Cálculo de espaldones en diques rompeolas : estudio comparativo de las formulaciones actuales y propuesta de una nueva metodología

Abstract

La presencia de un monolito en la coronación de un dique rompeolas tiene como
principales ventajas la reducción del volumen de elementos necesarios en el manto y la mejora de la operatividad de los muelles que abriga, lo que supone un importante ahorro de coste tanto de ejecución como de explotación y mantenimiento. Por ello, la utilización del espaldón en los diques rompeolas se encuentra generalizada desde hace décadas en numerosos puertos de todo el mundo.
Para el diseño de este elemento se han ido desarrollando diversas metodologías,
siendo la primera de ellas (Iribarren y Nogales) propuesta en la década de los cincuenta, y la última (Berenguer y Baonza) en el año 2006. Estos procedimientos se basan en series de ensayos en modelo físico y tienen como filosofía la determinación de las cargas que genera el oleaje al impactar contra el paramento vertical para poder
dimensionar un monolito estable frente a tales acciones.
Sin embargo, las averías que se han producido en este elemento particular, incluso en
la pasada década, ponen de relieve la gran sensibilidad de este elemento frente a estas y otras acciones de diseño. El objetivo de la presente Tesis Doctoral es el desarrollo de un método de diseño alternativo a los existentes, basado en la observación de diques reales que se
encuentran en funcionamiento en la actualidad y mediante el cual se obtenga
directamente como resultado las dimensiones principales del monolito en lugar de las
cargas debidas al impacto de la ola incidente. Para ello, se ha realizado el análisis
comparativo de los métodos de diseño de espaldones disponibles hasta la fecha.
Antes de establecer una nueva metodología primeramente se ha estudiado el Estado
del Arte, del cual se ha realizado un análisis crítico, donde se indican las posibles
incertidumbres y limitaciones que presenta cada metodología.
Para lograr el objetivo de la presente Tesis Doctoral se desarrolla una investigación
basada en los datos de veintitrés diques ubicados en la fachada mediterránea española, considerando variables tanto climáticas como geométricas del propio dique. Se ha
seguido el principio del Teorema Π para formar monomios adimensionales y, a través de
combinaciones entre ellos, establecer relaciones de dependencia. Con los resultados
obtenidos se ha elaborado una metodología de diseño que se propone como respuesta
al objetivo planteado. Wall erected on top of a breakwater has two main advantages: lower amount of armour
elements and better operating capacity of the inner harbor, which means an appreciable
construction, operating and maintenance saving. Therefore, many breakwaters have
been designed with crown wall all over the world.
Different design methods have been developed through the years. The first one
(Iribarren & Nogales) was set in the fifties, and the latest (Berenguer & Baonza) was
developed in 2006. All of them are based on laboratory tests series and their common
philosophy is to calculate the wave forces on the wall in order to design an element
stable against these forces.
However, crown wall failures have occured even in last decade, which point the high
sensitivity of this element.
The objective of this Thesis is to develop an alternative design procedure based on real
breakwaters data, which gave as a direct result the most important measures of the
crown wall instead of wave loads.
In order to achieve the objective, firstly a critical analysis of the State of the Art has been
carried out, determining ranges of application and detecting uncertainties.
A research on twenty-three breakwaters of the Mediterranean Spanish coast has been
carried out to fulfill the objective of this Thesis, taking into account both climatic and
geometric parameters. It has been followed Theorem Π to make non-dimensional
monomials and, through combinations among them, identify dependency rates. Obtained
results lead to a design method.