: El diseño de embarcaciones evoluciona constantemente: sus formas cambian y muchos tipos de buques se están construyendo en tamaños más grandes. Las defensas deben adecuarse a las embarcaciones actuales, así como las que se prevé que existirán en un futuro inmediato.

LAS ESTRUCTURAS: La estructura del embarcadero tiene gran influencia en la elección del sistema de defensas. Las defensas imponen cargas sobre las estructuras del muelle. Muchos muelles se están construyendo en lugares más expuestos, en los que las defensas pueden desempeñar un papel crucial en los costes totales de construcción. Las prácticas locales, materiales y condiciones pueden influir en la elección de las defensas.

EL ATRAQUE: Existen muchos factores que afectan a la manera en la que los buques se aproximan al muelle y la correspondiente energía cinética y carga aplicada a la estructura. El modo de atraque puede alterar la selección de la velocidad de la embarcación y los factores de seguridad en condiciones anómalas.

Al seleccionar defensas para una aplicación, el diseñador tiene que tener en cuenta cuál va a ser la frecuencia de uso de la defensa y los efectos que esto pueda tener en el rendimiento.

En cuanto a las defensas para los duques de alba, se tienen las siguientes consideraciones:

DUQUE DE ALBA

Se componen de pilotes verticales y/o inclinados con una pesada cubierta de hormigón. Como las cargas se distribuyen sobre relativamente pocos pilotes, la reacción de la defensa resulta crucial.

En los casos en los que los duques de alba están diseñados como estructuras elásticas (con pilotes verticales), la constante del muelle de la estructura se puede usar favorablemente para absorber parte de la energía de atraque.

MONOPILOTE

Al igual que con los duques de alba tradicionales, la reacción de la defensa es crucial.

Las estructuras de monopilote se construyen a menudo en emplazamientos retirados, así que las defensas deben ser fáciles y rápidas de instalar. El mantenimiento y la reparación son más difíciles, de modo que estos factores se deben evaluar cuidadosamente en las etapas iniciales del proceso de diseño.

2. CÁLCULO DE DE LAS DEFENSAS DE LOS DUQUES DE ALBA

Cálculos de energía de atraque

Los duques de alba son comunes en los muelles para petroleros y graneleros.

Los buques generalmente reciben la asistencia de remolcadores durante su acercamiento. Las velocidades de atraque están bastante bien controladas y normalmente se sitúan entre los 100 y los 250mm/s. Los ángulos de atraque están alrededor de los 5-15°.

Velocidades de atraque (v)

Las velocidades de atraque dependen de la facilidad o dificultad del acercamiento, de lo resguardado que se encuentre el muelle y del tamaño del buque. Las condiciones generalmente se dividen en cinco categorías que se indican a la derecha.

La guía de velocidades de atraque más comúnmente utilizada es la tabla Brolsma, adoptada por BS1, PIANC2 y otros estándares. Para facilitar su utilización, las velocidades para los principales tamaños de buque están tabuladas.

Coeficiente de masa añadida (cm)

El coeficiente de masa añadida tiene en cuenta la masa de agua que transporta el barco al desplazarse de costado en el agua.

Cuando la defensa detiene al barco, el impulso del agua acarreada continúa empujando contra el barco y esto en efecto aumenta su masa total.

El método Vasco Costa se adopta en la mayoría de los códigos de diseño para atraques de barco a costa ahí donde las profundidades del agua no son sustancialmente mayores que los calados de los buques.

Coeficiente de bloque

El coeficiente de bloque (CB) es una función de la forma del casco.

Coeficiente de excentricidad (ce)

Los barcos raramente atracan exactamente de manera central contra los muelles de duque de alba. Los pares de duques de alba normalmente se sitúan a 0.3 a 0.4 por la eslora del buque de diseño.

Cuando se calculan R y γ, normalmente se adopta una dimensión (a) de aproximadamente 4 a 6% de la eslora del buque de diseño. Las diferencias más grandes aumentan el coeficiente de excentricidad. En casos extremos en los que VB es coaxial a la defensa, CE = 1.

Factores de carga

En diseños de estado límite, los factores de carga aplicados a las reacciones de la defensa bajo circunstancias normales de atraque son mayores que las aplicadas bajo condiciones anómalas. Las defensas por lo general están diseñadas para absorber la energía anómala en su totalidad, y la reacción es similar para los impactos tanto normales como anómalos. En este caso, las reacciones normales que incluyen los factores de carga a menudo dan lugar a un ejemplo de diseño que ilustra el peor de los casos. Es importante verificar tanto los casos normales como los anómalos para determinar cuáles producen las cargas estructurales, momentos y tensiones mayores. A veces es posible, dependiendo de la defensa y tipos de estructura, equilibrar las reacciones normales y anormales de la defensa. Esto optimiza el diseño tanto de la defensa como de la estructura.

Energía de atraque anómala (ea)

Los impactos anómalos pueden ocurrir por varios motivos: fallo del motor del barco o remolcador, rotura de la estacha de atraque o de remolque, cambios bruscos en el tiempo, o fallo humano. BS1 sugiere que las defensas se diseñen con un coeficiente de seguridad de hasta dos veces la energía normal de atraque, a no ser que se haya comprobado que factores menores hayan resultado satisfactorios en circunstancias similares. Otros estándares como EAU2 son más conservadores y estipulan un coeficiente de seguridad igual a dos para todos los cálculos de energía de atraque.

La energía anómala (EA) se calcula de acuerdo a la siguiente fórmula:

EA = FS · EN ……..donde, FS = Coeficiente de seguridad < 2

ENERGÍA NORMAL DE ATRAQUE (EN)

Una vez establecidos todos los criterios y coeficientes, la fórmula se puede utilizar para calcular la energía cinética "normal" (EN) del barco según la modalidad de atraque.

Espacio entre las defensas

Si las defensas están muy espaciadas entre sí, es posible que los barcos con un radio de proa pequeño contacten la estructura al atracar en ángulo respecto a la superficie del muelle. La dimensión óptima del margen de holgura (C) varía en función del proyecto de acuerdo a los tipos de buque, condiciones de atraque y diseño de la estructura. El espacio mínimo entre las defensas a menudo se encuentra entre el 5 y 15% de la proyección de la defensa sin comprimir.

Para calcular el espacio máximo entre defensas, primero se deben determinar el radio de la proa (RB), la proyección de la defensa (PU) y la Deformación (_F).

Conclusión

En el presente trabajo logramos un valioso resumen de lo que

representan las obras de atraque y amarre, sus características

principales, clasificaciones, etc. Así como también una

descripción completa de las características principales de una de

ellas, los Duques de Alba o Delfines.

Comprendimos también, la importancia que posee la buena

elección tanto la obra de atraque como el elemento de defensa.

Gracias a la elaboración de este trabajo nos ilustramos con todo

lo necesario de duques de alba o delfines, que nos servirá de

base para la elaboración de proyectos referentes a este tema

durante nuestra vida profesional.

Bibliografía

Manual del Ingeniero

Hütte III – 3ra. Ed.

Tipos y Funciones de las Obras de Atraque y Amarre

José Manuel González Herrero

www.puertos.es.download

Recomendaciones Geotécnicas para Obras Marítimas y

Portuarias

Capítulo IV: Aspectos Geotécnicos particulares de las distintas

tipologías de Obras Marítimas y Portuarias

www.puertos.es.download

Diccionario Náutico Marino

Soluciones Avanzadas de Sistemas de Defensas.

Catálogo de FENTEK®

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