Elementos para una nueva metodología de cálculo de diques verticales

Abstract

El comercio marítimo actual requiere buques de un tamaño cada vez mayor. Para dar servicio a
estos buques los puertos tienen que ofrecer grandes calados y las obras de abrigo están
cimentadas cada vez a mayor profundidad, particularmente en el caso de España que es un
país con escasos puertos naturales y poca plataforma continental y la mayoría de sus puertos
son exteriores.
La construcción de obras de abrigo en calados tan grandes (hasta 50 metros de profundidad)
resulta sumamente costosa, y dado que a esas profundidades generalmente el oleaje no
rompe, la tipología más habitual es la de diques verticales, reflejantes puros, tanto por ahorro
de costes como por impacto ambiental.
Al ir a mayores calados las olas a las que se enfrentan los diques son cada vez mayores, y esto
acusa el desconocimiento exacto de los fenómenos que hidrodinámicos que tienen lugar, y por
tanto las deficiencias de los métodos de dimensionamiento de diques verticales empleados.
La incertidumbre en la definición de los fenómenos involucrados lleva a la mayoración
indiscriminada de las acciones y al sobredimensionamiento de los diques, con el consiguiente
sobrecoste, y a otra conclusión más grave: el desconocimiento de los factores de seguridad
reales. Esto obliga a continuar profundizando en los fundamentos de los fenómenos
observados.
La presente tesis se basa en el análisis de datos recogidos por la instrumentación del dique de
Botafoc (Ibiza) desde el año 2003. Esta instrumentación es de las que ha ofrecido mediciones
de temporales de forma más consistente en todo el mundo.
El análisis de los datos conduce a una serie de resultados muy reveladores y novedosos en
cuanto a la forma de las distribuciones de los empujes, la influencia del periodo del oleaje
sobre las mismas, y la importancia de los flujos inducidos por el oleaje a través de las
banquetas de cimentación. Todas las conclusiones alcanzadas están sólidamente justificadas
desde el punto de vista teórico.
También se ponen de manifiesto otros fenómenos interesantes que no eran objeto de la
presente investigación como la importancia del retranqueo del espaldón.
El alcance inicial de la tesis pretendía dar explicación a la influencia del periodo del oleaje
sobre las distribuciones de presiones, sin embargo la gran cantidad de descubrimientos
realizados llevan a pensar en la posibilidad de desarrollar una nueva metodología de cálculo de
esfuerzos hidrodinámicos en diques verticales. Esta nueva metodología está en desarrollo por
el autor de la presente tesis y será presentada en futuros trabajos.
Además del importante avance conceptual del estado de la técnica que supone, otro producto
de la investigación ha sido el desarrollo de dos patentes de invención y una tercera aún en
desarrollo. Maritime trade nowadays requires ships of increasing size, and ports must go to deeper
draughts to shelter those ships.
In high depths vertical breakwaters are the most economical alternative; however there are
many questions about reflection of waves not yet clarified.
This uncertainties drive to oversize breakwaters and the corresponding rise in costs. Moreover
the main issue is that safety margins are not known.
This thesis is based on the analysis of data collected by instrumentation of the Botafoc
breakwater (Ibiza) since 2003, having recorded a wide range of data.
The data analysis leads to very interesting discovers such as the shape of the distribution of the
pressures, the influence of wave period, and the importance of the wave induced flows
through foundation. All conclusions reached are solidly justified from the theoretical point of
view.
Other interesting phenomena that were not the subject of this research have been revealed
such as the importance of crown wall position.
The initial scope of the thesis aimed to give explanation to the influence of the wave period on
distributions of pressure; however the interesting discoveries made suggest developing a new
methodology for calculating hydrodynamic efforts vertical breakwaters. This new methodology
is currently under development by the author of this thesis and will be presented in future
works.
Besides the important conceptual advance the state of the art involved, another product of the
research has been the development of two patents.