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• Danibel Villasana Farias

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EDITORIAL UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA

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Vicent Esteban Chapapría

OBRAS MARITIMAS

Departamento de lngeniería e lnfraestructura de ros Transportes Escuela Técnica Superior de lngenieros de Caminos, Canales y Puertos

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA EDITORIAL UPV

Rel:2004.4327

Íwotcn

capÍrulo 1.

,

l.

t¡,tcn¡,unni¿

u¡nÍnut

ll

TNTRoDUCcTóN

LA ocnANocnrrÍt. ocEANocrurÍt 3. LA rNGENrpnfu runÍrru¡ ..........

CAPÍTUL O 2. t¡,tcnNtsnÍt qzRTUARTA:

rÍsrca

r9

puERro

23

unnce¡,tci¡

25 25 26 27 28 29 30 30

EL

EL PUERTo. onrrNrcróN CLASIFICAcTÓN DE PUERToS 3. ESTRUCTURA GENERAL PORTUARTA 4. SERVICIOS PORTUARIOS 5. EL coMERcro u¡,RÍruo 1.

1

6.

DocuMENr¿.cróN coMERCIAL 6.1. PRECIO

6.2.

Y

FORMA DE PAGO

I-AS CONDICIONES

DE ENTREGA oo t¿

6.3. EL CONTMTO DE TRANSPORTE 6.4. EL sEGLrRo u¿.niuuo 7. LOS USUARIOS DEL PUERTO 8. LAS OPERACIONES PORTUARIAS 9. VARIABLES QUE DETERMINAN QUE UN BUQUE

PUEDE USAR UN PUERTO

CAPÍTULO 3. zBMS PzRTUARIAS l. cLAsrFrcAcróN DE oBRAs uanÍrrnn¡,s

t

CONCEPTOS DEL BUQUE 3. CLASIFICAcIÓN DE LA PLANTA DE LoS PUERToS EN ruNcróN DE sus oBRAs DE ABRrco 4.

LA BOCANA

CAPÍTULO 1.

4,

oBRAs

31 31

33

37 37

4t 43

49 50 55

u¿,nÍnues DEABRIGI

uBr¡xrcróx

', TIPOS

13

l5

DE DIQUES.

3. solrcrrAcroNEs Que ,lcruAN soBRE Los DTQUES. 4. MATERTALES rARA LA coNsrnuccrón DE DIeuEs 5. nrsBño DE oBRAs DE ABRrco

57

s2 59

& 65 67

OBMS MAR|TIMAS

CAPÍTULO S. npuns EN TALUD o RoMpEot^ls r. DEFrNrcró¡r. rNrnonuccróN. 2. LA TNFLUENCTA DEL cLrMA u¡nÍrrtro nB orspño

69

7t 7t

¡. srccróN

DE uN DreuE EN TALUD s.t. nr¡túcrno y L4s cApAS 1NT8RM8D1A,s..............

74 74

3.1.1. Permeabilidad y estabilidad del núcleo 3.1.2. Transmisión de energía, materiales y construcción...................... 3.2. MANTO PRINCIPAL

74 75 78

3.2.1. Diseño del manto principal con escollera y unidades de hormigón.....

3.2.2. Piezas especiales 4. CALCULO DE LOS ELEMENTOS DEL MANTO PRINCIPAL Dl UN DrQUE EN TALUD. FÓRMULA DE rRrBARREN.................... 5. METODOS CONSTRUCTIVOS DEL DIQUE EN TALUD

80 82 85 88

5.1. ESPECIFICACIONES DEL DISEÑO Y CONSTRUCTIVAS ....,,.... 6. TIPOLOGÍA DE GÁNGUILES 7. COMPARACIÓN ENTRE MÉTODOS CONSTRUCTIVOS.................. 8. RELACIÓN ENTRE CANTERA, ACOPIO, PREVISIÓN

90

METEREOLÓGICA Y EJECUCIÓN NBI, AVANCE... DURABILIDAD DE MATERIALES............... 10. CIMENTACIÓN: nltOs, MEJORAS, COMPORTAMIENTO Y DISEÑO 11. MODELACTÓN HrDRÁULTCA DEL DrQUE ROMPEOLAS ...............

97 97

9.

CAPÍTULO 6. DIQUES VERTICALES 1. DEFINICIÓN.............

1. 2.

7.

98 100

101

2. CARACTERÍSTICAS DE ORDEN GENERAL. 3. TTPOLOGÍA ............ 4. DISEÑO y CONSTRUCCTÓN DE LOS DTQUES VERTrCALES.........

CAPÍTULO

93 95

zBRAS DE ATRAQUE

t03 104 106 108

115

DEFINTCTÓN............. MU8LLES................. 2.1. PARTES DE UN MUELLE

rt7 119

I2O

2.2. CI"ASIFICACIÓN DE MUELLES SEGÚN SU TIPOLOGÍA

CONSTRUCTNA

2.3.

3.

FASES

ATENER EN CUENTA EN I-4 CONSTRUCCIÓN DE

CIMENTACIONES.. 3.1. CI"\SIFICACIÓN SEGÚNTERRENOS.,,

.. MUELLES,,...

DEATRAQUE..............

126 134 134

4. PARÁMETROS DE DISEÑO A CONSIDERAR EN LAS OBRAS

I2I

..

135

f¡,totcn

CAPÍTULO 8. ontcenos 1.

137

DEFTNTCIóN.............

2. CLASIFICICIÓN DE LAS OBRAS DE DRAGADO.............. 3. OBJETIVOS DE LAS OBRAS DE DRAGADO........... 4. EQUTPOS DE DRAGADO........... s. FACToREs euE coNDICIoNAN LA u,nccrÓN DE uN

DRAGADO.............. uurnonotóG1cA5.......... s.2. I¡NDICIqNES pistc¿.s.......

I4O 140 140

TREN DE

s.t.

139 139

140

coNDrcroNES

l4l

5.3. CONDICIO¡,IaS rÉCUÚCAS DEL EQUIPO DE DRAGADO......................... I4l r42 6. DRAGAS MECÁNrCAS.................. I42 6.1. DMGADEROSARIODECANGILONES 6.2. DRAGA DE cucHARA nicm 6.3. DMGADECUCHAMARTICUI.A,DA 6.4. DMGALTNA 6.5. DMGARETROEXCAVADORA 6.6, DRAGAonnruoctóN................. 7. DRAGAS DE SUCCrÓN.................

ntonÁuttces.................. 7.1.1. Draga de succión con cortador .1.2. Draga de succión en marcha (trailer)....... 7.1.3. Dragas de succión con descarga lateral .......... 7.1.4. Draga de succión... 7.1.5. Dragas de succión especiales 7.1.5.1. Wheel dredger................. 7.1.5.2.5weepdredger.............."... 7.2. DRAGAS NEUMÁT1CAS.................. 7.3. DMGAS 5UM8RG1DAS................... CAMPOS DE APLICACIÓN DE LAS DRAGAS

7.1.

146 148

149

15I 152 153 153 153 155 158 158 158 158 159 160

DRAGAS

7

8. 9.

MAQUTNARÍ¡ AUXrlrAR DE LAS OBRAS DE DRAGADO 9.r. GÁNGUTLES

160 161

..............

REMOLCADORES 9.3. TUBERÍAS.................. 9.4, BOMBAS DE IMPULSIÓN.............., s.s. EQUrpos DE FMCTURACIÓN PR8V1A............... 9.6. BOYAS Y OTROS MEDIOS DE POSrcIONAMIENTO 9.2.

CAPÍTULO 1.

g.

zBRAS MARÍTIMAS AUXILIARES

4. DIQUES FLOTANTES 5. VARADEROS

163 163 163 165 167

169

l7t

DEFINICIÓN

2. LA REPARACIÓN DE 3. LOS DTQUES SECOS

162 162

EMBARCACIONES

t71

t7t t76 177

OBMS MARíTIMAS

6. COMPARACIÓN ENTRE LOS DIFERENTES SISTEMAS 7. GRADAS 8. ESCLUSAS

CAPÍTULO 10.

zBRAS MARÍTIMAS EXTERIzRES

l. nprrNrcróN..............

üiüñóy

2. coNDUCCToNES suneuüñrs. cóñiinüódéñ:..::.:.. 3. oBRAS DE pERFoRAcróN EN LA zoNA ExrERroR 3.]. ESTRUCTUMS DE AGUAS POCO PROFUNDAS....,,. 3.2. ESTRUCTURAS EN AGUAS PROFUNDAS.... 4. ISLAS ARTIFICIALES ............. 5-

TERMINALES EXTERIORES Y SISTEMAS DE AMARRE

CAPÍTULO I.1. PRICESIS LITzRALES 1. TNTRoDUCcTóN...........

2.

183 185

t87 191

192 194 198

199

201

2M

VIENTOS

204

2M

ont

qLEAJE........

narruprnÍl

3. 4. ACCIONES HUMANAS 5. VARHCIONES DE LAS FORMAS COSTERAS................... 6. PERFIL DE LAS FORMAS COSTERAS 7. BALANCE DE SEDIMENTOS.......... 8. FoRMAS cosrERAS nn BnosróN.................. 9. FoRMAS cosrERAs nn oppósrro ...............

SINGULARIDADES

CAPÍTULO 12. 1.

180

2.2. OLEAIE. 2.3. pRopAcActów

2.4. VARIACION ES DEL N NEL DEL MAR..,,..,,..... 2.5. TRANSponra sórtoo uroML*,... 2.6. EvALUActóu o nr rRAN s poRTE sóuoo uroruL...................

10.

179

203

nrNÁurca LrroRAL.. 2.1.

178

zBRAS DE DEFENSAy REGENERAcTóv cosrnn¿,.......

INTRoDUCcTó¡r

2. PRorEccróN on PLAYAs 3. ESPIGONES Y DIQUBS 4. DEFENSAS LONGITUDINALFS 5. DEFENSASEXENTAS 6. ALIMENTAcIÓx ARTIFICIAL

206 207

209 210 212

2t3 214 214

2t7 2t7 218 219

221

223 224

225 228

23t 232

CAPÍTULO 13.

IA,S R.o.M. (,,RECIMENDACIzNES DE zBRAS

utnirtmes"),,...,..,.... r. rNTRoDuccróN.....

z3s

..

2. EL PROGRAMA ROM........... 3. DESARROLLODELPROGRAMA 4. DOCUMENTOSROMELABORADOSHASTALAFECHA 4.1. IA, R.O.M.

242

ruttron¿tnsptñot I^A, " R.O.M. 3. 1.99.

244

RECOMENDACION ES PARA EL PROYECTO

DE coNFrGUMaóN

nttnÍnu¿,

DE Los puERTos; GANALES

... crorÉcNtcts pARA oan¿,s utninu¿,s".................

DE ACCES¡ v Ánnts

4.4. rA " R.o.M.

0.5 -94.

on rtor,qctóu"

246

RECzMENDACrzNES

4.5. rA "R.o.M.0.0 pRocEDrMrENTo GENERALy BASES DE cÁrcuto EN EL pRoyECTo DE onrus u¡nirturs y qzRTUARTAS. qARTE I" 4.6. IA, "R.O.M.0.4-95. ACCIO¡'¡BS CUUÁr\CAS II: VIENTO"......

5.

240 241

0.2-90. ACCIONES EN EL PROYECTO DE OBRAS

utninu¿,s y poRTUARrAs................... 4.2. IA "R.o.M.0.3-gr. zLEAJE. ANEIq I. ;LIMA ulnirtuo nx 4.3.

237 237

DEFINICIONES.........

246

.....

247 247

248

5.1. DEFINICIONES EN I-A "R.O.M.0.2-90. ACCIONES EN EL PROYECTO DE zBMS

MAninux

y poRTUARrAs"

................

248

5.2. DEFINICIONES EN IA, 'R.O.M.0.3-91. OLEAJE. ANEJO I. CLIMA

u¿nÍrwo

EN LE

LrroMr nsptñoa'

CAPÍTULO 14. ESTT]DI)S

.

260

GENERALES PARA IA. CONSTRUCCIÓW

MARÍTIMA

267

r. EsruDros cENERALES pARA LA coNsTnuccróN MARÍTIMA 2. ESTUDIOS DE MATERIALES 2.1. ASPECTOS A ESTUDIAR EN LOS MATERIALES

3. ESTUDIOS GEOTÉCNICOS. 3.T. FINALIDAD DE Los ESTUDTqy cnorÉcutcos EN qBRAS

utnÍrtuts

272

3.2. ETAPAS DEL ESTUDTI czorÉcutco 3.3. RE c o M EN D AC r o N ES p AM r-A nuttzl,c t ó u D E s o N D Eo s EN oqNSTRU c cIoN ES uenfrt ues. o ts p o s tc t ót¡ y p Ro F u N D r DAD DE LOS SONDEOS 3.4. ENSAYOS 3.5. ESTUDTq

CAPÍTULO 15. 1.

c¿orÉcutco IA, SEGT]RIDAD EN IA,S zBRAS

INTRODUCCIÓN oB LA oBRA

2. DESCRIPcTóN

269 270 271 272

273

280 284

286

MARinues

287

289

290

OBMS MARíTIMAS

3. GESTIÓN DE LA PREvENCIÓ¡q nN LA oBRA s. t. p nnvpNctóN EN Lo s TRABAJqS DE vorADUMs.................., 3.2. TRABAJO DE MOVIMIENTO DETIERRAS 3.3. INSTAI-ACIONES GENERALES DE OBRA 3.4. cENTRo DETMNSFona¡ctóN on nwenci¿, erÉcrruc,q ALTAY

291

29r 295 297

oe

MEDttraustóu

297

3.5. zTANTA DE MACHAeuno pa Árunos................ 3.6. PLANTA DE HORMIGONADO 3.7. FABRICAcnóN v ¿copto DE BLoeuES 4. OTRAS MEDIDAS DE SEGURIDAD Y SALUD ADOPTADAS............ 4.1. SIMULA.CRO DE EMERGENCIA 4.2. CONTROL DE INCORPORACIONES DE EMPRESAS, TRABAJADORES

qs.

Y

298 300

30r 302 302 304

EQUIPOS DETRABAJO

¿sru,oÍsrrcA DE ACCIDENTALIDAD EN

CAPÍTULO I.6.

1"4

)BRA

30s

zNDAS EN ELMAR

307

1. TNTRODUCCTÓN 2. MECÁNrcA DE LA oNDA 3. clAsrFrcacróN DE LAs oNDAS...... 4. HIDRoDINÁMrcA DEL oLEAJ8................ .. 5. soLUcIoNEs rEóRrcAS DEL MovrMrENTo oNDULAToRro... 5.1. soLUCró¡¡ oo unv.

sroxns

5.2. soLUCróu os 5,3, ONDAS CNOIDALES

5.4.

OTRAS

3r5 315 318 318

DINÁMICA LITzRAL

INTRODUCCIÓN..... VIENTOS.................. 2.t. GENERActóuoruvrENTo......... 2.2. MEDIDA DELVIENTO 2.3. pRESENTActóu oeo,cros................... 3. CORRIENTES........... 4. VARIACIONBS DEL NIYEL DEL MAR 4.1. MAREAS ¿.srnoNóutc¿.s.................... 4.2. LOSTSUNAMIS.... 4.3. MS R85ACAS.............. 4.4, SET-UP DELOLEAJE 4.s. SoBREELEvACTqNES METEoRoTóctc¿s... 5. NIVEL MEDIO DEL MAR EN REPOSO (N.M.M.R.). 1. 2.

3tz 3r4

3I8

SOLUCIONES

CAPÍTULO 17.

309 309

321

,.

..

323 323 324 325 3zB 329 330

..

331

332 332 332 332 334

Íuotcc

CAPÍTULO 18. zLEAJE. CLIMA MARÍTIMO 1. 2. 3. 4.

33s

INTRODUCCIÓN GENERACIÓN DEL OLEAJE................ TIPOS DE OLEAJE ANÁLISIS ESTADÍSTICO Y ESPECTRAL DEL OLEAJE.... ¿.t. ptnÁuornos nsreoÍsrlcos DEL oLEAJE

337 337 338

4.2. MODELOS ESPECTRA¿ES .............

342

5. EQUIPOS Y SISTEMAS REGISTRADORES DE OLEAJE

CAPÍTULO 19. FENÓMENzS 1.

DE PROPAGACIÓN DELOLEAJE

INTRODUCCTÓN

) pRopAGACróN DEL oLEAJE.

z.t. uÉrooos DE cÁtcuto....

REFRACCTóI¡..............

339 340 345

347

349 349 351

351 2.1.1. Hipótesis.............. 2.1.2. Leyes utilizadas en las aplicaciones prácticas de la refracción..... 352

z.z. uÉrooos DE EvALUACTóN DE r^4, nnpnecaóN 2.3. REFMCCTóN coN BAnuBrnÍe pAMLEta, z.t. uÉrooo DE Los pIA,Nos DE oLEAJE DE IRIBARn¿N........... 3. PROPAGACIÓN DEL OLEAJE. DIFRACCIÓN.................

uÉronosDECALCULo.... PROPAGACIÓNDEL OLEAJE. REFLEXIÓN.................

s.t.

4. 5. PROPAGACTÓN NBT, OLEAJE. REFRACCIÓN

COMBTNADAS....... EFECTosDEt-A,otrnecaów 6. ROTURA DEL OLEAJE............... DIFRACCIÓN 5.1.

BIBLIOGRAFÍAS

356 357

359 364 367

369

Y 369 370 371

373

cAPÍruLo 1 ntcntwgnÍe

urnÍnue

CAPÍTULO

].

INGENIERíA MARíT]MA

l.INTRODUCCIÓN Desde siglos atrás ha sido necesaria la existencia de iireas para el refugio de embarcaciones. La navegación marítima es una de las actividades más antiguas. Se desarrolla por la necesidad de abrir nuevas perspectivas y como clave de intercambio. Y todo ello proviene de la ubicación del hombre y su actividad en el borde costero y el medio marino.

El puerto aparece en la historia económica como un trascendental factor del desarrollo de un pueblo y es evidente a este respecto la importancia decisiva supuesta por la institu;ionalización de las operaciones de cambio o transacciones. La principal limitación física para éstas pudo ser obviada gracias al desarrollo de los puertos. La necesidad de abrigo y seeuridad no solamente frente a los agentes naturales, sino también frente al agresor -casi siempre contrincantes económicos en sentido amplio-, indujeron la tendencia a la .-oncentración de servicios en los puertos. Con el desarrollo económico y político de los pueblos, y la especialización del transporte marítimo, esta concentración no sólo deja de s-r tan necesaria sino que puede llegar a ser asfixiante y limitadora del desarrollo; necesita ', a no sólo extenderse sobre una gran superficie -terrestre y marítima- sino que, en los luertos de nueva creación, existe la tendencia a desarrollar verdaderas zonas portuarias a -.-¡ largo de un tramo litoral con obras más o menos específicas en relación con su utiliza.'ión previsible por é1, también, específico sistema de transporte respectivo. La Ingeniería ;e Costas y la Oceanografía aparecen así como disciplinas intrínsecas y estrechamente ::l¡cionadas con la Ingeniería de Puertos, y todos con estrechos puntos de contacto con la I:seniería Ambiental, no sólo desde el punto de vista "patológico" o degradante, sino :¡mbién desde el estructurador o creador de un medio ambiente potenciador del desarrollo .:n introducción de factores limitativos. España posee cerca de 8.000 kilómetros de línea de costa y su territorio es peninsular 3n su mayor proporción), insular (Canarias y Baleares) e integrado por ciudades litorales Ceuta y Melilla). Quiere eso decir que la influencia que la ma¡ y su actividad posee sobre :l país es grande. La relación o cercanía con el mar es importante para gran parte de la :trblación: 13 millones de personas viven en municipios costeros, el 64 Vo de la potencia .:dustrial se localiza junto al mar y un 95 7o del comercio se realiza a través de é1. Lo ::ismo ocurre en otros países con fachada marítima. Otros, sin salida al mar, luchan incan-

s:blemente por ganarla y obtenerla, incluso con guerras. En muchas negociaciones de .irr ¿¡5es conflictos entre naciones la obtención de la salida al mar es uno de los elementos :Áicos puestos sobre el tapete. Interesante resulta destacar aquí la definición que de "obra" da la Real Academia de la ensua Española, "cosa hecha", y aquélla otra referente a Ingeniería: "arte de aplicar los :..iocimientos científicos a la invención, perfeccionamiento o utilización de la técnica ,:-Justrial en todas su determinaciones". Tenemos así cómo se puede definir "obra de inge:.::ría": como aquello hecho aplicando los conocimientos científicos. -

La ingeniería marítima se ha encaminado tradicionalmente a la construcción y explotade infraestructuras portuarias y costeras. Recientemente se han establecido nuevas -'e¡esidades y actividades, úales como la minería oceánica, con la instrumentación y cons-

::in

:-;,-ión

de plataformas para explotaciones petroleras, construcción de emisarios submala evacuación de vertidos de aguas residuales, etc. En España la práctica

r-r-crS par&

13

OBRAS MARÍTIMAS

ausencia de abrigos naturales para el refugio de embarcaciones llevó históricamente a Ia construcción de puertos y obras ganados al mar. Ello supuso la resolución de numerosos problemas de ingeniería con economía y aciertos, haciendo que el país fuera puntero, contribuyendo a Ia formación de grandes especialistas y a la formación de un acervo tecnológico nucional en esta materia.

Alimentacíón arfficial en playa

Por otra parte, el turismo supone para España una muy importante fuente de ingreso de divisas. La actividad turística supone un porcentaje importante del producto interioi bruto.

El 25 Vc de la longitud de costa española corresponde a playas. Buena pane de los ingresos derivados del turismo tienen su origen o están conectados a la costa y a la bondad climática del país. Todas estas circunstancias han condicionado y continúan haciéndolo, una particular atención a la creación de infraestructuras en el borde costero. La ingeniería de costas, como parte de la Ingeniería Marítima, se encamina a abordar soluciones y tratamientos de los problemas que se registran en playas y otras formaciones costeras. Así, la Ingeniería Marítima y uno de sus aspectos, las "obras Marítimas", precisa de unos conocimientos previos de los factores y cuestiones que intervienen en su actividad. Esos conocimientos, de carácter científico, son abordados por la oceanografía.

14

CAPíTULO 1. INGENIERí A MAR|TIMA

2. L A

ocEANocRAFÍA. ocEANocRAFÍA

rÍsrcl

El conocimiento del medio marino tiene una historia que está ligada a la de la humaniEl mundo Mediterráneo, el Mar Rojo, el Golfo Pérsico, los mares marginales del Océano Indico, y,los del Pacífico occidental, el Atlántico, el Pacífico, la Circunvalación, el Antártico y el Artico son los sucesivos elementos del conjunto oceánico que van siendo descubiertos y reconocidos por navegantes y estudiosos. En el siglo XVI (1519-1522) se dad.

puede decir que se termina la primera aproximación, con la circunvalación de MagallanesElcano, y con ella se completa por vez primera la visión de nuestro planeta tal como hoy .o concebimos. Porque el reconocimiento de los mares nos ha puesto en el verdadero ca-

rlino para la auténtica identificación de los continentes. A lo largo de los siglos XVI y \\'II, se completa al detalle esa primera aproximación merced a la lucha por el dominio :rilitar de la mar por parte de las potencias europeas. Pero salvo muy excepcionales casos, .,¡s datos sobre la profundidad, la naturaleza de los fondos y las características bajo la .

:perfi cie son prácticamente nulos.

La palabra griega "graplzos" significa "descripción de". La palabra "logos" se refiere

a

..r lógica de" o "la ciencia de". En general se prefiere hablar de Oceanografía en vez de tl--eanología, respetando así un pasado histórico en el que la actividad científica se refería : Lr descripción de mares y océanos. Por ello se conoce como Oceanografía a la ciencia :.-: estudia mares y océanos en muchas y variadas vertientes, sus fenómenos, fauna y -l:ra. etc. Y así se reconocen la Oceanografía Física, Oceanografía Química, biológica,

rl:ológica, etc. La Oceanografía Física és aquella ciencia que trata los océanos, sus ::rnas, procesos físicos y fenómenos. Es esta la rama de la Oceanografía más relacionada :: r la Ingeniería Marítima.

.\ lo largo de las últimas décadas se han desarrollado numerosas nuevas áreas de inves:_:ación y aplicación práctica fuera de la disciplina tradicional de la Oceanografía. La :r.:loración y el estudio científico de mares y océanos ha estado siempre ligado estre::.Jmente a cuestiones y necesidades prácticas. A causa de la diversidad de estas deman:;-i son distintos los puntos de vista de aproximación a la Oceanografía. Hay quien esta:.;ce el origen de la oceanografía como ciencia independiente e interdisciplinada en 1852 ::r los trabajos de Maury, y quien prefiere establecerlo en 1872 con la expedición del J:allenger. Aquél publicó en 1849 el primer atlas náutico y la primera carta batimétrica :¡- Atlántico norte, junto con "The Physical Geography of the sea" en 1855, lo que puede ::rfigurar el primer tratado de Oceanografía conocido. También ideó el uso de ondas ;.-:.rras para los sondeos, aunque sólo se pusieron a punto cincuenta años más tarde. En !-tert dos diques, uno de ellos de envergadura algo superior al otro. La bocana se ,-,..2¡ en la convergencia de ambos. Han de adentrarse bastante en el mar hasta que haya .- -:,-r :uficiente para los buques. Su problema principal es que el ser tan grandes, son - -., .'JroS. Y otro problema es el de las ampliaciones, cosa que es muy complicada sin :-:: que desmontar parte de los diques. por lo que los puertos así configurados tienen :'

,-

'

elasticidad a la hora de su ampliación. Ejemplo: Dénia" Gandia, Cagliari. L'Ampolla. 53

OT]RAS MAR.TIMAS

Puerto de Haifa

4. DIQUES CON ANTEMURALES Hay dos diques paralelos complementados con un dique paralelo a la línea de costa y separados entre sí. Se crean, así, dos bocanas, estableciéndose separadamente las rutas de salida y entrada, si las condiciones climatológicas lo permiten. Así era antiguamente el Puerto de Valencia.

Puerto de Groningen

_5-t

CAPíTULO

3.

OBRAS PORTI]ARIAS

LA BOCANA

1.

ln

su diseño se contrapone la accesibilidad de entrada y salida de buques y la mayor .¡¡ración del oleaje, según la anchura y orientación elegidas.

.

)eterminados oleajes en una zona pueden ser los más frecuentes o los más intensos.

* . .-rleajes más frecuentes no tienen por qué ser los más intensos, A efectos de diseño en - :::l se consideran principalmente los primeros. .rs oleajes más frecuentes se conocen como oleajes reinantes, y los más intensos como

-.:es dominantes. Esta denominación se utiliza también para vientos. Los oleajes rei-

'-

.3s son los que se tienen en cuenta en el diseño en planta de la bocana al considerar los

:.:,ioS de la difracción y refracción en el morro del dique, esto es, en el extremo de la

-:'

de abrigo.

:. tamaño del buque condiciona la planta y la sección transversal. Por ello se diseña *-. el buque máximo. El diseño transversal de la bocana, calado necesario, limitado por -- :'rras de abrigo (dique y contradique) está condicionado por las características del bu- -: ná.rimo a que se vaya a prestar servicio.

:

55

cAPÍruLo zBRAS

utnÍrtuts

4

DE ABRTGI

CAPíTUL) 4. )BRAS MAR|TIMAS DE ABRIG)

: EFL\ICIÓN : - .: ruertos se denominan así las obras que generan protección frente a la acción del - : . ".s distintas áreas e instalaciones, buques, zonas de accesos, zonas de maniobras y : : : ,:tjunto de obras interiores de servicio. '

-::

-:

'':zación o eliminación de corrientes.

-

de ese objetivo principal pueden existir otros objetivos de carácter complemen-

-.-:Jrr obras secundarias tales como:

.

:::¿lizaciones y conducciones

o . :r d€ acceso

rodado

r -ii¡-r de rellenos para asentar elementos : *: :--er líneas de atraque.

de actividad en el puerto.

-":',,fS DE DIQUBS - .:--ión que causan sobre el oleaje, existen dos tipos: : -e impiden el paso del oleaje.

:

-:

amortiguan el oleaje.

: ::r:rer caso al lado contrario del de incidencia del oleaje no existirá agitación :- :. segundo caso se consigue reducir las características del oleaje que incide, -r-.3

-.

en cuanto a altura.

:

:e los diques que impiden el paso del oleaje ':..-ión tipológica: ,

:..re rompen el oleaje: DIQUES EN

:;:

se puede establecer la siguiente

TALUD O ROMPEOLAS.

reflejan el oleaje DIQUES VERTICALES.

-']OS: combinación

de los anteriores.

E\ TALUD O ROMPEOLAS. Son los más usados. Establecen un meca-: -.ri que el oleaje suba por el talud perdiendo energía por remonte con la

,. LS -

i

-:

:.>ipación de energía. La rugosidad del talud hace que el oleaje rompa.

- - -:i 3n talud, que se analizarán detalladamente más adelante están compuestos - :::ior por un núcleo, que es la zona central compacta, integrado por material

.

--,::.ales sueltos que impiden el paso del oleaje. Sobre él se disponen capas de ::; una impide que la interior se pierda hacia el exterior. Se trata de mate.::: .: :ie crecen de tamaño hacia fuera. Su diseño se base en condiciones filtro

,¡. - -i temaño de las partículas) que impide que el material de una capa se fugue r i-::. puesto que los poros que ofrece la capa no deja escapar el material que 59

OBRAS MARITIMAS

hay clebajo. Creamos una o más capas hasta llegar a la exterior, que es el manto exterior o principal, donde hay una serie de elementos también sueltos que resisten el oleaje por su peso y por el grado de encaje entre ellos. Estos elementos son escolleras, bloques de hormigón de tipo paralelepipédico o piezas especiales, habitualmente de hormigón con geometría singular que permite mayor engarce entre los elementos adyacentes.

Diques en talud puerto tle recreo

La parte que más se cuida es precisamente el manto exterior, pero también es importante cómo se diseña y construye el núcleo. En función de cómo se ejecute y remate el manto exterior se puede hablar de:

a) Diques concertados: se establece la colocación de elementos del manto con riguroso orden con un esquema preestablecido. En general los de escollera suelen establecer una figura y superficie final cuanto menos rugosa mejor.

b) Diques no concertados: el material

es dejado caer.

el oleaje es preferible la utilización de acabados no concertados que por la rugosidad ofrece en el caso de escollera. Si se trata de cuidar la imagen final o piezas especiales o de hormigón se suele construir diques concertados. en el caso de Si

se trata de romper

En el caso de diques de bloques se pueden distinguir cuatro tipos de colocación:

1. Bloques ar-rimados: se establecen en horizontal los bloques contiguos, sin dejar ranuras entre ellos, estableciendo un escalonamiento que va dejando un talud. El oleaje se disipa por subida y bajada del talud.

2. Bloques semiarrimados: disposición horizontal con cierta holgura entre bloques;

se

garantiza, así, la rugosidad que puede disipar el oleaje y además parte se disipa también como antes en remonte.

60

CAP¡TUL)

i

-: - ,rrinrados inclinados:

,-

se

1.

?BRAS MARíTIMAS DE ABRIGO

colocan siguiendo el talud su dimensión mayor.

,-:-.rñ escalonada en contrapendiende: el talud está formado por la dimensión - :"il del bloque: se consig.ue mayor resislencia y se requieren piezas meno-

, i:::iere

en el extremo inf'erior del talud. bloques horizontales que sujeten el

Diques verticales

i'-rl- E5

,-: -

-

\ ERTICALES.

Constan de un paramento vertical o quasi vertical en el que '.eaje. Su comportamiento estructural se basa en su propio peso y en fuerzas

:-.i,r en el contacto con el fondo marino. Sólo producen reflexión. siendo la ener-

-- j¡

-

Pt)r la estructura.

-:..'iones que debe cumplir como estructura son: a) que no exista deslizamiento,

- .: - )e produzca su vuelco. - --r "ertical tiene un comportamiento rígido. por lo que su rotura es instantánea y - !. dique en talud tiene, en cambio un comportamiento más elástico dada su f'le. . - .- r()turc es progresiva. . :.,. un área de grandes profundidades, el dique vertical es el óptimo, ya que un . ,

- .',¡d

-

.

en grandes profundidades supone grandes volúmenes de materiales. Los di-

-.les transmiten cargas más concentradas al terreno de cimentación. Su densidad -,.1e

---::

.r

la de un dique en talud. Por ello, si el terreno no admite grandes cargas, hay soluciones de diques en talud.

6l

OBRAS MARTTIMAS

DIQUES MIXTOS. Están formados por un dique en talud sobre el cual se cimienta una obra de hormigón que ofrece un paramento vertical al lado de mar abierto. Se consigue así impedir el paso del oleaje. El dique rompe los oleajes incidentes más frecuentes, mientras que es la estructura que corona la obra, el denominado espaldón quien actúa en ocasión de grandes temporales. Este dique puede impedir o no el rebase del oleaje, garantizando la ausencia de agitación en la dársena. La rebasabilidad de un dique depende de la cota de coronación principalmente. Este tipo de obra, el dique mixto, suele ser la solución óptima en profundidades elevadas y cuyo fondo marino no es un buen terreno de cimentación para construir un dique vertical. Además de los aspectos económicos y geotécnicos, hay que tener en cuenta la disponibilidad de materiales para construir el dique, sobre todo en el caso de escolleras.

b) Los diques que amortiguan el oleaje se pueden clasificar

-

en:

Sumergidos.

- Flotantes. - Neumáticos

o hidráulicos.

Funcionamiento de un dique sumergüo

DIQUES SUMERGIDOS. Suponen un obstáculo a la propagación del oleaje. Se disminuye el calado lo que hace que el oleaje rompa o se refleje parcialmente, de manera que el otro lado pase sólo una parte del oleaje.

Lo que más interesa es la relación entre la altura de ola incidente y la de la que transmite, Ht / Hz; Hz debe ser la permisible en función de la agitación máxima que acepte.

Hr_ | H2 K.T !Ht = *,(coef r\ 62

de reflexión)

se se

CAP.TULo

1.

2BRAS MARíT]MAS DE

ABRIG}

il

Componentes de un dique flotante

: il"_

ll -'

- €:r.iente de transmisibilidad

depende de las características geométricas, de las como el cociente entre

-' :: .rla incidente, etc... Se define el coeficiente de reflexión -r-- :. rrla que se ve reflejada y la altura de la incidente:

Itlt'il.ltES FLOTANTES. Son obstáculos sujetos al fbndo del mar, esto es, fondeados.

' r'-:- .e encadenan varios de ellos. La variable principal de diseño es la dimensión rr r'' - '. más que la vertical. Al estar unidos realizan una labor de filtración sucesiva del ,1 S: .uelen instalar en el interior de dársenas de puertos deportivos, por ejemplo, rri)iillr"- i -.,rr.r pequeños oleajes que se pueden originar dentro de la misma. Pueden estar r"*.-.; - :cr cajones de hormigón (huecos), de fibra de vidrio, o de neumáticos. rriri-:

63

OBP#.S MARíTIMAS

DIeUES NEUMATICOS O HIDRr(ULICOS. Colocados en el fondo, generan un chorro de aire o agua que se opone a la propagación del oleaje (pequeño oleaje). Cuanto más alta esté la salida del chorro, mayor efecto tendrá sobre el oleaje. Es un sistema extraño y de gran coste económico. Su funcionamiento no es continuo, sólo cuando hay excesivo oleaje o se quiere conse-

guir calma total.

3. SOLICITACIONES QUE ACTÚAN SOBRE LOS DIQUBS

La principal de las solicitaciones que actúa sobre un dique es el oleaje, que suele ser caracterizado por su altura, H. En algunos casos se hacen consideraciones sobre su período, T. Para estudiar estos fenómenos se recurre a los modelos físicos, que son una reproducción a escala de la sección, de un modelo reducido, del dique. Esto se hace en un canal de oleaje, que es un canal rectangular; en uno de cuyos extremos hay un elemento llamado pala que genera olas que alcanzan la reproducción del modelo situado en el otro extremo del canal. De este modo se analiza el comportamiento del dique, aumentando H, hasta que determinados oleajes terminan por provocar averías o incluso romper el dique. El problema de estos canales, es que hay algunos elementos que no pueden reproducirse a escala.

En los tanques de sedimentación se ejecutan ensayos en dos dimensiones. Se reproducen a escala la planta del conjunto de obras de abrigo. Al igual que en el canal, hay también palas que generan el oleaje. CORRIENTES

Se analizan por medio de modelos matemáticos en una fase inicial,

y

luego en los

tanques de sedimentación. Estos modelos físicos en tres dimensiones pueden ser:

-

de fondo

-

de fondo móvil.

fijo

CIMENTACIONES Los terrenos de cimentación suelen ser granulares (arenas), y en el peor de los casos. fangos, limos y arcillas cuaternarios. Hay que estudiar las posibles penetraciones del dique en el terreno. Y también posibles asientos en caso de obras rígidas, tales como diques verticales, donde al producirse asientos se empieza a producir el fallo. Para evitar la penetración se suele recurrir a soluciones de sustitución de capas de material suelto, en parte o en su totalidad, por materiales sanos como escolleras.

Esos materiales deben cumplir las condiciones filtro. En ocasiones se utilizan los geotextiles sobre los cuales se asiente la obra, en general, para diques en talud.

64

CAPíTULO

-

4, OBMS MAR|TIMAS DE ABR]Go

existen problemas de inestabilidad de diques, las soluciones que se plantean

-.:do

::ler

los taludes (en los diques en talud): es la más inmediata.

-. i:tución de materiales inferiores.

::ecarga del terreno para su consolidación previa a la construcción del dique.

....trucción de drenes o pilotes (a tresbolillo) rellenados de materiales granulares en -.nentación (en las capas desfavorables, arcillas, limos, etc.).

- ,.: de resistir

mejor el oleaje se pueden construir banquetas: colocados en el pie del

- -:

del dique proporciona gran estabilidad al deslizamiento en curva. También es --.:esistencia a las erosiones producidas por el oleaje y el peligro de rotura. Están '

::

-

:;"

-i

de escollera.

solucionar asientos excesivos se puede hacer todo lo que se ha dicho excepto -*--eltar los taludes, ya que ello aumentaría la carga general sobre la capa no con. -'da del teneno y produciría un mayor asiento en el terreno.

{TERTALES PARA LA CONSTRUCCTÓN DE DIQUES

-

:R-A,S

- --'::riales naturales, rocosos. Interesan para el núcleo, manto principal o exterior, - :¡ .os diques en talud, para banquetas, etc. Las características requeridas son: l.: , l- densidad. ;--..-üd: rocas masivas, sin diaclasas.

: ._:i

,

no lajosas o longitudinales. Interesan formas cúbicas.

- _-r\ES

- i- :- "::'1 las escolleras del manto principal cuando las canteras no pueden suministrar

u-;: :

:-

:--

r,,r1,,,.,

:aquerido. En todo caso es uno de los materiales más utilizados. Se ven so:. ma¡ a ataques químicos, a grados elevados de humedad y a la alternancia de

.-cesivos secos y húmedos, en las ¡áreas de mareas.

' ,;-:;os del mar colroen las armaduras si el hormigón es armado. Generalmente se ! *i Eran ataque químico. Esto produce el descascarillado y hace que la pieza pier-

'

,r,,,,,r

;-,*'rr:'tlád. Hay otros ataques químicos producidos por el vertido de 'r' :É -=osas para el hormigón. ,i

'

aguas indus-

.i-- :- ::¡

, Lrl""

*

,r .. *:.

corrosión o destrucción debida a los organismos existentes en el medio :r:r :_lemplo en el caso de los litófagos. Se trata de organismos que se adhieren al .

:

ta-eocitan; así también se destruyen las escolleras. Por el contrario la fijación

]" . lfecen

SU COnSefVaCión.

65

OBRAS MARITIMAS

Cuanto mejor esté fabricado el hormigón mejor. A veces se exigen aditivos resistentes siderúrgicos, con escorias en w 85Vo y pobres en AC¡ (87o). Se recomiendan compacidades elevadas. Su fabricación ha de ser con agua dulce, ya que da mejores resultados. Sólo si es hormigón en masa en algunos casos excepcionales se puede utilizar agua del mar. Su puesta en obra

y el vibrado ha de ser muy cuidado. Generalmente

se exigen den-

sidades elevadas, con bajas relaciones A/C.

A/C < 0,45

para hormigones pretensados.

A/C = 0,5 - 0,65 para hormigón armado. Un ejemplo de dosificación de hormigón para obras marítimas es el que a continuación se muestra:

Tamaño máximo áridos

Hormisón armado v oretensado Kg cemento/

m'hormigón

40

320

20

360 410

10

f"t (28 días) 40 40 40

Hormisón en masa Kg cemento/

m'hormisón

f.r ( (28 días)

2,80

t5

3r0

35 35

360

Para evitar la corrosión se recomiendan recubrimientos en las armaduras como mínimo de 6 a 8 cm, e incluso l0 cm. para asegurar la ausencia de corrosión. No está permitido que se produzcan fisuraciones.

ACEROS

No es un material muy habitual en obras de abrigo, pero sí en muelles y utilizado para elementos auxiliares en diques durante su construcción. Están sometidos a corrosiones muy fuertes. Se utilizan en tablestacas en la construcción de diques y espigones. Se puede utilizar acero galvanizado, o con pinturas especiales, anticorrosivas. También aceros al cobre y acero inoxidables. Todos estos últimos casos han de ser muy especiales y justificables debido a su elevado precio. Se puede recurrir a protecciones catódicas.

MADERAS Se utilizan como medios auxiliares. Se usa más en obras costeras que en portuarias. Tienen escasa vida. Es recomendable que tengan tratamientos especiales (alquitrán, creasolas, etc.) que eviten su putrefacción.

ARENAS Suele emplearse para rellenos o sustitución de capas no consolidadas. Su problema es la dispersión debida al oleaje. Por ello se utilizan geotextiles alrededor de ella. Se suelen construir núcleos de arena procediéndose en seguida a su recubrimiento con geotextil.

66

V CAPíTUL) 4. )BRAS MAR|TIMAS DE ABRIG}

I

- ":-': ).:lución provisional para reparaciones se utiliza también arena ensacada, en sa" :É ::, :3\til.

'-i:.-i "illlilr.

:

:-:r¡

1

se utilizan para fabricar hormigones para diques. Deben ser arenas lavadas, cioruros y sulfatos, y por eso su utilización no es muy frecuente.

:'I*{E\'O DE OBRAS DB ABRIGO *; :.i.,i:r principal que actúa sobre un dique es el

oleaje. una vez determinadas las ;rll:-rL-:-,:.,'a-i del oleaje dos son los métodos más comúnmente utilizados en el diseño de

-:.::io de riesgo: se asume determinado riesgo en la obra. La decisión en cuanto al -:.-:.r asumible la toma el proyectista. Este método utiliza el concepto de vida :r:.:sible de la obra: la obra se encontrará en condiciones de perfecta explotación -.: :eríodo de L años, tras el cual será necesario abordar inversiones a causa de su

.,:.,--lescencia o daños registrados, etc... Se basa en la determinación de la probabi-'l de presentación de temporales superiores a los de cálculo durante ese período. :.¿i probabilidades se traducen en riesgos para la obra (rotura o daño en el dique).

I

--:-:;rio económico:

se basa en

evaluar dos tipos de costes:

Coste de construcción de la obra. Pérdidas económicas en caso de destrucción de la obra.

;::: :::erentes alturas de ola de cálculo se determinan los pesos p de los elementos del -li:, , :rilcipal (en talud) o los volúmenes de obra necesarios (vertical). El método se ba,' :": .' :iaboración de una gráfica que relaciona para cada altura de ola de cálculo el 'i:j -'e .-onstrucción de la obra de abrigo. Se obtiene así una curva de pendiente cre:* i P..r otra parte se evalúa la gráfica de pérdidas econórnicas en caso de destrucción ,1 * . rrf,. Si una determinada altura de ola de cálculo es superada y la obra queda afeclL* ¡:r-.rir necesarias reparaciones y paralizaciones en el puerto. Por lo tanto ello va a - -Ér ..1ooS costes o pérdidas económicas en general, tanto por reposición de des-' :., :.rmo por la imposibilidad de prestar sus servicios. La pérdida económica lodismi: : redida que la altura de ola de cálculo es mayor, es una curva de pendiente contra," - .: -rterior. A menor altura de ola de cálculo considerada, mayor probabilidad de que ,

-i :l!or riesgo de pérdidas económicas. : :' :nente se determina la altura de ola de cálculo óptima económicamente, mínimo de i-

"*' : ..

jeración simultánea de ambos costes, esto es, del coste total, de la suma de ambas .'¡btenidas.

67

cAPÍruLo 5 UES EN TALUD O ROMPEOIA,S

CAPíTULO 5. DIQUES EN TALUD O ROMPEOIAS

II E FI\ICIÓN.

INTRODUCCIÓN

- - 5ra marítima de abrigo portuaria por excelencia es el dique en talud, también -'--. Jique rompeolas. Su misión principal es reducir la acción del oleaje en una zona

'- ':::,itar

operaciones de atraque, amaffe, cargay descarga.

de trabajo consiste en provocar la rotura del oleaje sobre el talud de escollera ::ientos especiales que constituyen su manto principal.

- . ::rna

,: :

- :::.iás del manto resistente, el dique puede contar con una estructura soporte (cuerpo)

- :r3nor importancia que constituye el núcleo y las capas de filtro. En España, ade.- , -:le construirse un espaldón de hormigón en masa, situado en coronación y que re: . ¡,-cióD del oleaje en ocasión de temporales, permitiendo, además, disponer de una .

: : - .3 r'ía de acceso a las instalaciones o incluso albergar galerías de servicio. :--. :ehnir aspectos a considerar hay que proceder a la ordenación de acciones, clima

"- --.r. recursos, modelos matemáticos y físicos, condiciones - -: :e materiales, tecnología disponible, etc...

,

de cimentación, disponi-

*

\

:

:.que de escollera tiene un coste que crece exponencialmente con la intensidad de 13 diseño. Para obtener el óptimo económico es de capital importancia establecer ,::.-rsión el clima marítimo (riesgos de presentación de estados de mar, solicitaciones

I\FLUENCIA DBL CLIMA MARÍTIMO DE DISEÑO

.:

-::.

.-. -

-

etc...).

--:.re

son obras de elevado coste de instalación, en general este costo es pequeño en

.:.--ión con el daño en buques e instalaciones y operaciones que su ruina puede pro-- .-..nsiderando los costes de instalación, mantenimiento y riesgos sobre bienes y ser-

:;e

pueden ser afectados.

. :::lcultad maxima

reside en establecer con precisión la curva de riesgo-solicitación, l_ü€ suele existir una alta incertidumbre sobre el clima maítimo de diseño, y por ' :. s¡ande la influencia de la incertidumbre en el costo y diseño óptimos. La incer. -::: implica un coste grande especialmente si el error es por defecto. Fallos como los - :-:r.rs en los diques de Bilbao y Sines son buena prueba de ello.

:

- ,'. 1979) clasifica los modelos estadísticos descriptivos del qleaje en corto, medio y : :..2o. Los datos que pueden emplearse en el diseño del clima pueden clasificarse de . - .3rsa forma: ,.-:.

rariables

r-: instrumentos-método ,.-: duración :

:

_:

-:

r;-:

intervalo muestreo localización

= = = = =

viento, presiór¡ oleaje... visual, instrumental. cortas (pocos años), largas... constante, aleatorio. costero, litoral, exterior. 7T

pp!4;!!A

_

En general es imposible disponer de registros óptimos durante un periodo lo suficientemente extenso y por lo tanto es necesario maximizar la base de datos y fuentes de información con control de calidad.

PM.UE.

B.M,V.E.

A

t_

u¡ srn eseeloóN

T_

1,5

A

c) CON ESPALDÓN

Diferentes secciones de diques en taluil (Iribanen)

72

sEccroN TtPo ESCALA GHAFICA

0 I 23 I 5 l+l+lJ+

¡0 ¡.

toRñlGoN Et 6A5A

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Sección de un di4ue en talud o rompeolas (Puerto de Peñíscok+ Castellón)

e

o o -u

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\¡ U)

o t-

OBRAS MARíTIMAS

3. SECCIÓN DB UN

DIQUE BN TALUD

Un dique en talud o rompeolas consta generalmente de tres diferentes elementos:

- Núcleo. -

Capa o capas intermedias.

- Manto principal o exterior. 3.T. EL NÚCLEO Y IA,S CAPAS INTERMEDIAS

El núcleo de un dique en talud es la parte más interior de la obra. Generalmente está constituido por materiales procedentes de todo uno de cantera o por escollera de pequeño peso. Sobre él se disponen las capas intermedias que cumplen el doble objetivo de servir de asiento a la capa exterior, llamada manto exterior o principal, así como impedir que los materiales que integran el núcleo se pierdan por la acción del oleaje u otro fenómeno. El manto principal de un dique evita la erosión de la estructura pero en ningún caso actúa de "piel" reteniendo el volumen de escollera. En general se dedica mucha atención al estudio del manto y poca al de la estructura soporte, que en un dique en talud está constituida por núcleo y capas intermedias. El núcleo debe ser un buen cimiento para capas intermedias, el manto principal y el espaldón. si existe.

Por otra parte el núcleo debe ser relativamente impermeable para evitar transmisiones de oleaje, así como ser buena plataforma de trabajo, si se emplea. Debe igualmente tener gran volumen relativo, dado su bajo coste. Las capas intermedias deben ser un cimiento satisfactorio para el manto y actuar como

filtro de las capas del núcleo, esto es, deben actuar como protección del núcleo,

tanto

cuando el dique se halla en construcción, como cuando se ha ejecutado en su totalidad, decir, durante la explotación de la obra.

es

La estabilidad de un bloque del manto exterior o principal depende del bloque mismo y de su relación con los demás bloques y con las capas inferiores, es decir, de los fenómenos que movilice de fricción - trabazón. 3.1.1. Permeatrilidad y estabilidad del núcleo

De la permeabilidad del núcleo depende la estabilidad del dique, el remonte del oleaje (run-up) y el descenso del oleaje (run-down), así como la transmisión de energía que se produzca. Se define remonte y descenso como los fenómenos de ascenso y descenso del oleaje a lo largo del talud de un dique. También, en ocasiones, se alude a esos conceptos para señalar las cotas que se alcanzan en dichos procesos.

La permeabilidad aumenta con el tamaño de los huecos y no puede ser modelada correctamente. En general si la permeabilidad disminuye la estabilidad también disminuye. Dependiendo de la permeabilidad y presencia o no de espaldón en ocasiones es necesario 't4

CAPíTULO 5, DIQUES EN TALUD O ROMPEOI"4S

: :a¡a interior de un dique, bien del rebase por el oleaje, bien del flujo intemo qi r:::;srre. El núcleo es fundamental, en cualquier caso, para la estabilidad del

l]mrnÍr¡':rrtüürll: fiiilrl]ut

tJ:ir

,

s:(o-u)tg@

i , :i3sión intersticial, se aproxima a o, la estabilidad se reduce. h :tl:,-lpio es deseable un núcleo permeable, es decir, con canto mínimo

grande, y esto es, preferiblemente compuesto por rocas y materiales angulosos y grarlirrLriiin¡,'\ =--¡ no obstante, no hay que perder de vista que una alta permeabilidad en el ruilruru:,r..: ::.rluce una elevada transmisión de energía hacia la parte abrigada y que, por r lflnrl :¿' 3s permeabilidades pueden provocar deslizamientos. iiilirlllrmii¡::-'.

lr,*j Transmisión de energía, materiales y construcción I :-;-;e debe proteger y abrigar de la presencia de oleaje y, por lo tanto, deberá espe-

r':r,¡;*-.e la cantidad y tipo de energía que se permite atravesar el dique. En general la i:irr;:¡:-.:.in depende del periodo de las ondas. Los periodos largos se amortiguan menos. "d;r1:¿i Je la transmisión hay que tener presente que se pueden producir gran número de üi,r* : --ausa de erosiones de las capas internas. Por ello es por lo que deben ser proyec,lr1 ".. ---ño flltros.

' --:¡dación de capas dependerá de la distribución del tamaño de grano l";-:ir ':r--3 suficiente fricción en el manto, "

y de que

se

* :::--tos de consideración de las condiciones de filtro que deben cumplir los mate.-:ia : ..r- integran las distintas partes de un dique en talud, se suelen seguir los criteiios de ' .l-1r.

D,,

(raba

infeior)

-h,@r/ro)

':.]

,1i ,::lr

='

1: ,-DsoftaPainfeior)'iones son necesarios filtros entre el conjunto de la estructura, el dique, y el ::e el que se cimienta. Recientemente se ha extendido el uso de geotextiles, esto i -3:'nbranas filtrantes que consiguen mejoras importantes de las características del :,:: ripo de material presenta elevadas resistencias a tracción y resulta de fácil '- capacidad de filtro. sin embargo, pueden aparecer problemas a causa del ras-: ::ateriál, daños, etc.

- . -.'do constructivo de estas partes del dique, su núcleo y las capas intermedias, -: -:.onado con las tareas propias del mantenimiento, tanto de núcleo como de

se

capas

:1.:s. durante su construcción. La anchura de coronación del núcleo depende y

-.

se

3strechamente con el espacio necesario para su propia construcción. El programa - :-.-ción debe incluir el análisis, estudio y organización de la producción y equipo ' .:, Si son necesarios grandes volúmenes puede ser adecuado adaptar trabajos en ' . -''¡ra para evitar grandes almacenamientos de material. .

'- :. diseño de la obra hay que tener en cuenta los siguientes aspectos

- >3 enumeran: ----,ño

que a conti-

y forma de la piedra de cantera.

. :¡d de la piedra (durabilidad). -.3guir resistencia

a

fricción del núcleo adecuada.

,:;ar mejora de densidad del núcleo cambiando el material. '-:iar tamaño mínimo del núcleo. -i:a¡ la adecuación del modelo físico al núcleo. :-.jrar la capacidad del filtro de las c. intermedias. .:-i:ar rugosidad de la última capa de filtro (binders?). -:iar

-

espesor de las capas intermedias.

:--;ión adecuada del núcleo durante la construcción.

.-::o

de tolerancias en construcción^

-::o

de la transmisión de energía.

-, .:.-ción de la cara interna.

-

:--,-ión del pie de berma.

--::o del uso de geotextiles. '-:;.r de la mejora de las condiciones

de construcción.

77

OBRAS MARÍTIMAS

Manto principal ilel dique del puerto

d.e

Sotogrande

3.2. MANTO PRINCIPAL

El manto principal de un dique en talud constituye el elemento resistente del dique fi'ente al oleaje. Generalmente está integrado por la agregaciór] de elementos de cierto pest' mínimo deterrninado, escolleras o elementos de hormigón (bloques paralelepipédicos totras piezas especiales). La unidad que integra el manto exterior o principal de un diqLrc resiste la acción del oleaje fundamentalmente por dos razones:

-

el peso propio unitario de los elementos que constituyen el rrlanto, y

-

el engarce y trabazón entre los elementos que lo integran.

Los prirneros diques rornpeolas se construyeron acopiando rocas, pero ello exigía u ' gran mantenilniento, Un segundo sistema fue colocar grandes piedras de protección. En ; S. XIX el horrligón permite tabricar grandes unidades. En 1834 ya se fabricaban el.mentos prismáticos de entre 10 y 60 toneladas. E,n los últimos años se han diseñado y construido elementos especiales en cuanto a -.

geometría (dolos. tetrápodos,...). Los prirreros diques tenían taludes muy tendidos (1:l l:7). Posteriormente. la tbrnla típica llegó a quedar constituida por un núrcleo revestido c, una o varias capas de flltro sobre cuyo conjunto se establecía el elemento protector. : manto exterior o principal. Para calcular el manto principal, esto es. para determinar el peso unitario mínimo ne..

sario de los elementos del manto principal, existe toda una colección de fórmu

-

78

I

;i1i

CAPITULO

5. DIQUES EN TALUD

O ROM?EOLIS

- r:

-

que pueden ser empleadas en el prediseño. Una de las fórmula disponibles que '¡sanrente utilizada en España se debe al ingeniero Iribarren:

"'=G;#-,,*)'f;fr' [p,

--:nino necesario.

-:

)

rozamiento.

,: .¡. fbrmulaciones

hoy día más utilizada es la de Hudson:

I

w= kD

H, P,

ctga

[;; ';' -- lrente

se recomienda tomar una fórmul¿r empírica para el prediseño y en canal cle rlodelos a escala. La en reproducir adecuadamente la estructura, así como el clima marítimo.

: -. -litar el resultado final rnediante el desanollo y ensayo . l-'

Manto principal de un dique de tetápodos

-

-'¿ción aleatoria de los elementos del manto principal es lo usual, pero también .trcars€ regularmente, concertados, si se pretencle conseguir un aspecto estético. :.¡s. si la cantera Io aconseja. es conveniente aumentar la anchura del dique, pues -:t;.r sobreseguridad frente a una posible infiaestimación del clima marítimo. 19

0BRAS Mt\RITIiIíAS

Construcciótt del monto del

moto

en eI Ptterto de Dénia

En la construcción del manto principal los elernentos de hormigón vienen utilizántt' ' desde 1834 (Poirel-Argel). EI Congreso de Navegación de Milán (1905) recomend. colocación aleatoria. La prirnera pieza especial que se diseñó y usó fue el tetráp' (Francia, 1950). Algunos de estos elenentos especiales, los dolos por ejernplo, se fabli.con hormigón arnrado. Los golpes y rotur¿ls que sufren los elementos del rnanto princ.: durante su manipulación en cualquiera de las fases constructivas (cantera o f'abricac: transporte. colocación, etc...) se reprociucen muy mal en modelos. En general el diseñ, piezas especiales es poco fiable y debe disponer. sin embargo, de fiabilidad suficiente . : ocasiclnes en que ciertos elementos se han colocado regularnlente trabándose se han r!'=

trado asientos y roturas en la obra, con el consiguiente colapso total de la estructura. 3.2.1. Diseño del manto principal con escollera v unidades de hormigón E,l

discño cle un dique no es único, depende de un conjunto de factores relacionados.'

- Localización. - Condiciones físicas. - Fuentes de rnateriales

disponibles.

- 'I'ecnología y equipos disponibles. 80

CAP|TULO

-

-

5. DI)UES EN TALI]D o R)MPE)IAS

,lgunos casos especiales se han obtenido rotundos fracasos con costes económicos

--:¡imos en diques en talud. El cálculo basado en fórmulas tradicionales y en los - ) en modelos físicos a escala reducida ha fallado en ciertas ocasiones (Bilbao,

:.

,. Lo habitual es utilizar en el predimensionamiento la fórmula de Hudson:

"

I KDctgd

H'p ( p. -)"

'--, Io, ] I

...rra de

:.

"'.

s

ola.

idad del material.

. ' ::dad del agua del mar.

-

- --:.-e han sido propuestos Kp = Ko(T), el coeficiente de daño Kr¡ se ha determinado , -.-:3 -nsayos con modelos a escala. Las limitaciones básicas que suelen presentarse

-

-:

. -

,e ha establecido la H a usar (H.a*, Hv:,...). El "Shore Protection Manual (1984) :nienda el uso de la Hrno. .-' ha establecido dependencia de Ko - T, duración, grupos de olas, etc...

. --,reficientes publicados no sirven con carácter general.

- 'r,'ción sólo

se considera a través de

Ko.

r :. ototipo puede ser diferente. . .e utiliza el mismo método constructivo. : :eterial puede ser muy diferente. : ' s estudios en modelo reducido resulta difícil comparar los Ko a causa de: , :3rentes características de los elementos del manto. - .:erente construcción '.

I

de modelo.

.-. de diferentes parámetros de oleaje.

-;nicas de test diferentes. .

:erente presentación de resultados.

--':¡ndes variaciones de escalas e imposibilidad de modelar

: - _:eneral

::

-

se

alavez fuerzas y flujos.

recomienda que proyectista y constructor planeen, organicen y estén pre-

3n los ensayos, puesto que afecta tanto al diseño como a la construcción.

: 3lementos del manto principal pueden ser: :.-'olleras. -:

-oques de hormigón de tipo paralelepipédico.

?,ezas especiales.

8l

OBRAS MARITIMAS

El parámetro fundamental de dichos elementos es su peso. Sin embargo, en el caso dr las piezas especiales parte de su comportamiento se confía a la mayor frabazón que tiene: con los elementos contiguos, debido precisamente a las formas y geometrías especiale. con que cuentan.

r Nuevo dique de levante en el Puerto de Valencia, con bloques de hormigón

3.2.2. Piezas especiales En la actualidad existen en el mercado distintos tipos de bloques prefabricados de hc:migón que están siendo utilizados para diseñar y ejecutar las estructuras costeras. Tod''ellos basan el comportamiento del elemento en su peso, por un lado, y, por otro, en l:formas especiales que tienen. por las que consiguen mayores trabazones que las que tieni: los bloques paralelepipédicos de hormigón o las escolleras. Siempre es necesario lar,q¡ periodos de ensayos en modelos reducidos en laboratorio a efectos de determinar l.características que resultan de aplicación a cada tipo de pieza. tanto a efectos de cálcu(coeficientes a utilizar), como también constructivos, etc. A lo largo de los últimos años -" ha ido buscando una reducción del peso unitario de estas piezas y, por tanto, una disn-,.nución del volumen de hormigón de la obra, a base de incrementar el grado de encaje c. cada una de éstas con las restantes unidades que componen el manto. Podría considerarse que la optimización de los bloques artificiales de hormigón consigue mediante las siguientes características;

L

se

Alta estabilidad hidráulica cuando son colocados en obra en una sola capa.

2. Reserva de estabilidad estructural en el caso de que las condiciones de oleaje er;.' dan a las de diseño.

3. Baia tendencia de las piezas 82

a la fragmentación.

CAPTTULO

:'-::.:

de estabilidad estructural en el caso de rotura parcial del manto.

-:.:l!-ión

-

5. DTQUES EN 1,\r,UD O ROMqEOTAS

eficiente entre la porosidad y la rugosidad con el fin de disipar la má-

. :i:ergía posible.

, ::.istencia estructural con el mínimo volumen de hormigón posible.

-

- :¡nsiones internas para evitar las armaduras de acero. -rrnstrucción de las piezas (uso de técnicas de construcción convencionales). .-,¡locación en obra, incluso en condiciones de baja visibilidad.

-

-,-:':.-i:iciónseenumeranydescribenlaspiezasespecialesmásconocidas.

'l[ lT-rPt]DOS

I il,¡iri::

: - -:.rdo es un pieza especial compuesta de una esfera central a la que se adosan r -.-trs de cono. Es la pieza especial más antigua. Hay dos tipos de encofrado po-

1,'. lf

: -- : piezas (cada uno de 1os 4 conos). : ,: I piezas (partiendo el tetrápodo por un plano vertical). --:

eritar las tracciones en el transporte desde el centro de fabricación a la zona de ser de hormigón). Se utiliza un sistema de transporte que se encaja en el

:, :

j I

lft ür* "¡

Fabricación de bloques paralelepipédicos

83

OBRAS MARITIMAS

Su colocación se realiza por eslinga mediante grúa; la eslinga pasa por el tetrápodo pcr detrás del tronco vertical y en la parte inferior coge dos conos, los cuales se encuentrai. uno frente al otro y al lado. Es un sistema sencillo de colocación. La colocación se dispon; de acuerdo a una malla prefijada. Un ejemplo de su uso se tiene en el dique del Puen, Deportivo Las Fuentes en Alcocebre

DOLOS

El dolo presenta la forma de dos martillos con sección del vástago central octogon¡. Esos dos martillos se colocan ortogonalmente. Es como una doble ancla o doble T. En cualquier dique en talud, el ataque del oleaje produce acoplamientos en las piezuEn los dolos, esos movimientos introducen tensiones y tracciones en las secciones iunión que han llegado a producir roturas. Es por tanto una pieza bastante delicada. Ha sic rnuy renornbrado el fracaso en el dique de abrigo de Sines. Un ejernplo de su uso se tier. en el Puerto de San Ciprián. En cuanto a la construcción, perrnite elementos de encofiado en dos piezas y transpor: sencillo. Para evitar tracciones se ha dotado de armaduras al alma, pero como la sección c. la misma es pequeña, las armaduras quedan muy superficiales y eso introducía otr, problemas de corrosión o de puesta del hormigón. ACRÓPODOS E,l acrópodo es un bloque de hormigón en masa. Se utiliza para fabricar mantoa hon:

por una sola capa de bloques dispuestos libremente, ya qLle -{éneos de diques. fbrmaclos posición adoptada por éstos puede ser indif'erente. y solo clebe respetarse la red de ct'.

cación.

:l&,a:.

*

'--

'qf

.t

a,

Colocaciótt de acrópodos en manto principal

84

CAP|TULO 5. DIQUES EN TALUD O ROMPEOIAS

-:.- fonna geométrica compleja. El encofrado se compone de dos cascos o medias del molde facilita - ,aterales y deja su cara superior abierta. Dicha abertura superior - --::Eonado Además las limitadas

- -

por la cara superior y la vibración del hormigón. -i:-:.-,nes de bloques y encofrados permite el almacenamiento de los bloques en el -

-: --:smo de fabricación, optimizando la disposición

en hileras con las piezas encajadas

-.:. alternadas. Por la forma que tiene el bloque puede ser manipulado por medio de - : -.r,r. de horquillas o de eslingas, con un riesgo mínimo de falsa maniobra

"'

i-\S ,: :enor difusión han resultado piezas como el stabit, tribar, akmon, mexápodo, s¿uro, octópodo, cónico, antifer.

\LCULO DB LOS ELEMENTOS DEL MANTO PRINCIPAL DE UN rQL E EN TALUD. rÓnUUl,A DE IRIBARREN :.!:ema de fuerzas que actúa sobre un elemento del manto principal está compuesto - -:esión y subpresión ejercidas sobre el elemento, la fuetza de la gravedad y las de -' :::o. Como resultado de analizar el problema estático, Iribarren plantea inicialmen. r :. ¡eso P de los cantos viene dado por el valor:

P_

N.H3 .d (,f ..ora - trna)' .(d

-l)'

coeficiente. altura de ola. densidad del material.

coeficiente de rozamiento. supuso inicialmente f = I : tg on (por similitud con el coeficiente de rozapor tanto el valor de =: taludes de materiales sueltos). En la fórmula se desconocía . *n temporal de altura de ola conocida, una densidad y un ángulo de talud deter-

:::3r

: -:. .rbservación directa en algunos puertos dedujo que:

'., = 0,015 '.- = 0,019 :.r se puede tomar f = I si se trata de escolleras, bloques o piezas especiales; f -: je la longitud del talud y de los tamaños de los materiales y N es también varia85

OBRAS MARíTIMAS

Analizada en laboratorio, en modelos a escala reducida como se producía la rotura de los diques en talud en distintos casos se pudo elaborar la gráfica que se muestra, en la que se relaciona las aveías que registra un dique en función de la relación altura de ola incidente/altura de ola que produce la destrucción total del dique. Se observa cómo existen tTes Zonas de

ESTABILIDAD TOTAL, ESTABILIDAD PARCIAL

E

INESTABILIDAD.

El punto en el que empieza a producirse inestabilidad en el dique presenta valores constantes de h./trlooqó e igual a 0,62, independientemente de la longitud del talud y del material que lo compone. 0,62 .hw"n = h, altura de la ola que produce inestabilidad. Posteriormente se analizó la existencia de dos tipos de rotura: a) rotura hacia arriba, en los taludes muy tendidos (al estar el talud muy tendido el oleaje al romper el dique hace que el material ascienda por el talud), y b) hacia abajo, en taludes no tendidos (a causa de la pendiente, los elementos caen). Se buscó mediante ensayos el talud crítico, esto es cuándo se cambia de una rotura a otra'

La rotura de los diques en talud se producen en una zona concreta del desarrollo del talud, y así se define talud activo como la longitud en la cual se producen movimientos de los elementos. Dichos taludes dependen del material del manto principal, determinándose:

I escolleras: 3

5

Dragado de dársena en Alicante y vertido de materiales a través de tubería

t64

CAPíTULOS. DRAGADOS

"

:. ESUIPOS DE FRACTURACIÓN PREVIA Son elementos auxiliares instalados sobre pontonas destinados alapteparación previa r3rr€Ilo para su posterior dragado cuando la dureza de aquél es elevada. Para llevar a -:.. su misión constan de un dispositivo capaz de quebrantar la roca. Pueden ser de dis-

-:

-:: s tipos:

- Químicos.

- \fecánicos. - Otros. -\unque hay alguna experiencia en el empleo de resinas químicas que rompen por erpansión el material al que se aplica, el procedimiento usual es la utilización de :rplosivos para lograr la fracturación. El uso de explosivos no deja de tener sus iesgos para el tráfico marítimo, los muelles próximos, los cables y emisarios subrarinos, etc. El explosivo más normal en la actualidad es la goma, tipo EC.

'

?.¡taforma de perforación: está constituida por una pontona que se apoya en el fondo

- .-i a pies derechos o pates, de forma que durante el trabajo no le afecta el oleaje o la -.:. En dicha plataforna se instalan elementos de perforación y sondeo, que se utilizan - -':cución de voladuras como etapa previa para su posterior extracción con draga. - ' ¡ fracturación previa por medios mecánicos puede efectuarse por pilón romperroca, :,rr mafillo picador, o por cabezal fresador. ,

r

El pilón rompeffoca consiste en una pieza metálica de gran peso en forma de aguja que es dejada caer desde cierta altura sobre el fondo de forma repetida logrando el quebrantamiento por impacto. Se opera desde la superhcie por medio de una grúa :nstalada en pontona.

Pilón rompen'oca 165

OBRAS MAR(TIMAS

Martillo pbador Su uso es casi obligatorio en aquellos casos en los que, por diversos motivos, el =nnuourr" de explosivos no está autorizado y no se dispone de equipos de dragado de gran p-;L-,:u'

* Martillo picador: El

quebrantamiento lo efectúa un martillo hidráulico o nei'-: que permite mejorar los rendimientos de rotura del material al actuar sobre é, ¡ frecuencia mucho mayor que en el caso de pilón romperrocas. Su punta, más : permite también una acción punzante más efectiva. Los martillos pueden disp.:rls bateria, en una embarcación preparada al efecto, o acoplarse a un equipo de cavación.

* Rippers: también

se puede instalar en el extremo del brazo de una draga de que fragmenta el material. Los rendimientos son bastante limiu"r-ri cavación un ripper

*

Cabezal fresador: este cabezal dispone de dos unidades fresadoras que traba-r'¡ eje horizontal realizando una acción rompedora al disponer de dientes de alta

cónicos o planos. El cabezal puede instalarse al final delbrazo de una retroer;¡r mon[ada sobre pontona que efectúa los movimientos del cabezal sobre el materia] 166

CAP|TULO 8. DRAGADOS

Cabezalfresador

'

Hace algún tiempo se están experimentando la fracturación de roca utilizando diver.os procedimientos para romper su estructura cristalina, como el empleo de lanzas de ;,Eua a altísima presión, micro-ondas ::rergía atómica a pequeña escala.

:-;

e incluso hay algún ensayo de utilización

-,s procedimientos están todavía en fase

de

muy experimental sin resultados conclu-

.J'}AS Y OTROS MEDIOS DE POSrcIONAMIENTO

:

nedio de transporte y vertido de materiales de dragado conocido como gánguil .. le elementos auxiliares de posicionamiento de forma que le ubiquen en el lugar

-.

:: r'ertido. Este posicionamiento puede llevarse a cabo bien mediante un conjunto ' :i o bien mediante apoyo GPS. . rras de dragado se basan en una técnica muy especializada, exigiendo para ello un -- r miás completo y riguroso posible de los diferentes condicionantes, de manera { :pte por la solución óptima tanto en la confección del proyecto como en la ', -. :. seguimiento y explotación de la obra. .

::. ., redacción

:-j

del proyecto de una obra de dragado, debe determinarse en primer

lo que se desea realizar, es decir, la extensión de la obra en planta y pro'"-. así como obtener todos los datos referentes a la misma. Todos estos trabajos *- :¡eloboÍse bajo la denominación de estudios previos, y comprenden finalidades

:.;:

es

167

OBP7^S

MAR|TIMAS

- Objeto y justificación

de la obra.

- Identificación y situación actual, recurriendo

para ello a levantamientos planimétric - , y batimétricos, fijación del cero del puerto así como posibles variaciones del nivel c= mar, establecimiento y materialización de las bases de replanteo, etc.

- Características del terreno, no incluyendo sólo un simple reconocimiento del tene: existente, sino un estudio exhaustivo de sus propiedades, para evitar problemas *s:,mecánicos como el entumecimiento producido en la extracción con relación al ic--men medio in situ, la posibilidad de anastre por succión, la estabilidad de los talu;. de la zona dragada, etc. Para ello deberián realizarse tomas de muestras, sondeos y los correspondientes e:,.-yos, entre los cuales suele optarse por análisis granulométrico, densidad, consiste.-:. y otros de tipo geomecánico -compresibilidad, ángulo de talud natural, cohesión. e::-

- Condiciones locales de emplazamiento tanto meteorológicas -viento y niebla p:::: palmente-, climáticas -oleajes, corrientes, mareas-, físicas -accesibilidad a la z -:* situación y proximidad de los vertederos, tráfico marítimo, etc- o técnicas -ele;, : del equipo de dragado más adecuado-, Una vez completado el estudio previo. :-':'r elaborarse el planeamiento de la obra indicándose la forma en que se piensa eje; - ¡r de acuerdo con el equipo elegido, y en especial, debe señalarse: plan de traba_ic,. :-: visión de tiempos de abastecimiento, limpieza y conservación ordinaria, consen aanual y grandes reparaciones, rendimientos previstos, medidas a tomar para e. - trol, seguridad e higiene, etc. .rrrr

La ejecución del dragado deberá llevarse a cabo de acuerdo con lo expuesto en . :r'* yecto, seguir el plan de obra confeccionado, cumplir las medidas de seguridad e l-. : ::imr necesarias para evitar todo tipo de accidentes, es decir, todo aquello que se cc.--: lnrl oportuno en relación con los trabajos de excavación, transporte y vertido que con:,,;urum una obra de dragado.

A medida que se ejecuta el dragado, debe realizarse el control y seguimiento de .- :rrup cución, acometiendo batimetrías periódicas para constatar la adecuación de la ejec,: .nr proyecto y como medida de control de los volúmenes dragados y la disposición i: : volúmenes. Dichas batimetrías requieren para ello la medición de calados med::-:

,uri::

equipos necesarios, registros punto a punto del fondo del iírea a dragar siguiendc .:" files transversales que se hayan definido, y un seguimiento y medida del nivel mar como referencia para la corrección vertical. Actualmente, existen dragas dot¿:r, :,l puente de equipos electrónicos capaces de realizar un seguimiento automatiz¡.r: üu batimetría.

rr:,

Finalmente, hay que hacer notar de manera destacada que las obras de dragai tan aspectos especiales en relación con el impacto ambiental que generan, corrr- ¿ ción que producen a los fondos en su flora y fauna marina -cambios de hábita: .-: sobre las especies locales por el aumento de materiales en suspensión provo;.:: remoción del fondo, etc- y efectos sobre la línea de costa, sobre todo, en las p1..,,L. análisis, definición, evaluación y establecimiento de medidas de corrección :.i3;.rii¡u realizado con detalle. r68

w

cAPÍruLo 9 OB

RAS TUTINÍTI UIS

AUXI LIARES

CAP|TUL} 9. oBRAS MARíTIMAS AUYIUARES

1.

DEFINICIÓN

En los puertos es preciso disponer de obras : ¡¡aciones y mantenimiento de embarcaciones.

-,

y equipamientos necesarios para realizar

Para el mantenimiento de los cascos de buques ya antiguamente se utilizaron varaderos 13 poner en seco los buques sin tener que arrastrarlos por la playa. En lugares con marea *: ¡tilizaba la técnica de dejar el barco amarrado sobre vigas y esperar la marea baja para : --'ceder a acometer el mantenimiento, siendo pues un sistema muy primitivo. A partir del : iiYI empezaron a construirse los primeros diques secos (Portmouth, Plymouth, " :olwich,...).

:

i-a primera patente de dique flotante (de madera) está fechada por Watson (1785) y se

-,:¡ba de un barco con puerta donde se abordaba la reparación. El primer dique flotante -. iierro aparece en (1859) en forma de caja con puerta que deja entrar el barco y se

-:-re

seco.

:. LA REPARACIÓN DE EMBARCACIONES Se pueden

distinguir tres necesidades básicas en las tareas de reparación:

- Accesibilidad a todas las partes del buque. - \/entilación para los productos que se utilizan. - Condiciones de luz, preferiblemente natural. Tres son las instalaciones comunes para la reparación de embarcaciones:

- Diques secos. - Diques flotantes. - Varaderos.

I

LOS DTQUES SECOS

S¡n recintos estancos que pueden vaciarse y se dedican preferentemente al mante,:-:.nto de barcos. Pueden tener I ó 2 puertas. Los cajeros son verticales o débilmente -:..rados (l/90). El barco se apoya en una o varias filas de apoyos que permiten la :-:.rlación de un hombre bajo la quilla (1,5 metros). La solera tiene bombeo para conse- : el drenaje.

:n los últimos 50 - 100 años el tamaño y profundidad de los diques secos ha ido au-r::ando con el tamaño de los buques y con el conocimiento sobre el comportamiento del -c .r. así como con el aumento de la calidad del hormigón. por otra parte se ha conse-', :-r una simplificación de los problemas de diseño y construcción. ?..r lo general los diques secos se construyen de hormigón en masa o armado. Necesi-: Je suficiente espacio para bombas, almacenes de equipos de reparación, carreteras, r

i, etc.

t7l

OBRAS L,TARITIMAS

Dique seco

Es conveniente que la posición del dique seco permita el acceso fácil sin eni, r:r- - r' tráfico. La orientación respecto del viento dorninante es muy importante pani Qus : en vacío ofrezc¿r la mínima superficie resistente. Si no es posible la orientacirir -,': -l veces se construycn estructuras cortaviento.

Algunos diques secos están cornpartimentados para trabajar con barcos má¡ tr-- -,.',

El diseño de un dique seco tiene su principal inconveniente en las carga5 i: 'de la caja y las infiltraciones que produce el hecho de estar por debajo del nir ¡ -c Dependiendo de las características del suelo (permeabilidad), será preferible l.-entrada de agua al dique y bombear o resistir con anclajes o peso propio.

Las dimensiones oscilan alrededor de relaciones longitud/anchura de profundidad de25/1.

8/l ;' '=

Las dimensiones de los diques secos se relacionan con las del barct-r:. -* características al que pueden prestar servicio. Así, su longitud corresponde a .' ." mayor barco más algunos metros de resguardo, al igual que ocurre con l¿ *.- r relación con la manga. Los buques penetran en el dique seco en vacío. y sue.:- : de un resguardo de 0.40 a I metro. En un dique seco las dimensiones son nru\ : - variar con posterioridad a la co¡rstrucción.

t72

:rr

1

CAPíTUL) g. )BRAS MAR.TTMAS AUXILI,\Rf

Dique seco cle Messina

$zlone trosversole

Sección transversal del díque seco de Messina

113

\

OBRAS MAR.TIMAS

Dique seco de Palernto

Sección itet itíque seco de Palermo

t74

CAPíTULO

9.

OBRAS MARíTIMAS AUXIUARES

:,-ile siempre :'-:,

,.:e o

-.'.

solera, que suele ser de hormigón en masa, armado o pretensado. Se articula en los cajeros. Suelen anclarse para evitar levantamientos.

cajeros en general son de hormigón. Reciben empujes muy elevados del terreno y

r :Jja en el trasdós. Si son gruesos y macizos mejoran la resistencia. Tanto en solera :'- en los cajeros se suelen ejecutarjuntas cada 20 o 30 metros. En los cajeros suelen -:

galerías internas.

-.,. dispositivos de cierre están sujetos por los cabezales, que deben resistir cargas :'.:dinarias, subpresiones, desniveles de agua y las reacciones de la puerta y mandos. ' -r soiera propia y son de hormigón armado y en masa. Deben evitarse los descalces. ,: : necesitarse el anclado de la solera. Los apoyos de la puerta son generalmente de ,,.

;-,

:roxidable.

- . dispositivos de llenado y vaciado consisten en grupos de bombeo y se sitúan en los -,::Jes. Suelen poder vaciar en 3-4 horas (60 a 80.000 m3/h) mediante grupos de 1000 . -:

:risten bombas adicionales de secado.

:- ios diques secos se dispone un conjunto de accesorios . 3les como: inarres, de forma similar )'f aniobra, p¿ua

para el trabajo con los bu-

a un muelle.

mover el barco (cabrestantes, poleas..).

S;jeción, sobre tacos o zapatos en líneas paralelas a cajeros, de altura :: *ulables, generalmente I central y 2 ó 4 laterales.

y posición

- :quipamiento debe permitir el acceso de personal y maquinaria, disponer de agua, ,--'--.:idad, teléfono, aire comprimido, agua de mar contra incendios, buena iluminación " -:- sros para el trabajo nocturno, grandes grúas de servicio y talleres y hangares de re:.:-.- eD las proximidades. :

:¡,lcu\o de esfuerzos debe considerar:

lmpuje del relleno y del agua.

'

'.'iento en superestructuras.

-npuje pasivo debido a subpresión

'

l::e -

de fondo.

Reacción de las compuertas. los esfuerzos verticales se encuentran:

Peso propio en carga y vacío.

- Peso de la compuerta. - Subpresiones. . Reacción del suelo.

:. difícil establecer con precisión el comportamiento del terreno. Es necesario estudiar - -:J, de drenaje óptima en cada caso. 175

OBR,4S MARITIMAS

La construcción de los diques secos se persigue siempre ejecutarla en seco. bien - diante hinca de tablestacas, evacuación por bombeo o consiguiendo el descenso del :::tico. Si se producen o se esperan asieutos hay qLre construir antes los cajeros Que la :r' :-Sr las infiltraciones son muy grandes la solera y parte inferior de los cajeros pueden tarse con caiones de aire comprimido.

e..-,

4. DIQUES FLOTANTES Son estructuras flotantes con una o dos puertas que permiten la entrada de una e:: -cación, celrar las conrpuertas y borttbear el agua, dejando el blrclue erl seco. La ¡.: . idea, cn madera, ap¿rrece en el S-XVIII.

Los cliques flotantes de hierro apilrecen e n l8-59 cn l¿r btse naval de Caltagena. F ño de este tipo cle diclues perlenece firndarnentallnente a los técrricos navales habid:, - , cle c¡ue se trata de un buque más. Existen igualrlente otros sistcm¿rs colno el cle 1., ' forma elevadora.

, "-:*";

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Esquema de botadura laleral

t76

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C.A P ÍTU

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Botadura lateral

\R.\DEROS

-

...Lltl para embarcaciones de hasta las 5000 toneladas. Consisten en una rampa con ::sitlldinales por las que un cabrestante tira del barco sobre un carro que discurre

.

,

Ías.

Varadero del Puerto de Santander

111

OBMS MARÍTIMAS

La pendiente es menor delTVo, y las velocidades de tracción sobre las embarc.il,:r--e son menores de 5 metros/minuto. La tracción suele ser de 1/10 del peso del barco. En ocasiones se han diseñado y construido varaderos transversales, que nos longitud.

requierr nr

6. COMPARACIÓN ENTRE LOS DIFERENTES SISTEMAS Para comparar diferentes sistemas de reparación de buques, se pueden estudia: guientes aspectos:

r:s

u"

Capacidad:

- El varadero sólo

se utiliza hasta esloras de unos 100 metros unas 5000 toneladas.

- Los diques secos y flotantes

y

desplazamiear:ih of

no tienen restricciones.

- El dique

seco aumenta mucho su coste con la profundidad, no con la superfici.* que se descarga el barco al m¡íximo.

¡rx¡¡r

- Existen diques flotantes

ri$l'

de 65.000 toneladas. El coste aumenta con la longitlr,r rrürr' lnr forma de trabajo estructural (a flexión).Tamaños de hasta 10.000 ó 15.000 L:reüru, son frecuentes.

Coste inicial comparativo:

- El

varadero está ligado al lugar, esto es, a las condiciones físicas.

- El dique flotante - El dique

no eskí afectado por estas circunstancias.

seco depende de excavaciones y, por tanto, de las condiciones del sua¡t"

Coste de mantenimiento y reparación:

- El varadero requiere reparaciones en maquinaria y rafles,

- El dique

es decir, en poc¿s

seco necesita reparaciones en las compuertas.

- Los diques flotantes

precisan reparaciones frecuentes, pintura, inspección. eu

Gastos de trabajo:

- El dique flotante

tiene poco gasto de bombeo.

- El dique seco necesita aproximadamente 4 veces la potencia de para el mismo dique flotante, y además el bombeo de drenaje.

- El dique flotante 178

nr@],

necesita su propio sistema de bombeo.

bombeo

CAPÍTULO 9. OBMS MAR|TIMAS AWIUARES

Durabilidad: El dique seco de hormigón o granito es prácticamente indestructible.

- -a duración de un dique flotante depende de su mantenimiento y de la situación del :lrismo (un par de puertas pueden durar del orden de 30 años).

- La obsolescencia del dique es un peligro mayor. Tanto para diques flotantes como :ara secos, si bien estos son más difíciles de rectificar.

rdaptabilidad general: - En lugares con suelo caro hay que tener en cuenta que un dique flotante necesita nenos espacio.

- El dique flotante requiere calma y profundidad. - El dique flotante

es móvil por

lo que puede ser trasladado a otros puertos y puede re-

.-ibir golpes de buques.

- Los accidentes son muy raros en diques - El bombeo total

secos.

es muy superior en diques secos que en flotantes.

- Los diques flotantes necesitan equipos y maquinaria que deberá ser transportada por medio de flotadores; el dique seco puede emplear ferrocarril y maquinaria muy pesada.

- Un dique seco necesita 2-3 años de construcción, mientras uno flotante puede

ser

construido en 12-15 meses.

- El coste de mantenimiento

.

de un dique flotante es

muy superior al de un dique

seco.

GRADAS Se utilizan para la construcción de barcos. Son rampas fuertemente cimentadas por se lanzan los buques al agua después de construida la estructura principal. Tienen

:'::le

:-.'¿ pendientes del lOVo. Alrededor de las gradas se disponen gnías muy elevadas y :,:iintes. Junto a las gradas existen los t¿lleres de fabricación y construcción. *r

Botado el barco, se pone a flote y se fondea o amÍura en el muelle de armamento para compleüada su construcción.

179

o

B R..\

5 l.\ .1,

R

I T I ilt.7 S

W&.r:,:.,i

,,,,-:1r¡***.-i;;¡-

Esclusa en el ctnol de Ptnamá

8. ESCLUSAS Son obras de acceso a vías navegables o elementos de estas vías. La esclu:;:tramo de canal de paso provisto de compuertas que pr.reden mantener un cierto lr .

IirminadeirguayqueSeparandoSZonaSnavegablesquepuedentenerdif'erent¡' También son utiliz¿rdas para mantener constante el ¡rivel del agua en dársenas all. existe una cierta carrera de marea o interesa, por alguna razón, nrantenerlo fijo.

:

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Constan de:

- Cabezales:

donde se alojan las compuertas y los sistemas de control.

- Caieros: consistentes

-

en nluros o tablestacas.

Solera no necesaria si se trata de fondos impermeables.

Son obras muy caras, por lo que las dimensiones deben ser determinadas cuic.-,",,niente. La longitud corresponde a la de la eslora mayor del buque al que se va ¡:-r"-ül servicio más unos 30 metros correspondientes a la eslora del remolcador, si se prc'; -.anchura debe conternplar un resguardo adicional a la manga máxima de la embarc.r la que va a prestar servicio. Dicho resguardo suele establecerse en unos 5 metro.. _. esclusa es para dos buques, 10 metros. La anchura es una de las características fl¿. : ':"u tas y resulta difícil su modificación, cosa que no ocurre respecto a su longitud. La :: --n" didad es delicada de calcular, y suelen considerarse resguardos de 0,4 a I metros.

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cAPITUL0 9. OBRAS,vARt77,11.1.t

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!tirsetm para entbsrcacíones de recreo

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deportivos en el Solent (Grnn Brefaña) con esclusa

- )ela. cajeros y cabezal presentan problemas senejantes a los de los diques secos. -:-!nos de cierre deben garantizar la estanqueidad. Consisten en pllert¿is con I o 2 -..¿ abiertas no resaltan de cajeros. Disponen igualmente de dispositivos de llenado :.rra igualar el nivel entre pares. :-clusas se utilizan igualrlente, en el caso de puertos pala embarcaciones de recreo -.r as ubicados en zonas rnarítimas con marea astronómica, para mantener constante - Jel mirr en las dársenas. Con esclusas se consigue mantener constante el nivel de --:- cn el interior del puerto. La esclusa permite la comunicación en ambos sentidos : .nterior del puerto y el área marítima en la que existe variación del nivel (marea ':'.i.-a. por ejemplo). La operación en la esclusa se efectúra dependiendo de las dif'e. :: nivel de las aguas y el sentido del tráfico que se realiza.

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cAPÍruLo zBRAS

uenirtues

10

EXTERTzRES

CAPíTULO

]0.

OBRAS MARITIMAS EXTERIORES

DEFINICIÓN

:: llaman obras marítimas

exteriores a las construcciones realizadas en ambiente marino

-,.-; siguientes características: .\ gran profundidad.

: -

\lejadas de la costa. Expuestas a la acción directa del oleaje y las corrientes marinas y oceánicas.

Ubicadas fuera de lazona de procesos litorales.

:,:¡

definición corresponde a la terminología anglosajona "offshore" y a la sudamericana --.-rura costa afuera". Si en la década de los 1950, aparece con fuerza la Ingeniería de *) como disciplina fundamental de la Ingeniería Marítima, en la de los 60 surge la . . -.gía "Offshore" y con ella la Ingenieúa Oceánica como rama fundamental de la Inge-, \farítima. La búsqueda y explotación de los campos petrolíferos marinos por un lado y --:'.ento del tamaño de los petroleros por otro, van a condicionar e impulsar el diseño y .::cción de nuevas estructuras y sistemas en la zona marítima exterior, que se deno-

.' -

ion el nombre genérico de obras marítimas exteriores.

rndustria petrolera ha propiciado el desarrolio de toda una tecnología específica . 're" que se puede resumir señalando los tipos de obras y estructuras de mayor impor-

-

-'nidades especiales de sondeo en aguas exteriores.

' ' -

lbras exteriores de explotación. ,Jbras de atraque y am¿ure en aguas exteriores.

)epósitos marinos de graneles líquidos. Terminales exteriores de carga y descarga. Conducciones y equipamiento submarino. islas artificiales.

--:o con estas obras se podría igualmente considerar las relacionadas con la minería --,,'a (nódulos minerales), y la tecnología de anecifes artificiales y explotaciones bioló* :arinas. Sin embargo, la importancia económica del tema energético justifica plena-

: ' -' Jentrarse solamente en la explotación de gas y petróleo.

-.-je

un punto de vista funcional, se pueden clasificar las obras marítimas exteriores en _lrandes grupos que se coresponden con las 4 operaciones básicas asociadas al petró:r-.spección, producción, transporte y carga-descarga. Así pues, las obras marítimas ,* ,:rs quedarán clasificadas dentro de:

-..

,

S

-

-rndeos en la zona

exterior.

3rplotación marina de petróleo y gas. 185

OBRAS MAR|TIMAS

Conducción de fluidos en el mar. 4. Terminales de carga-descarga y amarres en la zona exterior.

Además de las operaciones y problemas básicos, se pueden señalar ot¡os temas la tecnología exterior:

dades secundarias de interés en

l,

Problemas de corrosión.

2. Exploraciones geofísicas marinas. 3. Cimentaciones 4. Minería

oceánica.

5. Soldaduras 6.

en medio marino.

en medio marino.

Escapes de crudos. Contaminación.

7. Colisiones de buques y estructuras. 8. Elevadores. 9. Problemas

grúas y equipamiento.

asociados al clima ártico.

10. Sistemas de fondeo y amalre.

IOAFE DE PEFFORACION TOBNO AUTOMATICO tA MANGI.,€RA

PARA GRUA PARA 50 TONETADAS

GRUA PARA I 5 ÍONELAOAS

0E

PEBFOBACTON

Buque con lone de perforaciún oceónica

186

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+'--

CAPíTULO 10. ?BRAS MARITIMAS EXTERIoREs

ONDUCCIONES SUBMARINAS. DISENO Y CONSTRUCCION

-.

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incluyen en este grupo las obras dedicadas al transpofte continuo de fluidos en rnedio fluidos serán fundamentalnente: petróleo, gas y residuos urbanos.

,r. Estos

- ¡l

caso de transporte de petróleo, la conducción une los siguientes puntos: uniclad de - .-ción, unidad de almacenamiento, punto de carga-descarga y centro de consumo. Los -¡ conducciones pueden ser verlicales, horizontales y flexibles.

'

-- .'onducciones verticales son empleadas para elevar el fluido del fbnclo a la superticie. ' :lzontales van por el fbndo y transportan a grandes distancias. Las flexibles o man- .L)n empleadas para las clperaciones de carga-descarga en unid¿rdes flotantes.

_"@:"¡

Erosión

3

Arrastre de anclas y redes

-r'

L¡

lmpacto de objetos

Q

Licuefacc¡ón

I

Vabración y Resonancia

o

.,

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--tr-

€i lt -' tr:

Pérdidás de Teñperátura

:

Problemas de protección en conducciones

rducciones submarinas son obras difíciles de diseñar por la complejidad de las soli-

:"+¡. :itri:

Entre las cargas

a considerar, podemos

señalar:

-itaciones ambientales (oleaje, corrientes).

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$# s i:,q1"

it:'i!'' q¡ ,iti, ...,4: .lf

;itaciones de la construcción (tiros, doblados....). .,-

itaciones de funcionamiento (presión,...).

.-'itaciones de gravedad (peso,...).

r87

OBR.4S MARITIMAS

Las solicjtaciones gravitatorias son de tipo est¿itico: peso propio de la conduccttin. :'. la protección y anclaies, peso del fluido, boyancia del conjunto, etc. Las solicitaciones ambientales son de tipo dinámico y cliiramente no determini:tr. biente actúa sobre la conducción de dos formas diferentes, clirectamente af'ectando 1., .ción e indirectamente sobre los equipos de construcción. Entre los eleurentcls aniht: considerar se tiene: el oleaie, las corrientes. los vientos y el tbndo marino.

Construcción del entisario subnwrin