Obras de protección costera de máxima estabilidad · Diques en talud no rebasable Cubos de...

Obras de protección costera de máxima estabilidad

EDGAR MENDOZA

CARLOS ARMENTA

JAIME ARRIAGA

RODOLFO SILVA ABRIL 2012

Geometría

Oleaje

Materiales

La interacción del ser humano con el mar tiene dos componentes primordiales: su aprovechamiento y la protegerse de él; muchas de las obras que existen y se planean cumplen ambas funciones.

Introducción

Actualmente, la base del diseño de obras de protección costera sobre la base de la interacción entre los sistemas humanos y naturales con los sistemas humanos y naturales parte de dos herramientas

- Manejo integrado de la zona costera

- Diseño por riesgo

Introducción

Proceso continuo y adaptable que consiste en una serie de tareas llevadas a cabo por entidades públicas y privadas que resulta en un grupo de productos y servicios tomados de los recursos costeros disponibles.

En forma simplificada, el MIZC considera, al menos, tres tipos de áreas

- Áreas políticamente administradas

- Áreas ecológicas

- Áreas de demanda

Manejo integrado de la zona costera

Manejo integrado de la zona costera

Elementos del MIZC (Bower et al, 1998)

Definición de las probabilidades de fallo y parámetros operativos

Diseño por riesgo

ÍNDICES

• Índice de repercusión económica, IRE

(Vida útil)

• Índice de repercusión social y ambiental, ISA

(Máxima probabilidad de fallo)

• Índice de repercusión económica operativo, IREO

(Operatividad mínima en la vida útil)

• índice re repercusión económica social y ambiental operativo, ISAO

(Número medio de paradas operativas)

Diseño por riesgo

IRE: •Costos por reconstrucción de la obra y el cese de operación que ésta supone •Importancia a nivel nacional e internacional y relevancia para el sistema económico

Clasificación:

Obras de repercusión económica

– Baja IRE 5

– Media 6 < IRE 20

– Alta IRE > 20

IRE < 5 6-20 > 20

Vida útil 15 25 50

Diseño por riesgo

ISA: • Posibilidad y alcance de pérdida de vidas humanas • Daños al medio ambiente y al patrimonio histórico-artístico • Alarma social

Clasificación:

Obras con repercusión soc. y amb.

– Nula ISA < 5

– Baja 5 ISA < 20

– Alta 20 ISE < 30

– Muy alta ISA 30

ISA < 5 5 – 19 20 - 29 > 30

Pf 0.2 0.1 0.01 0.0001

Diseño por riesgo

IREO: • Impactos económicos relacionados con la simulataneidad, intensidad y adaptabilidad a la parada de la obra

Clasificación:

Obras de repercusión económica operativa

– Baja IREO 5

– Media 5 < IREO 20

– Alta IREO > 20

IREO < 5 6-20 > 20

Fiabilidad 0.85 0.95 0.99

Diseño por riesgo

ISAO: • Posibilidad y alcance de pérdida de vidas humanas • Daños al medio ambiente y al patrimonio histórico-artístico • Alarma social

Clasificación:

Obras con repercusión soc. y amb. operativo

– Nula ISA < 5

– Baja 5 ISA < 20

– Alta 20 ISE < 30

– Muy alta ISA 30

ISAO < 5 5 – 19 20 - 29 > 30

# de fallos 10 5 2 0

Geometría

Oleaje

Materiales

El diseño de un dique rompeolas comprende la determinación de los elementos siguientes:

•Elevación de la cresta

•Pendiente de los taludes laterales

•Tipo, tamaño y peso de las piezas de la coraza

•Tamaño y espesor de las subcapas o filtros

•Requerimientos del material del núcleo

Perfiles de máxima estabilidad


• Mejorar el entendimiento de la interacción oleaje-talud

• Disipar energía – disminuir la reflexión

• Reducir el movimiento de las piezas del talud

• Mejorar la estabilidad de las estructuras

• Disminuir los factores de seguridad

• Disminuir costos


Talud recto

• Muy reflejante

• Las piezas resisten el oleaje solo con su peso y la trabazón

• Falla dúctil

• Evolución natural de la falla conocida

Talud con berma

• Rotura de piezas por el movimiento

• Grandes cantidades de material

Canal de oleaje ii - UNAM

Largo 37 m

Ancho 80 cm

Altura 1.2 m

Profundidad máxima 75 cm

Altura de ola máxima 30 cm

Periodos desde 0.6 hasta 4 s

Diques en talud no rebasable

Cubos de concreto de 3 cm de

arista

Experimento -1

Modelos y arreglo experimental

Experimentos:

1. Modelo 1 con oleaje regular

2. Modelo 1 con oleaje irregular

3. Modelo 2 con oleaje regular

4. Modelo 2 con oleaje irregular

Ángulo de Incidencia: normal

Periodo: T=1.31s (regular)

Tp=1.57s (irregular)

Calado: 54cm

Experimento -1

Experimento -1 Resultados

Evolución de los perfiles



Clavero, 2007 Oleaje Regular

Oleaje Regular e Irregular

Experimento -2

Ángulo de reposo promedio 25° Velocidad de caída 0.34 m/s Porosidad n = 0.4028

Curva granulometrica del material con que se construyó el modelo

ensayado.

99,63

79,63

56,84

14,03

0,000

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

00,511,522,533,544,555,566,577,588,599,51010,

5

1111,

5

12

Diametro [mm]

% q

ue p

asa

Experimento -2

h (m) H (m) T (s) h (m) H (m) T (s)

0.4 0.1 1 0.4 0.1 3

0.4 0.12 1 0.4 0.12 3

0.4 0.14 1 0.4 0.14 3

0.4 0.16 1 0.4 0.16 3

0.4 0.18 1 0.4 0.18 3

0.4 0.1 2 0.4 0.1 4

0.4 0.12 2 0.4 0.12 4

0.4 0.14 2 0.4 0.14 4

0.4 0.16 2 0.4 0.16 4

0.4 0.18 2 0.4 0.18 4

Geometría del modelo y climas de oleaje ensayados

Cotas en m


Evolución de la Reflexión

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

0.5

0 5 10 15 20 25 30

Número de Ensayo

CR

T

T=1, H=10 T=1, H=12 T=1, H=14 T=1, H=16 T=1, H=18


0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

20 25 30 35 40 45 50

Número de Ensayo

CR

T

T=2, H=10 T=2, H=12 T=2, H=14 T=2, H=16 T=2, H=18


0,2

0,25

0,3

0,35

0,4

0,45

0,5

45 50 55 60 65 70

Número de Ensayo

CR

T

T=3, H=10 T=3, H=12 T=3, H=14 T=3, H=16


0,3

0,35

0,4

0,45

0,5

0,55

0,6

0,65

0,7

0,75

0,8

65 70 75 80 85

Número de Ensayo

CR

T

T=4, H=10 T=4, H=12 T=4, H=14

Comparación entre perfiles estables

Metodología de cálculo

De manera preliminar

1.Conocida la altura de ola de diseño determinar el punto más bajo de la R2, la pendiente de esta región debe elegirse cumpliendo que su longitud sea entre 2 y 5 veces la altura de ola y no debe cruzar el nivel medio del agua

2. Desde el punto más alto de R2 se traza R1 cuya longitud será entre 2 y 4 veces la altura de ola y se debe garantizar que no exista rebase

3. Desde el punto más bajo de R2 se define R3 con una longitud de entre 4 y 5 veces la altura de ola y termina al alcanzar el fondo

Experimento -3

Dique de grava redondeada de 2’’ de diámetro con

pendiente 1:1.5 del lado expuesto sujeto a oleaje regular

Alturas de ola:

Periodos:

Experimento -3

Aplicación de técnicas de punta a nivel mundial

Escaneo 3D Visión computacional

Experimento -3

Resolución de 1 mm

Fotografía de 2 Mp

Rapidez y precisión

Experimento -3

Observaciones generales

• Los perfiles estables disipan energía por fricción en la zona

baja

• La zona intermedia es casi horizontal y ahí rompe el oleaje

• La zona más vertical solo recibe el ascenso de las olas

• La corona del perfil permanece “intacta”

• Un perfil naturalmente estable es “indestructible” para las

condiciones de oleaje que lo formaron o menores

GRACIAS !

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