Download - Tema 7 8 Espigones Diques
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Actuaciones en el litoral
y defensa de la costa
Enrique Pea, Jos Anta, Luis Pena 2009/2010
ESCOLA TCNICA SUPERIOR DE ENX. CAMIOS, CANLES E PORTOS
Ingeniera Martima. Curso 2009/10
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Bibliografa
Coastal Engineering Manual US Army Corps of Engineers. ltima actualizacin Junio 2006:http://chl.erdc.usace.army.mil/chl.aspx?p=s&a=ARTICLES;104
Shore Protection Manual.US Army Corps of Engineers, 1984.
Handbook of Port and Harbor Engineering. Tsinker, 1997. Chapman & Hall
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PROCESOS DE OCUPACIN Y ACTUACIONES LITORALES: GIZC
GESTIN INTEGRAL DE LA ZONA COSTERALnea de costa como recurso escasoDiversos usos que requieren armonizacin
Concentracin de actividades y usos que requieren armonizacin: PRESIN ANTRPICA
Salinas (Asturias)
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CLASIFICACIN DE LAS OBRAS DE PROTECCIN DEL LITORAL
1.- Actuaciones lado tierra
Ordenacin del litoral
Regeneracin de playas
2.- Actuaciones lado mar
Espigones. Diques de encauzamiento
Muros. Revestimientos. Pantallas
Dragados
Instalaciones especiales
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1.- Efectos de la estructura en el oleaje: clasificacin
energtico- funcional.
2.- Deformabilidad en la estructura de proteccin:
clasificacin por deformabilidad
3.- Posicin de la estructura con respecto a la lnea de
costa: clasificacin por posicin
4.- Actuacin dura/blanda
CRITERIOS DE CLASIFICACIN DE OBRAS DE PROTECCIN DEL LITORAL
Requieren estructuras
Aado arena
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CRITERIOS DE CLASIFICACIN DE OBRAS DE PROTECCIN DEL LITORAL
1. Clasificacin energtico-funcional
Estructuras de proteccin reflejantes
Estructuras de proteccin disipativas
Estructuras de proteccin transmisoras
Estructuras de proteccin mixtas
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Balance energtico
Energa incidente = Energa transmitida + energa disipada + energa reflejada
Adimensionalizamos
La relacin entre altura de ola y energa
rdtiEEEE ++=
i
r
i
d
i
t
E
E
E
E
E
E++=1
2HkE =
22
1
++
=
i
r
i
d
i
t
H
H
E
E
H
H
CRITERIOS DE CLASIFICACIN DE OBRAS DE PROTECCIN DEL LITORAL
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Reescribimos mediante coeficientes
Respectivamente: Coeficientes de transmisin (Kt), disipacin absorcin (Kd), reflexin (Kr)
Ejemplo: Diques verticales: monolitos reflejantes, que devuelven una gran cantidad de la energa incidente
22
1
++
=
i
r
i
d
i
t
H
H
E
E
H
H2221rdtKKK ++=
;1rK ;0dK 0tK
CRITERIOS DE CLASIFICACIN DE OBRAS DE PROTECCIN DEL LITORAL
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Estructuras de proteccin reflejantes
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Estructuras de proteccin disipativas
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Estructuras de proteccin transmisoras
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TIPOLOGA DE LAS OBRAS DE INGENIERA
Clasificacin energtico-funcional: transmisora
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Estructuras de proteccin mixtas
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CRITERIOS DE CLASIFICACIN DE OBRAS DE PROTECCIN DEL LITORAL
2. Clasificacin por deformabilidad
Estructuras de proteccin flexibles
Estructuras de proteccin rgidas
Monolticas
De piezas encajadas
Empotradas
Revestimientos monocapa
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Estructuras de proteccin flexibles
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Clasificacin segn la deformabilidad: rgidas
Monolticas
De piezas encajadas
Empotradas
Revestimientos monocapa
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Estructuras de proteccin rgidas
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Estructuras de proteccin rgidas
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Estructuras de proteccin rgidas
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Obras que facilitan discontinuidades en la lnea de costa:
ESPIGONES
Obras que modifican la lnea de costa:
DIQUES CONECTADOS
DIQUES EXENTOS
Obras que forman la lnea de costa:
MUROS
REVESTIMIENTOS
3. Clasificacin por disposicin de la estructura
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ESTRUCTURAS DE PROTECCIN DE COSTAS
ANLISIS EN FUNCIN DEL PROBLEMA A RESOLVER:
ESTABILIZACIN LNEA DE PLAYA
DEFENSA DE TERRENOS
ESTABILIZACIN DE GOLAS (Canal por donde entran los buques en ciertos puertos o ras)
ABRIGO PORTUARIO
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ANLISIS EN FUNCIN DEL PROBLEMA A RESOLVER:
ESTABILIZACIN LNEA DE PLAYA
ESPIGONES (groins). MUROS (seawalls) PANTALLAS (bulkheads) REVESTIMIENTOS (revestments) REGENERACIN PLAYAS (beach nourishment) BY-PASS ARENA
ESTRUCTURAS DE PROTECCIN DE COSTAS
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TEMA 7. ESPIGONES. DIQUES
Estructura bsica: espigones/diques (Breakwater) Conectados a tierra (mole) Exentos (offshore)
Funciones: Abrigo (principal). Proteccin, rotura del equilibrio
dinmico de la playa Retencin transporte de sedimentos (espigones) Formacin de playas y tmbolos
Actuaciones: Duras: conllevan estructuras: escollera, tablaestacado Blandas: aporte de arena
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CRITERIOS GENERALES DE DISEO
Estabilidad de la estructura: condiciones extremas
Funcionalidad de la obra: Ej. agitacin Impacto Ambiental
Anlisis coste-beneficio: Ej. espign vs dique Dique: puerto, no siempre perpendicular lnea costa,
no rebasable (altura de ola, etc.) Espign: perpendicular lnea costa
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Espigones1. Introduccin
2. Funcionamiento Espigones1. Cambios en el perfil2. Corrientes de retorno3. Transporte litoral retenido4. Erosin aguas abajo
Diseo Espigones1. Perfil2. Procedimiento de diseo. Alineacin3. Basculamiento4. Transiciones
3. Tipologas, Aspectos Constructivos
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Espigones
1. Introduccin
Definicin: Obra martima sensiblemente perpendicular a la costa que
acta como barrera al transporte longitudinal de sedimento Obras que facilitan una discontinuidad en la costa
Objetivos Crear una nueva playa Detener la erosin en una playa existente Impedir la llegada de sedimentos aguas abajo (puerto, canal)
Interaccin espigones-procesos costeros Compleja
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Espigones1. Introduccin
Estructuras cortas 30 100 m
Alineacin perpendicular a lnea de costa
Estructuras estrechas hasta 15 m
Aplicacin en costas incidencia en el transporte litoral
Costas bajas Arenosas Extensas
Ms frecuentes en el Mediterrneo
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Espigones1. Introduccin
Shore Protection Manual (2006, 1984) Establece una serie de reglas para el diseo de espigones
Forma que adopta la playa depende de: Intensidad Direccin del transporte slido
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Aguas arriba acrecin / deposicin de arenasAguas abajo erosin (falta de sedimento por barrera)
Lnea de orilla se orienta perpendicular a la direccin de oleaje
Espigones
Oleaje
Acrecin
Erosin
Lnea de rompientes
Lnea de costa original
Lnea de costa tras los espigones
Lnea de costa estabilizada
TTE NETO LONGITUDINAL
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Espigones
Lnea rompientes H/d=0.78(H: altura ola, d: profundidad)
Campos de Espigones paralelos entre si Perpendiculares a lnea de costa
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Campos de espigones
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Espigones2. Funcionamiento Espigones
Barrera de arena Medida estructural muy usada problemas diseo
Cambios PerfilZona de deposicin
Parte del transporte es retenido Avance lnea orilla mar Zona ms batida
Granulometra ms gruesa Pendientes mayores
Zona de erosin Zona ms abrigada granulometra ms fina Pendientes ms suaves perfiles tendidos
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Espigones
Cambios Perfil
Paralela FrentesParalela Frentes
+
DifracinLnea Orilla
Grueso FinoMaterial Inclinado TendidoPerfilAguas ArribaAguas Abajo
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Espigones2. Funcionamiento Espigones
Zona del morro Fuertes corrientes Problemas de socavacin
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Espigones2. Funcionamiento Espigones
Corrientes de Retorno El oleaje impulsa la masa de agua en el interior se forman
corrientes circulares (vas preferenciales) El flujo se canaliza junto a los espigones (disipa) El agua vuelve a salir en forma de corrientes de retorno (rip-
currents). Tambin se produce disipacin Se produce un arrastre de sedimentos hacia mar adentro
Dean (1978): Tres mecanismos de retorno
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Espigones Corrientes de Retorno: Dean (1978): Tres mecanismos de
retornoA) Existe una corriente longitudinal preferencial hacia el espign,
con una posterior desviacin hacia mar adentro
B) Se produce un flujo circular en la zona interior, con mayor sobreelevacin diferencial en la parte menos abrigada
En la zona abrigada barlomar de la celda sobreelevacin menor
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Espigones2. Funcionamiento Espigones. Corrientes de retorno
C) Corriente circular interior en ambos sentidos. Sobreelevacin en la zona central de la celda
Se produce fundamentalmente cuando hay Incidencia normal del oleaje
En las zonas adyacentes a espigones la sobreelevacin es menor se produce mayor disipacin de energa
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Espigones2. Funcionamiento Espigones
Corrientes de Retorno. Aspectos a considerar
Es muy difcil (casi imposible) predecir el tipo de rotura de la corriente de retorno
Las corrientes de retorno detraen arena de la orilla y la depositan a mayor profundidad o en zonas propicias (abrigos)
Dependen de las caractersticas geomtricas del espign
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Espigones2. Funcionamiento Espigones
Transporte litoral retenido
Informa sobre la cantidad de sedimentos que conseguiremos retener
Depender varios parmetros: Dimensiones del espign Acumulacin a barlomar Nivel de agua Caractersticas del oleaje
A partir de % retenido conoceremos Volmenes de erosin aguas abajo Tiempo necesario para lograr el perfil deseado
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Espigones2. Funcionamiento Espigones
Transporte litoral retenido Trnsito de sedimentos por los espigones
Encima del espign (overpassing) Delante del extremo (endpassing)
Encima del espign Nivel de la arena junto al costado El sedimento se acumula aumenta el nivel se
produce el trnsito por encima
Delante del extremo Avance de la playa hacia el mar Zona de rotura se desplaza hacia dentro Permanente variacin del valor H/d=0.78
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Espigones2. Funcionamiento Espigones
Transporte litoral retenido
Si aumenta el n parmetros Prediccin muy difcil El dato fundamental es la distancia entre la primera lnea de
rotura y el morro del espign Depender de la variacin de la altura de ola, H/d=0.78
Caso a)
Ejemplo. Si H=1 m d=1.3 m
Interrupcin completa del flujo longitudinal
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Espigones2. Funcionamiento Espigones
Transporte litoral retenido
Caso b)
Importante traspaso de sedimento por el extremo del espign (morro)
Ejemplo. Si H=5 m d=6.4 m
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Espigones2. Funcionamiento Espigones Transporte litoral retenido. (%)
Diferenciamos entre espigones altos y bajos Depende de la altura relativa entre el espign y el nivel del
mar
ESPIGN BAJO(BM = bajamar media)
ESPIGN ALTO(PMVE = pleamar viva equinoccial)
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Espigones2. Funcionamiento Espigones
Transporte litoral retenido. (%)
Diferenciamos entre espigones altos y bajos Altura relativa entre el espign y el nivel del mar
50%75%Espign Bajo50%75%100%
Espign Alto
Transporte retenidoBatimtrica MorroProf. rotura=1.8
[ ]mh 3,2.1[ ]mh 2.1,0
mh 3
mh 3mh 3
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Lnea de costa original
Lnea de costa tras los espigones
Lnea de costa estabilizada
TTE LONGITUDINAL
Oleaje
Flanqueo
Espigones Transporte litoral retenido
Aguas abajo se puede producir flanqueo (campo de espigones). En el ltimo espign hay desequilibrio del balance sedimentario Lnea de costa retrocede hasta rebasar el extremo del espign
en tierra problemas estructurales Para evitar el flanqueo regeneracin/aporte de arena Reguardo anti-flanqueo: 4-5 mts
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Espigones1. Introduccin
2. Funcionamiento Espigones1. Cambios en el perfil2. Corrientes de retorno3. Transporte litoral retenido4. Erosin aguas abajo
3. Diseo Espigones1. Perfil2. Procedimiento de diseo. Alineacin3. Basculamiento4. Transiciones
4. Tipologas. Aspectos Constructivos
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Espigones
3. Diseo de Espigones
Perfil
Dos tipos de perfiles
Tramo nico Tramo Horizontal Tramo Inclinado
3 Tramos Tramo interior, tramo intermedio, tramo exterior Hiptesis: Se mantiene la pendiente similar al estrn Hiptesis: En el morro se intersecan los dos perfiles
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Espigones3. Diseo de Espigones
Perfil
Dos tipos de perfiles: Tramo nico
Tramo Horizontal Sencillo y seguro de construir Ms habitual: tipo escollera
Tramo Inclinado Siguiendo la pendiente de la playa Usado en espigones ligeros Madera, tablestacas metlicas
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Espigones3. Diseo de Espigones
Perfil. Altura del Espign
Tramo Horizontal de Arranque
Prolongacin en tierra para prevenir que no quede aislado en el agua
Cota: depender del grado de rebasabilidad
Flanqueo : Situacin que se produce cuando el arranque del espign deja de estar conectado a tierra (ya visto antes)
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Espigones
3. Diseo de Espigones
Perfil. Altura del Espign
Tramo Horizontal de Arranque
Altura frecuente Altura de PMVE (+subida del agua con oleaje normal)
Espigones de escollera +0.30 cm sobre la berma
Espigones vertedero rebaja de la cota de coronacin permitir paso sedimento
Longitud tramo arranque hasta donde se pretenda extender la coronacin de la berma de la futura playa
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Espigones
3. Diseo de Espigones
Perfil. Altura del Espign
Tramo intermedio en pendiente Coronacin aproximada: paralela a la pendiente del estrn y el
inicio de la playa sumergida Cota extremo final:
Depende del mtodo de construccin Grado de retencin de la corriente slida Condicionantes impuestas por el uso de la playa
Tramo final Generalmente es horizontal Cota compatible con aspectos econmicos y de uso de la playa
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Espigones3. Diseo de Espigones
Perfil. Altura del Espign. Resumen
PMVE + 0.20 m
Perfil aprox. paralelo al estrn
BMVE + 0.20 m
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Espigones3. Diseo de Espigones. Procedimiento de diseo.
Dimensiones del espign Lmite terrestre Evitar que el retroceso deje el espign sin
conexin a tierra (flanqueo) Lmite hacia mar adentro del tramo terrestre depende de la
anchura berma deseada Lmite del tramo final Funcin cantidad de transporte litoral
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Espigones Dimensiones del espign. Separacin entre espigones
Espacio entre espigones funcin la longitud del espign Cuanto mayor es el espaciamiento entre espigones mayor
debe ser la longitud hacia tierra del espign Aproximacin : Separacin media ser 2-3 veces la longitud
(cresta berma-extremo final)[ ]32
L
S
b
b
S
L
Anchura mnima playa (objetivo)
u
r
t
s
Avance
Mximo retroceso (x)
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Espigones3. Diseo de Espigones
Procedimiento de diseo. Alineacin Presupone un sentido predominante del transporte se
produce un desequilibrio sedimentario Basculamiento En el primer espign se produce una deposicin de
sedimentos aguas arriba en barlomar
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Espigones3. Procedimiento de diseo. Alineacin
- Tramo interior del dique- Situacin final del perfil del espign con acumulacin de
sedimentos en barlomar
Planta
Perfil
A
A PMVE
BMVE
BM
Tr. Interior Tr. Intermedio Tr. Exterior
Perfil inicial
Perfil de la acumulacin del sedimento
B
B
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Espigones3. Diseo de Espigones
Basculamiento Producido por la direccin cambiante del transporte litoral Arena puede oscilar de un extremo a otro de la celda Formacin de una orilla en forma de arco Mximo retroceso reas : A+C = B Importante estimar:
Longitud tramo de arranque Anchura mnima deseada
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Espigones1. Introduccin
2. Funcionamiento Espigones
3. Diseo Espigones1. Perfil2. Procedimiento de diseo. Alineacin3. Basculamiento4. Transiciones
4. Tipologas. Aspectos Constructivos
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Espigones. Transiciones
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Espigones3. Diseo de Espigones. Transiciones
Objetivo: evitar erosiones aguas abajo puede ser debida a cambios bruscos alineacin orilla
Recomendacin en transiciones Reduccin progresiva de longitudes
Para facilitar el trnsito del transporte litoral Campos de espigones extensos
En campos con pocos espigones Acortamiento puede empezarse 2
Segn Kressner (1928) Suficiente con acortar los 3-4 ltimos espigones
Transicin Lnea une extremos tiene aproximadamente un ngulo 6
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Espigones3. Diseo de Espigones
Transiciones Transicin Lnea que une extremos aproximadamente ngulo 6 Dibujo:
L = longitud entre cresta de la berma y extremo final S = separacin entre espigones y = acortamiento entre espigones consecutivos
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Espigones
1. Introduccin
2. Funcionamiento Espigones
3. Diseo Espigones
4. Tipologas. Aspectos Constructivos
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Espigones4. Tipologas
Espigones permeables Permite el paso de % del transporte slido depsito a ambos lados Menor cambio de alineacin de la orilla (a ambos lados del espign) Grado deseado de permeabilidad depende de aspectos econmicos
y geomtricos (altura y longitud espign)
Espigones ajustables La mayora de espigones obras fijas y permanentes Ajustables: Construidos a base de paneles encajados entre pilotes Ventajas: poner/quitar, modificar cota
Depende de la evolucin del perfil de playa, % del transporte slido que pueda pasar, posibilidad de conservar playas aguas abajo
Inconveniente : Mayores deformaciones de la estructura
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Espigones4. Tipologas. Orientacin de los Espigones
Espigones perpendiculares costa Ms habituales y baratos
Variantes : L, T, zig-zag Para evitar corrientes de retorno En temporales de dan mayores socavaciones en el extremo Dificultad para restablecer los perfiles tras un temporal Mas caros, difciles de construir
La decisin depende de la colocacin futura de la lnea de orilla
En general se recomienda: Orientar espigones perpendiculares a la orilla futura Evitar la incidencia oblicua del oleaje sobre espign
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Espigones4. Aspectos Constructivos
Se clasifican segn: Permeabilidad Altura Longitud
Materiales construccin habituales Permeables / impermeables Perfil alto / perfil bajo
En general : Escollera, hormign, madera y acero Otros materiales:
Asfalto Bolsas nylon rellenas de arena
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Espigones5. Aspectos Constructivos
Espigones de madera
Estructuras impermeables Formadas por tablestacas de madera
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Espigones5. Aspectos Constructivos. Espigones de madera
Estructuras sujetas con pilares y largueros de madera Pilares redondos aprox. 30 cm dimetro Largueros 20 x 25 cm unidos por pernos
Todas las maderas deben ser tratadas para soportar el ambiente marino Pilares y largueros cortados y perforados antes de ser tratados Juntas de tablestacas de madera machiembradas y solapadas
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Espigones5. Aspectos Constructivos
Espigones de Acero
Diseo tpico Tablestacas metlicas
Apoyadas en pilotes y largueros de madera
Tablestacas metlicas Seccin recta Arco En Z
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Espigones5. Aspectos Constructivos. Espigones de Acero
Las tablestacas metlicas permiten permeabilizar el espign
Tipo de tablestacas: depende de las presiones del terreno
Tablestacas en Z soportan mayores presiones diferenciales
Es habitual colocar largueros metlicos o de madera en la cabeza de las tablestacas (fig. anterior)
Pilotes exteriores: refuerzan la estructura (secciones recta y en arco)
Las tablestacas en Z no necesitan apoyos de los pilotes
Lo ms importante del sistema de conexin: proporcionar un buen ensamblaje
Tambin es importante alcanzar la profundidad de hinca necesaria
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Espigones5. Aspectos Constructivos. Espigones de Acero
Otras opciones: Tablestacas hincadas como nico elemento estructural Utilizable en climas poco energticos Habitual colocar una albardilla metlica soldada en las cabezas Considerar cargas diferenciales por la distinta acumulacin de arena en
ambos lados. Posibilidad de relleno con materiales
Perfiles
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Espigones5. Espigones de Acero
Otras opciones: muros semicirculares conectados con pantallas transversales
Recintos rellenados Aumenta la estabilidad estructural. Materiales:
Arena Escollera
Habitualmente se cubren para impedir la salida del material de relleno, con:
Hormign Asfalto Escollera
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Espigones5. Aspectos Constructivos. Espigones de Hormign
En desuso, por la aparicin de estructuras permeables
Caractersticas: Espign impermeable Pilotes de seccin rectangular Hormign pretensado Conectados por albardilla A veces la viga superior es
de madera (mayor flexibilidad)
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Espigones5. Aspectos Constructivos
Espigones de Escollera
Ncleo: todo uno de cantera
Aporte de un % de material fino para mayor compacidad
Capa de escollera: cubricin y mayor proteccin/resistencia
Manto de escollera: el peso de los cantos debe ser suficiente para hacer frente al oleaje
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Espigones5. Aspectos Constructivos. Espigones de Escollera
En esta tipologa es necesario limitar la permeabilidad, especialmente evitando huecos en la cota de coronacin
Rellenos Con hormign Mezcla asfltica
Tambin suele realizarse un sellado Incrementar la estabilidad estructural
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Espigones5. Aspectos Constructivos. Seleccin Tipo Estructural
Eleccin del tipo Funcin de las caractersticas de la costa Anlisis de los fondos de cimentacin
Pilotes o tablestacas comprobar la posibilidad de hinca sondeos
Caso a) Terrenos mala cimentacinPenetracin escasa
Caso b)Hinca factible Considerar tablestacas metlicas (oleaje no energtico)
Seleccin del tipo estructural Disponibilidad del material Coste econmico: mantenimiento anual, vida til, costes iniciales de
construccin
Estructuras de gravedad
EscolleraRecintos de tablestacas
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Espigones5. Aspectos Constructivos. Seleccin Tipo Estructural
En general
Espigones con tablestacas de madera o metlicas Costes de construccin menores
Tablestacas hormign Mas caras que las metlicas Mas baratas que escollera
Espigones de escollera Costes mantenimiento menores Vida til ms larga
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Dique: Estructura que modifica la lnea de costa, no siempre perpendicular a la lnea de costa, no rebasable (altura de ola, etc.)
Clasificacin segn su disposicin en planta
Diques paralelos a la costaDiques convergentesDiques paralelos entre si
DIQUES
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Segn el tipo de estructura:
Diques Convencionales
Diques verticales reflejantes
Diques rompeolas en talud
Diques mixtos
Diques exentos
Diques Abrigo no Convencionales
Diques flotantes
Barreras neumticas
Diques sumergidos
Diques
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Diques Verticales Estructuralmente:
Dique de paramento vertical Monoltico (una pieza), rgido Pared impermeable
Funcin: Reflexin (prcticamente)
total de la energa oleaje
Consecuencias: Reflexin Modificaciones en las condiciones de agitacin
Alteraciones en canal entrada, antepuerto, drsenas interiores
Cimentacin: Variable importante Es necesario un terreno con elevada capacidad portante para evitar deslizamientos y hundimientos
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Diques verticales. Ejemplos
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Diques Verticales. Cajones cilndricos
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Diques Rompeolas
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Diques Rompeolas
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Diques Mixtos Cajn vertical, muro de bloques apilados Reposan sobre macizo de escollera Oleaje pude romper contra pared vertical Comn en la fachada Cantbrica Capaz de modificar el oleaje incidente
Funcin Disipativa en situaciones bajamar. Rotura de oleaje sobre berma Reflejante en pleamar. Similar a un dique vertical
Si es necesario aumentar la altura de escollera dique en talud con espaldn
Diques Mixtos
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Diques Exentos Adems de los ya vistos
Barreras permeables
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construccin de diques sumergidos
playa colgada
Diques sumergidos Usados en Regeneracin de playas con empleo de estructuras
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Arrecife BEACHSAVER- FORTE
Diques sumergidos
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Marina Beirut (Lbano)
Doble barrera vertical sumergida, laguna interior de 50 m Sin impacto visual (-0.50 m) Cajn fondeado a -19.00 m
Segunda lnea: bloques de proteccin de 9,6 tn. Segunda lnea: muelle + paseo martimo
Diques sumergidos
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Diques flotantes Cada vez ms utilizados por razones estticas En fase de desarrollo
Nuevos diques flotantes en la Marina de A Corua. Fuente: www.marinacoruna.es, elaboracin propia y Seaflex
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Diques flotantes Importancia de las uniones, diseo estructural/hidrodinmico
Geometra de los mdulos, sistema de amarre, sistema de anclaje entre mdulos consecutivos
Diques flotantes en Baiona. Incat y Ronutica
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Diques flotantes Importancia de las uniones, diseo estructural/hidrodinmico
Diques flotantes en Ribeira
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Diques flotantes Importancia de las uniones, diseo estructural/hidrodinmico
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Espigones. Diques. Regeneracin de playas
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ANLISIS EN FUNCIN DEL PROBLEMA A RESOLVER:
DEFENSA DE TERRENOS DIQUES. YA VISTO MUROS (seawalls). PANTALLAS (bulkheads) REVESTIMIENTOS (revetments). PLAYAS DE PROTECCIN.
CAMPOS DE DUNAS
ESTRUCTURAS DE PROTECCIN DE COSTAS
-
MUROS (seawalls)
Estructura masiva
Oleaje fuerte
Tres tipos
Paramento curvo
Escalonados
Escollera
CAPTULO 8. MUROS, REVESTIMIENTOS, PANTALLASObras que forman la lnea de costa
-
Paramento curvo
S.P.M (1984)
-
Escalonado
-
S.P.M (1984)
Escollera
-
PANTALLAS (bulkheads)
Tamao intermedio
Contencin de suelo
Oleaje incidente inferior
Tipos
Tablaestacas y pilotes
Muros gravedad
CAPTULO 8. MUROS, REVESTIMIENTOS, PANTALLASObras que forman la lnea de costa
-
Esquema de pantalla sumergida, izquierda, y pantalla colocada en el Centro de Innovacin Tecnolxica en Edificacin e Enxeara Civil (CITEEC) de la Universidade da Corua, derecha. Fuente: G. Koether & H. Oumeraci. International Conference on
Coastal Engineering (ICCE, 2002) y elaboracin propia.
Pantallas
-
Pantallas
Anlisis hidrulico
Coeficiente transmisin: Kt = H i / H tCoeficiente reflexin: Kr = H r / H t
Parmetros de diseoPOROSIDAD e (%)
PROFUNDIDAD RELATIVA D/h
PERIODO DE OLEAJE T
ANGULO DE INCIDENCIA
-
Pantallas
Ensayo en modelo fsico (CITEEC-UDC)
-
Pantallas. Ensayo en modelo fsico (CITEEC-UDC)
-
Coeficiente de transmisin en funcin de la profundidad relativa. Ensayos en pleamar con 2 porosidad. Fuente: elaboracin propia
Pantallas
Ensayo en modelo fsico (CITEEC-UDC)
Variacin del nivel del agua
-12
-10
-8
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
10
12
0 20 40 60 80 100 120 140
t
c
m
Kt
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
0 2 4 6 8 10 12
k*h
d/h=0.714d/h=0.588d=0.5Logartmica (d/h=0.714)Logartmica (d/h=0.588)Logartmica (d=0.5)
-
Separacin de onda incidente y reflejada
Pantallas
Ensayo en modelo fsico (CITEEC-UDC)
-6
-5
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
50 55 60 65 70 75 80
t(s)
A
(
c
m
) Sonda 10Sonda 20
Tabla de momentos y esfuerzo cortante en los pilotes con diferentes escenarios
-
Acero Madera
Pantallas
-
REVESTIMIENTOS
Ms pequeos
Proteccin de erosin para oleaje poco energtico
Tipos
Rgidos
Flexibles
CAPTULO 8. MUROS, REVESTIMIENTOS, PANTALLASObras que forman la lnea de costa
-
S.P.M (1984)
Escollera
-
Hormign
-
Hormign
Losas prefabricadas
-
BY-PASS ARENA
Dan continuidad al transporte de sedimentos
S.P.M (1984)
ESTRUCTURAS DE PROTECCIN DE COSTAS
Impounding zone: zona de sedimentacin
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REGENERACIN PLAYAS: Santa CristinaESTRUCTURAS DE PROTECCIN DE COSTAS
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REGENERACIN PLAYAS: MediterrneoESTRUCTURAS DE PROTECCIN DE COSTAS
-
ANLISIS EN FUNCIN DEL PROBLEMA A RESOLVER:
ESTABILIZACIN DE GOLAS
DIQUES ENCAUZAMIENTO (inlet jetties)
ESTRUCTURAS DE PROTECCIN DE COSTAS
-
ANLISIS EN FUNCIN DEL PROBLEMA A RESOLVER:
ABRIGO Y OBRAS PORTUARIAS DIQUES ENCAUZAMIENTO (jetties) DIQUES ROMPEOLAS/REFLEJANTES. YA VISTO DIQUES EXENTOS (Offshore breakwaters). YA VISTO
ESTRUCTURAS DE PROTECCIN DE COSTAS
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Diques de Encauzamiento1. Definicin
2. Localizacin. Factores
3. Tipologas Constructivas1. Escollera2. Tablestacas
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1. Definicin Estructura interna en el agua Prolongacin del margen del ro o gola Objetivo principal: evitar o reducir aterramientos en la embocadura Objetivo secundario: Proteccin canal frente al oleaje y corrientes
transversales
Diques de Encauzamiento
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2. Localizacin. Factores
A) Factores Hidrulicos Gola Original Gola Acondicionada
B) Factores de Navegacin
C) Factores Estructurales
D) Factores Sedimentarios
F) Factores de Mantenimiento
Diques de Encauzamiento
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2. Localizacin. Factores
A) Factores Hidrulicos
Gola Original Anlisis del prisma de marea y la seccin transversal de la bocana Evolucin histrica de la posicin y dimensiones de la gola Influencia de la gola marea del estuario efecto flujo agua dulce Corrientes de marea y viento en la gola
Gola Acondicionada Dimensiones propuestas de la gola (longitud, anchura, seccin
transversal) Efectos de las obras sobre: corrientes, salinidad estuario, Efectos del oleaje que penetra por la gola
Diques de Encauzamiento
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2. Localizacin. Factores
A) Factores Hidrulicos: Tipo de desembocadura del ro en el mar (directo, por filtracin)
Diques de Encauzamiento
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2. Localizacin. Factores
A) Factores Hidrulicos: Problemtica de los encauzamientos en las desembocaduras:
estrechamiento + sedimentacin = potencial inundacin
Diques de Encauzamiento
(Martn Vide, 2002)
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2. Localizacin. Factores
B) Factores de Navegacin Consecuencias sobre el canal de navegacin : viento, oleaje,
mareas y corrientes Orientacin del canal respecto del oleaje predominante y el canal
natural existente Determinacin de las dimensiones del canal en funcin de:
Tamao de buque de diseo, n vas martimas Otras consideraciones
Disposiciones alternativas al canal navegable Medidas de previsin de futuras ampliaciones Efectos de orientacin del canal instalaciones portuarias
Diques de Encauzamiento
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2. Localizacin. Factores
C) Factores Estructurales Determinar la longitud y separacin de los diques de encauzamiento.
Criterios: Hidrulicos, Navegacin, Sedimentarios Estabilidad estructural:
Determinacin de ola clculo. Remonte / Rebase Altura de coronacin y permeabilidad de diques: Averas, mantenimiento
D) Factores Sedimentarios Efectos sobre el transporte litoral Tamao de la zona de acumulacin y mantenimiento del canal
E) Factores de Mantenimiento Necesidades de dragado peridico del canal Posibilidad de trasvase de arenas
Diques de Encauzamiento
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2. Localizacin. Factores
Efectos sobre la lnea de costa
Similares a los espigones: Barrera sedimentaria hasta el morro del dique Se proyectan en funcin de la Isobata equivalente al calado que se
pretenda en canal. Isobata: Curva que representa los puntos de igual profundidad en ocanos y mares
Anlisis del volumen de acumulacin: Longitud del dique Alineacin del oleaje respecto de la lnea de orilla ngulo entre dique y lnea de orilla
En funcin del resultado del anlisis Estudio de trasvase de arenas
Diques de Encauzamiento
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3. Tipologas Constructivas
Materiales ms usuales: Escollera, hormign, acero y madera.
A) Encauzamientos de Escollera Escollera utilizacin ms extendida Existencia de taludes laterales y peso de los cantos manto principal
mayor resistencia al oleaje Buena flexibilidad diferentes profundidades y cimentaciones
Diques de Encauzamiento
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3. Tipologas Constructivas. A) Encauzamientos de Escollera
Ventajas: Si hay asentamientos pueden plantearse reajustes estructurales
mayor estabilidad del dique Menor % de fallos estructurales Los daos y averas Reparables con mayor facilidad Mayor absorcin de la energa (en principio) menor
Remonte/Rebase mayor tranquilidad de aguas interiores
Inconvenientes: Mayor volumen de material requerido (y mayor variedad) Por lo tanto, mayor coste inicial (sobre todo cuando no existen
canteras prximas) Mayor energa transmitida al ncleo (depende de la porosidad de
la estructura) Necesidad de ncleo suficientemente alto e impermeable
Diques de Encauzamiento
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3. Tipologas Constructivas. A) Encauzamientos de Escollera
Dificultades de obtencin del peso requerido de los cantos No obtenible de cantera Precio
Otra opcin: bloques de hormign prefabricado
Diques de Encauzamiento
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3. Tipologas Constructivas
B) Diques de Encauzamientode Tablestacas. Recintos
Diques de Encauzamiento
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3. Tipologas Constructivas
B) Diques de Encauzamientos de Tablestacas Tipos de Tablestacas: madera, acero, hormign Utilizados en zonas de Oleaje moderado / poco energtico
Tablestacas Metlicas Distintas disposiciones Una sola fila Con / Sin pilotes de apoyo lateral Filas dobles conectadas con tirantes Relleno del espacio
interior con arena o piedras Formando recintos (variacin de las filas dobles). Caractersticas:
Accin del agua y arena Abrasin Eliminan capa oxidada descubierto acero limpio posible corrosin
Si hay problemas de corrosin fisuras / huecos Prdida del relleno
Sistemas efectivos de proteccin Aumentar vida til: Proteccin catdica y recubrimientos plsticos
Vida til tablestacas metlicas aproximadamente 10 aos
Diques de Encauzamiento
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3. Tipologas Constructivas
B) Diques de Encauzamientos de Tablestacas
Recintos Tablestacados
Ventajas Independiente de las cualidades del terreno de cimentacin Escaso mantenimiento Viable en calados de hasta 12 m. Construccin econmica y rpida
Inconvenientes Vulnerables frente a oleajes energticos
Posibilidad de rellenos con piedras o arenas rellenos mixtos de escollera + tablestacas ms duraderos
Diques de Encauzamiento
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Resumen. Tipologas de estructuras de proteccin de costas
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Definicin de los objetivos
Formulacin de los requerimientos funcionales
Determinacin de las condiciones de contorno hidrulicas
Determinacin de las condiciones de contorno geotcnicas
Seleccin de las alternativas tipolgicas posibles
Definicin geomtrica de cada alternativa
Comprobacin del comportamiento de cada alternativa
Clculo de la estabilidad de cada alternativa
Clculo econmico de cada alternativa
Seleccin de la solucin ms adecuada
Variables de diseo para una estructura de proteccin de costas