Tema 4.3.Diques talud.pdf

8/17/2019 Tema 4.3.Diques talud.pdf

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UNIVERSIDADE DA CORUÑA

OBRAS MARÍTIMAS

Y PORTUARIAS

TEMA IV. TIPOLOGÍA Y DESCRIPCIÓN DE LAS OBRAS MARÍTIMAS Y

PORTUARIAS:

3. Diseño de diques en talud

Jose Anta Álvarez

ESCOLA TÉCNICASUPERIOR DE

ENX. CAMIÑOS,CANLES E PORTOS



INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS:

•

Presentar los criterios generales de diseño de

diques en talud.

• Presentar las principales fórmulas de estabilidad

del manto.•

Definición de la sección tipo de un dique en talud.



INTRODUCCIÓN

BIBLIOGRAFÍA DEL CAPÍTULO:

• Diseño de diques rompeolas. Vicente Negro. Colegio de Caminos, Canales y

Puertos

• Programa ROM. Recomendaciones para Obras Marítimas. Puertos del

Estado. http://www.puertos.es/programa_rom/index.html

• Coastal Engineering Manual US Army Corps of Engineering.

http://chl.erdc.usace.army.mil/chl.aspx?p=s&a=ARTICLES;104

• Documentos de Referencia. Vol 3. Obras. GIOC. Universidad de Cantabria

• Handbook of Port and Harbor Engineering. Tsinker, 1997. Chapman & Hall



ÍNDICE

1. INTRODUCCIÓN2. ESTABILIDAD DEL MANTO

1. Introducción

2. Definición del nivel de daño

3. Fórmulas para análisis de estabilidad

3. PROCEDIMIENTO DE DISEÑO

1. Sección Tipo

2. Definición de los elementos de lasección transversal



INTRODUCCIÓN

sección convencional en I.Portuaria (“dique de escollera de Iribarren”)



INTRODUCCIÓN

Coastal Engineering Manual



INTRODUCCIÓN

España 80% diques en talud, el resto mixtos overticales

Tendencia se invierte:• Impacto ambiental• Reducción de costes• Fiabilidad de métodos

de cálculo



Cantábrico: Mayor presencia de diques talud

Mediterráneo/Canarias: Mayor número de diques verticales

Avances en la Construcción de diques de Abrigo en España. Grau, J.I. IIICongreso Nacional de la Asociación Técnica de Puertos y Costas

INTRODUCCIÓN




INTRODUCCIÓN



INTRODUCCIÓN

Funcionamiento frente oleaje:

Diques en talud: Rompeolas. != 0.2 – 0.6

Diques verticales: Reflejantes. != 1

Modo de fallo:

Diques en talud: Rotura gradual Hd=Hs

Diques verticales: Rotura instantánea Hd=Hmax



INTRODUCCIÓN


Esquema de rotura de diques en talud y verticales



ÍNDICE

1. INTRODUCCIÓN2. ESTABILIDAD DEL MANTO

1. Introducción

2. Definición del nivel de daño

3. Fórmulas para análisis de estabilidad


1. Sección Tipo

2. Definición de los elementos de lasección transversal



ESTABILIDAD EL MANTO

MODOS ROTURA DIQUES TALUD

Negro (2008)

EROSIÓN DEL MANTO / BERMA





Negro (2008)

EROSIÓN DEL MANTO / BERMAINESTABILIDAD DEL FILTROGEOTÉCNICAS

- Deslizamiento manto- Espaldón, berma,! - Estabilidad global, substrato,!






- Deslizamiento manto- Espaldón, berma,! - Estabilidad global, substrato,

CAPÍTULO 4 - ROM 0.5-05






- Deslizamiento manto- Espaldón, berma,! - Estabilidad global, substrato,

MECÁNICAS

Coastal Eng. Manual



DISEÑO DE DIQUES EN TALUD

FÓRMULAS ESTABILIDAD:

-

Imposible analizar todas las fuerzas e interacciones

- Fórmulas semi-empíricas

- Base determinista

- Validadas en laboratorio

INPUTS CAJA NEGRA MOVIMIENTODEL MANTO




FÓRMULAS ESTABILIDAD

Planteamos ratio entre FDEST y FESTABIL

FL FD

W’

F D + F L

W '!

12" wV

2(C D +C L ) A

g(" s # " w )Vol!

" wV 2 Dn

2

g(" s # " w ) Dn

3

! V

2

n

2

g$ Dn

! H

$ Dn

N s = H

$ Dn

Principio de relaciones monomias

N s =

H

! Dn

" K 1

aK

2

bK

3

c### ¿Qué variables usamos para definir Ns?



CRITERIOS DE AVERÍA

INICIO DE AVERÍA: Huecos > np en manto principal.

AVERÍA DE IRIBARREN: Oleaje en 2ª capa del manto.

INICIO DE DESTRUCCIÓN: IA en 2ª capa del manto.

DESTRUCCIÓN: Extracción de piezas del manto secundario .

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Cot alfa IA AI ID D

1.5 1.0 2.5 6.5 12

2.0 1.5 3.0 8.0 14

3.0 2.5 3.5 9.5 16

4.0 3.0 4.0 11.0 18

5.0 3.0 4.0 11.0 18

DIQUES NO REBASABLES

> El daño se concentra alrededor del NM.

Relación S - Tipo avería f (alfa).




3. FÓRMULAS PRÁCTICAS PARA EVALUAR LAESTABILIDAD DEL MANTO

Tendremos que considerar:

• Tipo de unidad de manto




• Tipo de unidad de manto

•

Condiciones de oleaje (rompiente o no rompiente)• Cota de la berma respecto a Ru y SWL

• Espaldón

•

Nivel de daño

• Sección de análisis (morro / tronco)




Fórmula HudsonHasta 1930 todo por comparación : muchas averías

Desarrollo de fórmulas empíricas basadas en modelización

física de los diques sometidos a acción oleaje.

Fórmula Iribarren (1936) – Hudson (1954)

W (ton) = H

3 !

r

(Sr"1)3K D cotan(# )




W: peso ud manto

"r o #r : densidad (t/m3) o peso especifíco (KN/m3) de la ud de manto

H: altura de ola de diseño H1/10= (H1/10=1.27$Hs)

Sr-1: ("r / w -1) o (" r / " w -1) ; "w =1.03 t/m3 o # w =10.3 KN/m3

%: ángulo del talud

KD: coeficiente de estabilidad (Resto de parámetros)

1

cotg %

W (ton

)=

H 3 !

r

(Sr"1)3K D cotan(# ) ;

W (kN

)=

H 3$ r

(Sr"1)3K D cotan(# )




SPM (1984)

Criterio de daño




Criterio de daño: dispersión muy elevada




Fórmula Van der Meer para escollera





MORRO Y QUIEBROS: flujo altamente 3D




- Fórmulas específicas y Hudson modificada- La práctica recomienda incrementar el valor del peso 1-4 veces el del tronco- Práctica habitual reducir el talud del morro

W morro

= K ·W tronco

+ info: Maciñeira, 2004




•

Ajustan mejor si el dique es permeable•

Hs de diseño: Hs a pie de dique•

Influencia profundidad: Obras de gran

profundidad (>10 m) requieren udshormigón.•

Cubos rotura más frágil (incrementanporosidad en zona de movimiento y

reducen en zona baja, donde sealmacenan uds)

BONDAD DE LAS FÓRMULAS

¿Se ajustan las fórmulas de cálculo del manto a los diques existentes?. Negro, V. III Congreso Nacional de la Asociación Técnica de Puertos y Costas




RECOMENDACIONES

•

Emplear bloques paralepipédicos (1x1x1.3), funcionanmejor que cubos (mayor porosidad, disipación energía,menor rebase).

• Se recomienda realizar ensayos de laboratorio paracomprobar resultados de fórmulas empíricas

•

Emplear formulaciones que contemplen niveles de daño• Fórmula de Hudson. Funciona bien con cubos y

bloques, por lo que se recomienda emplear Hs en aguasprofundas. Con escollera más dispersión por lo que serecomienda emplear H1/10 en vez de Hs. En aguas

someras emplear siempre H1/10





COMPARACIÓN DE LAS FÓRMULAS







El diseño se realiza en función del elemento más pesado:las unidades del manto principal

• Cota y ancho

coronación• Espesor de los

mantos

• Número de

elementos

• Berma de pie

• Filtro



PROCEDIMIENTO DE DISEÑO : Sección tipo


SPM (1984)

REBASABLE. OLEAJE ROMPIENTE. AMBOS LADOS




SPM (1984)

NO REBASABLE. OLEAJE NO ROMPIENTE.





COTA Y ANCHO DE LA CORONACIÓN

B: Ancho

n: número de cantos (n>=3): coeficiente de manto (indica el espesor del canto en función de

arista del cubo equivalente)

1/3

r

W B nK

! "

# $ = % &

K !

W=D

3

· ! r




ESPESOR DEL MANTO, Nº de UD’s

e: Espesor

n: número de cantos (n=2 elementos prefabricados, n=3 escollera)nto

1/3

r

W e nK

! "

# $ = % &

' (

K ! P



3. PROCEDIMIENTO DE DISEÑO : Geometría


ESPESOR DEL MANTO, Nº de UD’s

N ud

= e ! A ! ! r 1" P /100( )

1

W

e = nK #

W

! r

$ % &

' ( )

1/3

*

+

,,

-

,,

N ud

= A

!n

! K

# 1

" P /100

( )

! r

W

$

% &

'

( )

2/3

A: Superficie del manto Espesor

P: Porosidad del manto (en %)

P




MANTO SECUNDARIOS: CONDICIÓN DE FILTRO

15 85( ) 5! ( ) D encima d debajo!

Criterio de retención de finos: Condición de filtro

El primer manto secundario con n>=2

Habitualmente W/10 a W/20

Criterio de permeabilidad (debe ser gradual):

Criterio de estabilidad interna (si el filtro presenta una mala gradación se

producirán pérdidas que repercuten en su propia estabilidad):

15 15( ) 4 a 5! ( ) D encima d debajo!

60 10( ) 10 ( ) D filtro D base!




+ CONDICIONES

En función de la permeabilidad de Van der Meer




CORONACIÓN

Diferentes tipologías, con o sin espaldón




CORONACIÓN

Cálculo del espaldón complejo. Métodos aproximados en Cap VIII de Negroy Varela (2008). (Diseño Diques Rompeolas, Colección Seinor).

Estimación de la cota de coronación. ! 1,5 a 2 H s




PIE ESTRUCTURA Y BERMA DE MANTO

Comprobar si condiciones de rompiente o no

en aguas someras no hay reducción de W

en oleaje no rompiente se puede reducir W

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