UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMADE MÉXICO

FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORESCAMPUS ARAGÓN

Ing. CivilObras de defensa y abrigo

Por:MERINO GARCÍA ALEJANDROLOPEZ RUIZ JOSE EDUARDO

Profesor:TORRES ORTIZ VALENTE

Materia: RIOS Y COSTAS

Grupo: 2951

Fecha: 17/03/2013

TEMA IV OBRAS DE DEFENSA Y ABRIGO

IV.1 Función y clasificación de las obras de protección.

Son obras destinadas a evitar la erosión y la socavación en ríos y esteros producto del flujo del agua.

Las obras en los cauces, casi sin excepción, producen estrechamientos que originan las aceleraciones y desaceleraciones que arrastran el material del cauce produciendo la erosión. Las obras de defensa están destinadas a controlar este problema.

Se identifican con claridad dos tipos de socavación en los cauces:

Socavación General: se produce con ocasión de grandes crecidas, durante las cuales el agua arrastra material en suspensión aumentando con ello el área de la sección transversal de la sección de escurrimiento. Al producirse la recesión de la crecida el material en suspensión precipita y se deposita en el fondo. Este tipo de socavación se produce de manera natural y no depende de la existencia de obras civiles artificiales.

Socavación Local: en este caso, la socavación ocurre en puntos localizados y en general está asociada a la existencia de obras civiles presentes en el cauce. Es un fenómeno que persiste mientras persista el elemento que lo produce

IV.2 Diseño de rompeolas.

El rompeolas es una construcción diseñada para soportar la fuerza e intensidad de las olas, haciendo que cuando estas choquen con él disminuyan su intensidad, haciendo de esta manera que las olas que lleguen a las playas no causen ningún problema a las embarcaciones y comunidades que se encuentran cerca al mar.

El rompeolas tiene que ser lo suficientemente resistente a la acción de las olas, por eso un paso muy importante antes de iniciar la construcción de un rompeolas, es conocer las características meteorológicas que presenta la zona de construcción, esto implica analizar las olas que se forman y las características que éstas presentan , ya que dependiendo de este estudio se determina el tamaño y características de un rompeolas que pueda soportar a las olas producidas y que no sea arrastrado por las mismas.

El aporte de la física es muy valioso para la construcción de un rompeolas, ya que atreves del estudio de ondas mecánicas ayuda a definir las características que debe tener el rompeolas.

El objetivo de la construcción de un rompeolas es establecer una zona de mar en calma en la que las embarcaciones se puedan amarrar con seguridad durante períodos meteorológicos adversos. También es importante para los bañistas y comunidades muy cercanas a la orilla del mar, ya que les proporciona aguas tranquilas.

Es, por lo tanto, importante para la comunidad local que el rompeolas sea capaz de soportar el impacto de las olas normalmente propias de la zona. La no consecución de estos objetivos en situaciones normales (sin contar el efecto de tormentas extraordinariamente fuertes) podría provocar daños considerables a la flota pesquera y a la misma comunidad. Para evitar que esto suceda se deberán tomar todo tipo de precauciones al construir un rompeolas. .

PARTES DE UN ROMPEOLAS:

EL NÚCLEO.

Normalmente éste consiste en desechos de cantera sin las partículas finas (polvo y arena), que deben mantenerse compactado y nivelado, debe ser de un ancho apropiado, el cual será determinado según las condiciones meteorológicas del lugar.

colocación del núcleo de escollera

LA PRIMERA CAPA INFERIOR.

La primera capa inferior de piedra está diseñada para impedir que el núcleo sea arrastrado, normalmente consiste en piezas sueltas de piedra cuyo peso varía entre un mínimo de 500 kg hasta un máximo de 1 000 kg.

colocación de la capa inferior

LA CAPA PRINCIPAL DE PROTECCIÓN. La capa principal de protección, como su propio nombre indica, constituye la defensa principal del rompeolas a la embestida de las olas. La existencia de cualquier tipo de defecto en la calidad de la roca, ya sea graduación (tamaño demasiado pequeño) o colocación (pendiente desnivelada o demasiado acusada) pondría a todo el rompeolas en grave peligro. Por esto se deberá tener mucho cuidado al seleccionar y colocar las piedras correspondientes a la capa principal de protección.Colocación del núcleo de la escollera.

Colocación de la capa inferior

La Figura muestra la colocación de piedras de protección principal por medio de una grúa sobre orugas, que es el mejor equipo para la colocación de piedras de gran tamaño. Estas piedras grandes se deben izar una a una utilizando una eslinga o valvas mordientes y colocar en el agua con la ayuda de un submarinista o de una

embarcación con tripulación equipada con un tubo con un cristal tapando uno de sus extremos. La capa de protección se debe colocar piedra a piedra en una secuencia que asegure su interconexión; en la Figura, por ejemplo, la piedra número 2 es mantenida en su sitio entre las piedras 1 y 3, mientras que la piedra 4 está bloqueada entre las piedras 3 y 5.

Excavadora cerrando la cresta

Colocación de la capa principal de protección. Se asegura así que una ola no pueda arrancar una de las piedras y hacer que las que están encima caigan por la pendiente, rompiendo la capa de protección y exponiendo la escollera más pequeña que hay debajo. Para asegurar la correcta colocación de las piedras, el submarinista o ayudante en la embarcación debe dirigir al operador de la grúa cada vez que se coloca una nueva piedra hasta que la capa de piedras sobrepase la superficie del agua. Al igual que con la primera capa inferior, se necesitan dos capas de piedras de protección para completar la capa principal de protección. Se deben establecer perfiles de pendiente a intervalos regulares de 5 m utilizando el mismo procedimiento anteriormente descrito en la Figura anterior.Excavadora hidráulica colocando la escollera sobre la cresta.

Cerrando la cresta

IV.3 Diseño de muros verticales

Concepto de dique vertical convencional.

Podemos definir un dique de paramento vertical convencional como un monolito rígido, de pared impermeable, de comportamiento gravitatorio (basa la estabilidad en el peso) y que se caracteriza por reflejar prácticamente el total de la energía del oleaje, sin intentar variar su comportamiento, ni laminarla por transmisión o disipación del impacto devolviendo como una pared rígida la acción de trenes sucesivos de olas representado por su altura de ola máxima incidente.

Partes de un dique vertical convencional.

Los elementos principales de un dique vertical son los que siguen:

1. Banqueta de cimentación con su correspondiente enrase de grava.2. Berma de protección del dique.3. Bloque de guarda anti-socavación, pudiendo estar embebido en la berma delantera de protección.4. Monolito (cajón o tipología especial)5. Espaldón, con sus múltiples soluciones estructurales, funcionales e hidráulicas para minimizar el rebase cuando la función es de dique muelle.

Modos de fallo de un dique vertical.

De acuerdo con los elementos de diseño de un dique vertical, es posible distinguir los siguientes modos de fallo principales:1. Modo de fallo instantáneo por acción de la ola máxima sobre el monolito. Fallo estructural por deslizamiento, vuelco o hundimiento.2. Modo de fallo instantáneo por acción de la ola máxima sobre el espaldón.Fallo estructural por deslizamiento, vuelco o hundimiento.3. Modo de fallo operacional hidráulico por rebase sobre el espaldón.4. Modo de fallo operacional hidráulico de reflexión por agitación interior en antepuerto, canal de enfilación y dársenas interiores.5. Modo de fallo flexible por deformación acumulativa y colapso del cimiento.6. Modo de fallo deformable por socavación acumulativa en berma.7. Modo de fallo en berma por cota elevada de la misma, funcionando como dique horizontal compuesto.8. Modo de fallo por inca miento del monolito sobre la cimentación de apoyo.9. Erosión en las esquinas de contacto cajón – cimentación. Capítulo 3. Aproximación a los diques verticales. Interacción oleaje-estructura.10. Exceso de presión de apoyo.11. Fallo global a corto o largo plazo de la cimentación.12. Otros modos de fallo derivados e interconectados de los anteriores.

IV.4 Evolución playera por construcción de obras. Tiempo de llenado.

La ingeniería de costas, en lo relacionado con los puertos, comienza con el desarrollo de las civilizaciones ancestrales a la par que el tráfico marítimo, quizás alrededor del 3500 a. C. Las dársenas, los rompeolas y otras obras portuarias fueron construidos manualmente y a menudo a gran escala.

Algunas de las obras portuarias son todavía visibles en unos pocos puertos que todavía hoy existen, mientras que otros han sido recientemente explorados por la arqueología subacuática. Muchas de las obras portuarias ancestrales han desaparecido tras la caída del Imperio romano.

Muchos de los esfuerzos costeros ancestrales estaban dirigidos a las estructuras portuarias, con la excepción de algunos pocos lugares donde la vida dependía de las protecciones costeras. Venecia y su laguna es uno de esos casos. Las protecciones de las costas de Italia, Inglaterra y Holanda pueden ser rastreadas hasta al menos el siglo VI. En la antigüedad se comprendieron fenómenos como las corrientes del Mediterráneo y los patrones eólicos, así como la conexión causa-efecto entre los vientos y las olas.

Roma introdujo muchas innovaciones revolucionarias en el diseño de puertos. Aprendieron a construir muros subacuáticos y se las arreglaron para construir sólidos rompeolas para proteger puertos completamente expuestos. En algunos casos puede

que se empleara la reflexión de las olas para prevenir la colmatación. También emplearon rompeolas superficiales bajos para provocar la rotura de las olas antes de que alcanzaran los rompeolas principales. Fueron los primeros en dragar en Holanda para mantener el puerto en Velsen. Los problemas de colmatación de este puerto fueron resueltos cuando los muelles sólidos anteriores fueron reemplazados con nuevos espigones apilados de una forma abierta. Los romanos introdujeron también en el mundo el concepto de las vacaciones en la costa. Edad Media

La amenaza de ataque desde el mar causó que muchas ciudades costeras y sus puertos fuesen abandonados. Otros puertos se perdieron debido a causas naturales como la rápida colmatación, el avance o retroceso de la línea de costa, etc. La Laguna de Venecia fue una de las pocas áreas costeras pobladas que continuó con su prosperidad y con su desarrollo donde los informes escritos documentan la evolución de los trabajos de protección costera. Los conocimientos científicos e ingenieriles permanecieron vivos en el este, en Bizancio, donde el Imperio romano oriental sobrevivió seiscientos años mientras la Roma occidental decaía. Edad Moderna

Leonardo da Vinci puede ser considerado el precursor de la ciencia de la ingeniería de costas, ya que ofreció ideas y soluciones frecuentemente con más de tres siglos de antelación de su aceptación general. Mientras que la ciencia avanzaba a grandes saltos, la construcción de puertos mejoró poco respecto de los métodos romanos después del Renacimiento. A principios del siglo XIX, la llegada de la máquina de vapor, la búsqueda de nuevos territorios y rutas comerciales, la expansión del Imperio Británico a través de sus colonias, y otras influencias, contribuyeron a la revitalización del comercio marítimo y renovaron el interés en las obras portuarias. Siglo XX

Se produce una evolución de la protección costera y el paso desde la construcción de estructuras de defensa a la regeneración de playas. Anteriormente a 1950 la práctica general era usar estructuras duras de protección contra la erosión costera o contra los efectos de los temporales. Estas estructuras consistían normalmente en armaduras costeras tales como rompeolas y revestimientos o estructuras de trampas de arena tales como espigones en peine. Durante los años 1920s y '30s, los particulares y las comunidades locales interesadas protegieron muchas áreas de la costa usando técnicas de alguna manera ad hoc. En ciertas zonas de recreo, las estructuras han proliferado hasta tal extremo que la protección impide en la actualidad el uso recreativo de las playas. La erosión de la arena continuó, pero la parte posterior de la línea de la playa fijada se mantuvo, resultando en una pérdida de superficie de playa. La prominencia y el coste de estas estructuras llevaron a finales de los 1940s y a principios de los 1950s a la búsqueda de un método nuevo, más dinámico. Los proyectos ya no confiaron más en las estructuras de defensa costera en exclusiva, a medida que el desarrollo de técnicas fue reproduciendo las características protectoras de las playas naturales. El uso resultante de playas artificiales y dunas estabilizadas como enfoque ingenieril resultó un medio económicamente viable y

medioambientalmente más amigable para disipar la energía de las olas y proteger los desarrollos costeros.

Durante los últimos cien años, el limitado conocimiento de los procesos de transporte sedimentario costero al nivel de las autoridades locales a menudo ha desembocado en medidas inapropiadas destinadas a combatir la erosión costera. En muchas ocasiones, tales medidas han resuelto localmente la erosión costera, pero han exacerbado los problemas erosivos en otras localizaciones -diez kilómetros más allá- o han creado otros problemas ambientales.