Tema 4.3.Diques talud.pdf
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UNIVERSIDADE DA CORUÑA
OBRAS MARÍTIMAS
Y PORTUARIAS
TEMA IV. TIPOLOGÍA Y DESCRIPCIÓN DE LAS OBRAS MARÍTIMAS Y
PORTUARIAS:
3. Diseño de diques en talud
Jose Anta Álvarez
ESCOLA TÉCNICASUPERIOR DE
ENX. CAMIÑOS,CANLES E PORTOS
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INTRODUCCIÓN
OBJETIVOS:
•
Presentar los criterios generales de diseño de
diques en talud.
• Presentar las principales fórmulas de estabilidad
del manto.•
Definición de la sección tipo de un dique en talud.
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INTRODUCCIÓN
BIBLIOGRAFÍA DEL CAPÍTULO:
• Diseño de diques rompeolas. Vicente Negro. Colegio de Caminos, Canales y
Puertos
• Programa ROM. Recomendaciones para Obras Marítimas. Puertos del
Estado. http://www.puertos.es/programa_rom/index.html
• Coastal Engineering Manual US Army Corps of Engineering.
http://chl.erdc.usace.army.mil/chl.aspx?p=s&a=ARTICLES;104
• Documentos de Referencia. Vol 3. Obras. GIOC. Universidad de Cantabria
• Handbook of Port and Harbor Engineering. Tsinker, 1997. Chapman & Hall
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ÍNDICE
1. INTRODUCCIÓN2. ESTABILIDAD DEL MANTO
1. Introducción
2. Definición del nivel de daño
3. Fórmulas para análisis de estabilidad
3. PROCEDIMIENTO DE DISEÑO
1. Sección Tipo
2. Definición de los elementos de lasección transversal
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INTRODUCCIÓN
sección convencional en I.Portuaria (“dique de escollera de Iribarren”)
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INTRODUCCIÓN
Coastal Engineering Manual
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INTRODUCCIÓN
España 80% diques en talud, el resto mixtos overticales
Tendencia se invierte:• Impacto ambiental• Reducción de costes• Fiabilidad de métodos
de cálculo
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Cantábrico: Mayor presencia de diques talud
Mediterráneo/Canarias: Mayor número de diques verticales
Avances en la Construcción de diques de Abrigo en España. Grau, J.I. IIICongreso Nacional de la Asociación Técnica de Puertos y Costas
INTRODUCCIÓN
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Avances en la Construcción de diques de Abrigo en España. Grau, J.I. IIICongreso Nacional de la Asociación Técnica de Puertos y Costas
INTRODUCCIÓN
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Avances en la Construcción de diques de Abrigo en España. Grau, J.I. IIICongreso Nacional de la Asociación Técnica de Puertos y Costas
INTRODUCCIÓN
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INTRODUCCIÓN
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INTRODUCCIÓN
Funcionamiento frente oleaje:
Diques en talud: Rompeolas. != 0.2 – 0.6
Diques verticales: Reflejantes. != 1
Modo de fallo:
Diques en talud: Rotura gradual Hd=Hs
Diques verticales: Rotura instantánea Hd=Hmax
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INTRODUCCIÓN
Coastal Engineering Manual
Esquema de rotura de diques en talud y verticales
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ÍNDICE
1. INTRODUCCIÓN2. ESTABILIDAD DEL MANTO
1. Introducción
2. Definición del nivel de daño
3. Fórmulas para análisis de estabilidad
3. PROCEDIMIENTO DE DISEÑO
1. Sección Tipo
2. Definición de los elementos de lasección transversal
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ESTABILIDAD EL MANTO
MODOS ROTURA DIQUES TALUD
Negro (2008)
EROSIÓN DEL MANTO / BERMA
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ESTABILIDAD EL MANTO
MODOS ROTURA DIQUES TALUD
Negro (2008)
EROSIÓN DEL MANTO / BERMAINESTABILIDAD DEL FILTROGEOTÉCNICAS
- Deslizamiento manto- Espaldón, berma,! - Estabilidad global, substrato,!
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ESTABILIDAD EL MANTO
MODOS ROTURA DIQUES TALUD
EROSIÓN DEL MANTO / BERMAINESTABILIDAD DEL FILTROGEOTÉCNICAS
- Deslizamiento manto- Espaldón, berma,! - Estabilidad global, substrato,
CAPÍTULO 4 - ROM 0.5-05
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ESTABILIDAD EL MANTO
MODOS ROTURA DIQUES TALUD
EROSIÓN DEL MANTO / BERMAINESTABILIDAD DEL FILTROGEOTÉCNICAS
- Deslizamiento manto- Espaldón, berma,! - Estabilidad global, substrato,
MECÁNICAS
Coastal Eng. Manual
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DISEÑO DE DIQUES EN TALUD
FÓRMULAS ESTABILIDAD:
-
Imposible analizar todas las fuerzas e interacciones
- Fórmulas semi-empíricas
- Base determinista
- Validadas en laboratorio
INPUTS CAJA NEGRA MOVIMIENTODEL MANTO
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DISEÑO DE DIQUES EN TALUD
FÓRMULAS ESTABILIDAD
Planteamos ratio entre FDEST y FESTABIL
FL FD
W’
F D + F L
W '!
12" wV
2(C D +C L ) A
g(" s # " w )Vol!
" wV 2 Dn
2
g(" s # " w ) Dn
3
! V
2
n
2
g$ Dn
! H
$ Dn
N s = H
$ Dn
Principio de relaciones monomias
N s =
H
! Dn
" K 1
aK
2
bK
3
c### ¿Qué variables usamos para definir Ns?
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ESTABILIDAD EL MANTO
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CRITERIOS DE AVERÍA
INICIO DE AVERÍA: Huecos > np en manto principal.
AVERÍA DE IRIBARREN: Oleaje en 2ª capa del manto.
INICIO DE DESTRUCCIÓN: IA en 2ª capa del manto.
DESTRUCCIÓN: Extracción de piezas del manto secundario .
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Cot alfa IA AI ID D
1.5 1.0 2.5 6.5 12
2.0 1.5 3.0 8.0 14
3.0 2.5 3.5 9.5 16
4.0 3.0 4.0 11.0 18
5.0 3.0 4.0 11.0 18
DIQUES NO REBASABLES
> El daño se concentra alrededor del NM.
Relación S - Tipo avería f (alfa).
ESTABILIDAD EL MANTO
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3. FÓRMULAS PRÁCTICAS PARA EVALUAR LAESTABILIDAD DEL MANTO
Tendremos que considerar:
• Tipo de unidad de manto
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• Tipo de unidad de manto
•
Condiciones de oleaje (rompiente o no rompiente)• Cota de la berma respecto a Ru y SWL
• Espaldón
•
Nivel de daño
• Sección de análisis (morro / tronco)
ESTABILIDAD EL MANTO
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Fórmula HudsonHasta 1930 todo por comparación : muchas averías
Desarrollo de fórmulas empíricas basadas en modelización
física de los diques sometidos a acción oleaje.
Fórmula Iribarren (1936) – Hudson (1954)
W (ton) = H
3 !
r
(Sr"1)3K D cotan(# )
ESTABILIDAD EL MANTO
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W: peso ud manto
"r o #r : densidad (t/m3) o peso especifíco (KN/m3) de la ud de manto
H: altura de ola de diseño H1/10= (H1/10=1.27$Hs)
Sr-1: ("r / w -1) o (" r / " w -1) ; "w =1.03 t/m3 o # w =10.3 KN/m3
%: ángulo del talud
KD: coeficiente de estabilidad (Resto de parámetros)
1
cotg %
W (ton
)=
H 3 !
r
(Sr"1)3K D cotan(# ) ;
W (kN
)=
H 3$ r
(Sr"1)3K D cotan(# )
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ESTABILIDAD EL MANTO
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SPM (1984)
Criterio de daño
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Criterio de daño: dispersión muy elevada
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Fórmula Van der Meer para escollera
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Coastal Engineering Manual
MORRO Y QUIEBROS: flujo altamente 3D
ESTABILIDAD EL MANTO
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- Fórmulas específicas y Hudson modificada- La práctica recomienda incrementar el valor del peso 1-4 veces el del tronco- Práctica habitual reducir el talud del morro
W morro
= K ·W tronco
+ info: Maciñeira, 2004
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•
Ajustan mejor si el dique es permeable•
Hs de diseño: Hs a pie de dique•
Influencia profundidad: Obras de gran
profundidad (>10 m) requieren udshormigón.•
Cubos rotura más frágil (incrementanporosidad en zona de movimiento y
reducen en zona baja, donde sealmacenan uds)
BONDAD DE LAS FÓRMULAS
¿Se ajustan las fórmulas de cálculo del manto a los diques existentes?. Negro, V. III Congreso Nacional de la Asociación Técnica de Puertos y Costas
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RECOMENDACIONES
•
Emplear bloques paralepipédicos (1x1x1.3), funcionanmejor que cubos (mayor porosidad, disipación energía,menor rebase).
• Se recomienda realizar ensayos de laboratorio paracomprobar resultados de fórmulas empíricas
•
Emplear formulaciones que contemplen niveles de daño• Fórmula de Hudson. Funciona bien con cubos y
bloques, por lo que se recomienda emplear Hs en aguasprofundas. Con escollera más dispersión por lo que serecomienda emplear H1/10 en vez de Hs. En aguas
someras emplear siempre H1/10
¿Se ajustan las fórmulas de cálculo del manto a los diques existentes?. Negro, V. III Congreso Nacional de la Asociación Técnica de Puertos y Costas
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COMPARACIÓN DE LAS FÓRMULAS
¿Se ajustan las fórmulas de cálculo del manto a los diques existentes?. Negro, V. III Congreso Nacional de la Asociación Técnica de Puertos y Costas
ESTABILIDAD EL MANTO
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4. PROCEDIMIENTO DE DISEÑO
DISEÑO DE DIQUES EN TALUD
El diseño se realiza en función del elemento más pesado:las unidades del manto principal
• Cota y ancho
coronación• Espesor de los
mantos
• Número de
elementos
• Berma de pie
• Filtro
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PROCEDIMIENTO DE DISEÑO : Sección tipo
DISEÑO DE DIQUES EN TALUD
SPM (1984)
REBASABLE. OLEAJE ROMPIENTE. AMBOS LADOS
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DISEÑO DE DIQUES EN TALUD
SPM (1984)
NO REBASABLE. OLEAJE NO ROMPIENTE.
PROCEDIMIENTO DE DISEÑO : Sección tipo
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PROCEDIMIENTO DE DISEÑO : Sección tipo
DISEÑO DE DIQUES EN TALUD
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DISEÑO DE DIQUES EN TALUD
COTA Y ANCHO DE LA CORONACIÓN
B: Ancho
n: número de cantos (n>=3): coeficiente de manto (indica el espesor del canto en función de
arista del cubo equivalente)
1/3
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W B nK
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# $ = % &
K !
W=D
3
· ! r
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DISEÑO DE DIQUES EN TALUD
ESPESOR DEL MANTO, Nº de UD’s
e: Espesor
n: número de cantos (n=2 elementos prefabricados, n=3 escollera)nto
1/3
r
W e nK
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# $ = % &
' (
K ! P
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3. PROCEDIMIENTO DE DISEÑO : Geometría
DISEÑO DE DIQUES EN TALUD
ESPESOR DEL MANTO, Nº de UD’s
N ud
= e ! A ! ! r 1" P /100( )
1
W
e = nK #
W
! r
$ % &
' ( )
1/3
*
+
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-
,,
N ud
= A
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! K
# 1
" P /100
( )
! r
W
$
% &
'
( )
2/3
A: Superficie del manto Espesor
P: Porosidad del manto (en %)
P
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DISEÑO DE DIQUES EN TALUD
MANTO SECUNDARIOS: CONDICIÓN DE FILTRO
15 85( ) 5! ( ) D encima d debajo!
Criterio de retención de finos: Condición de filtro
El primer manto secundario con n>=2
Habitualmente W/10 a W/20
Criterio de permeabilidad (debe ser gradual):
Criterio de estabilidad interna (si el filtro presenta una mala gradación se
producirán pérdidas que repercuten en su propia estabilidad):
15 15( ) 4 a 5! ( ) D encima d debajo!
60 10( ) 10 ( ) D filtro D base!
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DISEÑO DE DIQUES EN TALUD
+ CONDICIONES
En función de la permeabilidad de Van der Meer
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DISEÑO DE DIQUES EN TALUD
CORONACIÓN
Diferentes tipologías, con o sin espaldón
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DISEÑO DE DIQUES EN TALUD
CORONACIÓN
Cálculo del espaldón complejo. Métodos aproximados en Cap VIII de Negroy Varela (2008). (Diseño Diques Rompeolas, Colección Seinor).
Estimación de la cota de coronación. ! 1,5 a 2 H s
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DISEÑO DE DIQUES EN TALUD
PIE ESTRUCTURA Y BERMA DE MANTO
Comprobar si condiciones de rompiente o no
en aguas someras no hay reducción de W
en oleaje no rompiente se puede reducir W
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DISEÑO DE DIQUES EN TALUD