Tema iv obras de defensa y abrigo

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Tema iv obras de defensa y abrigo

  1. 1. UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICOFACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CAMPUS ARAGÓN Ing. Civil Obras de defensa y abrigo Por: MERINO GARCÍA ALEJANDRO LOPEZ RUIZ JOSE EDUARDO Profesor: TORRES ORTIZ VALENTE Materia: RIOS Y COSTAS Grupo: 2951 Fecha: 17/03/2013
  2. 2. TEMA IV OBRAS DE DEFENSA Y ABRIGOIV.1 Función y clasificación de las obras de protección.Son obras destinadas a evitar la erosión y la socavación en ríos y esteros producto delflujo del agua.Las obras en los cauces, casi sin excepción, producen estrechamientos que originan lasaceleraciones y desaceleraciones que arrastran el material del cauce produciendo laerosión. Las obras de defensa están destinadas a controlar este problema.Se identifican con claridad dos tipos de socavación en los cauces:  Socavación General: se produce con ocasión de grandes crecidas, durante las cuales el agua arrastra material en suspensión aumentando con ello el área de la sección transversal de la sección de escurrimiento. Al producirse la recesión de la crecida el material en suspensión precipita y se deposita en el fondo. Este tipo de socavación se produce de manera natural y no depende de la existencia de obras civiles artificiales.  Socavación Local: en este caso, la socavación ocurre en puntos localizados y en general está asociada a la existencia de obras civiles presentes en el cauce. Es un fenómeno que persiste mientras persista el elemento que lo produce
  3. 3. IV.2 Diseño de rompeolas.El rompeolas es una construcción diseñada para soportar la fuerza e intensidad de lasolas, haciendo que cuando estas choquen con él disminuyan su intensidad, haciendode esta manera que las olas que lleguen a las playas no causen ningún problema a lasembarcaciones y comunidades que se encuentran cerca al mar.El rompeolas tiene que ser lo suficientemente resistente a la acción de las olas, por esoun paso muy importante antes de iniciar la construcción de un rompeolas, es conocerlas características meteorológicas que presenta la zona de construcción, esto implicaanalizar las olas que se forman y las características que éstas presentan , ya quedependiendo de este estudio se determina el tamaño y características de unrompeolas que pueda soportar a las olas producidas y que no sea arrastrado por lasmismas.El aporte de la física es muy valioso para la construcción de un rompeolas, ya queatreves del estudio de ondas mecánicas ayuda a definir las características que debetener el rompeolas.El objetivo de la construcción de un rompeolas es establecer una zona de mar en calmaen la que las embarcaciones se puedan amarrar con seguridad durante períodosmeteorológicos adversos. También es importante para los bañistas y comunidadesmuy cercanas a la orilla del mar, ya que les proporciona aguas tranquilas.
  4. 4. Es, por lo tanto, importante para la comunidad local que el rompeolas sea capaz desoportar el impacto de las olas normalmente propias de la zona. La no consecución deestos objetivos en situaciones normales (sin contar el efecto de tormentasextraordinariamente fuertes) podría provocar daños considerables a la flota pesqueray a la misma comunidad. Para evitar que esto suceda se deberán tomar todo tipo deprecauciones al construir un rompeolas. .PARTES DE UN ROMPEOLAS:EL NÚCLEO.Normalmente éste consiste en desechos de cantera sin las partículas finas (polvo yarena), que deben mantenerse compactado y nivelado, debe ser de un anchoapropiado, el cual será determinado según las condiciones meteorológicas del lugar.colocación del núcleo de escolleraLA PRIMERA CAPA INFERIOR.La primera capa inferior de piedra está diseñada para impedir que el núcleo seaarrastrado, normalmente consiste en piezas sueltas de piedra cuyo peso varía entre unmínimo de 500 kg hasta un máximo de 1 000 kg.
  5. 5. colocación de la capa inferiorLA CAPA PRINCIPAL DE PROTECCIÓN. La capa principal de protección, como su propionombre indica, constituye la defensa principal del rompeolas a la embestida de lasolas. La existencia de cualquier tipo de defecto en la calidad de la roca, ya seagraduación (tamaño demasiado pequeño) o colocación (pendiente desnivelada odemasiado acusada) pondría a todo el rompeolas en grave peligro. Por esto se deberátener mucho cuidado al seleccionar y colocar las piedras correspondientes a la capaprincipal de protección.Colocación del núcleo de la escollera.Colocación de la capa inferiorLa Figura muestra la colocación de piedras de protección principal por medio de unagrúa sobre orugas, que es el mejor equipo para la colocación de piedras de grantamaño. Estas piedras grandes se deben izar una a una utilizando una eslinga o valvas
  6. 6. mordientes y colocar en el agua con la ayuda de un submarinista o de unaembarcación con tripulación equipada con un tubo con un cristal tapando uno de susextremos. La capa de protección se debe colocar piedra a piedra en una secuencia queasegure su interconexión; en la Figura, por ejemplo, la piedra número 2 es mantenidaen su sitio entre las piedras 1 y 3, mientras que la piedra 4 está bloqueada entre laspiedras 3 y 5.Excavadora cerrando la crestaColocación de la capa principal de protección.Se asegura así que una ola no pueda arrancar una de las piedras y hacer que las queestán encima caigan por la pendiente, rompiendo la capa de protección y exponiendola escollera más pequeña que hay debajo. Para asegurar la correcta colocación de laspiedras, el submarinista o ayudante en la embarcación debe dirigir al operador de lagrúa cada vez que se coloca una nueva piedra hasta que la capa de piedras sobrepasela superficie del agua. Al igual que con la primera capa inferior, se necesitan dos capasde piedras de protección para completar la capa principal de protección. Se debenestablecer perfiles de pendiente a intervalos regulares de 5 m utilizando el mismoprocedimiento anteriormente descrito en la Figura anterior.Excavadora hidráulica colocando la escollera sobre la cresta.Cerrando la cresta
  7. 7. IV.3 Diseño de muros verticalesConcepto de dique vertical convencional.Podemos definir un dique de paramento vertical convencional como un monolitorígido, de pared impermeable, de comportamiento gravitatorio (basa la estabilidad enel peso) y que se caracteriza por reflejar prácticamente el total de la energía del oleaje,sin intentar variar su comportamiento, ni laminarla por transmisión o disipación delimpacto devolviendo como una pared rígida la acción de trenes sucesivos de olasrepresentado por su altura de ola máxima incidente.Partes de un dique vertical convencional.Los elementos principales de un dique vertical son los que siguen:1. Banqueta de cimentación con su correspondiente enrase de grava.2. Berma de protección del dique.3. Bloque de guarda anti-socavación, pudiendo estar embebido en la berma delanterade protección.4. Monolito (cajón o tipología especial)5. Espaldón, con sus múltiples soluciones estructurales, funcionales e hidráulicas paraminimizar el rebase cuando la función es de dique muelle.
  8. 8. Modos de fallo de un dique vertical.De acuerdo con los elementos de diseño de un dique vertical, es posible distinguir lossiguientes modos de fallo principales:1. Modo de fallo instantáneo por acción de la ola máxima sobre el monolito. Falloestructural por deslizamiento, vuelco o hundimiento.2. Modo de fallo instantáneo por acción de la ola máxima sobre el espaldón.Fallo estructural por deslizamiento, vuelco o hundimiento.3. Modo de fallo operacional hidráulico por rebase sobre el espaldón.4. Modo de fallo operacional hidráulico de reflexión por agitación interior enantepuerto, canal de enfilación y dársenas interiores.5. Modo de fallo flexible por deformación acumulativa y colapso del cimiento.6. Modo de fallo deformable por socavación acumulativa en berma.7. Modo de fallo en berma por cota elevada de la misma, funcionando como diquehorizontal compuesto.8. Modo de fallo por inca miento del monolito sobre la cimentación de apoyo.9. Erosión en las esquinas de contacto cajón – cimentación. Capítulo 3. Aproximación alos diques verticales. Interacción oleaje-estructura.10. Exceso de presión de apoyo.11. Fallo global a corto o largo plazo de la cimentación.12. Otros modos de fallo derivados e interconectados de los anteriores.IV.4 Evolución playera por construcción de obras. Tiempo de llenado.La ingeniería de costas, en lo relacionado con los puertos, comienza con el desarrollode las civilizaciones ancestrales a la par que el tráfico marítimo, quizás alrededor del3500 a. C. Las dársenas, los rompeolas y otras obras portuarias fueron construidosmanualmente y a menudo a gran escala.Algunas de las obras portuarias son todavía visibles en unos pocos puertos que todavíahoy existen, mientras que otros han sido recientemente explorados por la arqueologíasubacuática. Muchas de las obras portuarias ancestrales han desaparecido tras la caídadel Imperio romano.Muchos de los esfuerzos costeros ancestrales estaban dirigidos a las estructurasportuarias, con la excepción de algunos pocos lugares donde la vida dependía de lasprotecciones costeras. Venecia y su laguna es uno de esos casos. Las protecciones delas costas de Italia, Inglaterra y Holanda pueden ser rastreadas hasta al menos el sigloVI. En la antigüedad se comprendieron fenómenos como las corrientes delMediterráneo y los patrones eólicos, así como la conexión causa-efecto entre losvientos y las olas.Roma introdujo muchas innovaciones revolucionarias en el diseño de puertos.Aprendieron a construir muros subacuáticos y se las arreglaron para construir sólidosrompeolas para proteger puertos completamente expuestos. En algunos casos puede
  9. 9. que se empleara la reflexión de las olas para prevenir la colmatación. Tambiénemplearon rompeolas superficiales bajos para provocar la rotura de las olas antes deque alcanzaran los rompeolas principales. Fueron los primeros en dragar en Holandapara mantener el puerto en Velsen. Los problemas de colmatación de este puertofueron resueltos cuando los muelles sólidos anteriores fueron reemplazados connuevos espigones apilados de una forma abierta. Los romanos introdujeron tambiénen el mundo el concepto de las vacaciones en la costa. Edad MediaLa amenaza de ataque desde el mar causó que muchas ciudades costeras y sus puertosfuesen abandonados. Otros puertos se perdieron debido a causas naturales como larápida colmatación, el avance o retroceso de la línea de costa, etc. La Laguna deVenecia fue una de las pocas áreas costeras pobladas que continuó con su prosperidady con su desarrollo donde los informes escritos documentan la evolución de lostrabajos de protección costera. Los conocimientos científicos e ingenierilespermanecieron vivos en el este, en Bizancio, donde el Imperio romano orientalsobrevivió seiscientos años mientras la Roma occidental decaía. Edad ModernaLeonardo da Vinci puede ser considerado el precursor de la ciencia de la ingeniería decostas, ya que ofreció ideas y soluciones frecuentemente con más de tres siglos deantelación de su aceptación general. Mientras que la ciencia avanzaba a grandessaltos, la construcción de puertos mejoró poco respecto de los métodos romanosdespués del Renacimiento. A principios del siglo XIX, la llegada de la máquina de vapor,la búsqueda de nuevos territorios y rutas comerciales, la expansión del ImperioBritánico a través de sus colonias, y otras influencias, contribuyeron a la revitalizacióndel comercio marítimo y renovaron el interés en las obras portuarias. Siglo XXSe produce una evolución de la protección costera y el paso desde la construcción deestructuras de defensa a la regeneración de playas. Anteriormente a 1950 la prácticageneral era usar estructuras duras de protección contra la erosión costera o contra losefectos de los temporales. Estas estructuras consistían normalmente en armadurascosteras tales como rompeolas y revestimientos o estructuras de trampas de arenatales como espigones en peine. Durante los años 1920s y 30s, los particulares y lascomunidades locales interesadas protegieron muchas áreas de la costa usandotécnicas de alguna manera ad hoc. En ciertas zonas de recreo, las estructuras hanproliferado hasta tal extremo que la protección impide en la actualidad el usorecreativo de las playas. La erosión de la arena continuó, pero la parte posterior de lalínea de la playa fijada se mantuvo, resultando en una pérdida de superficie de playa.La prominencia y el coste de estas estructuras llevaron a finales de los 1940s y aprincipios de los 1950s a la búsqueda de un método nuevo, más dinámico. Losproyectos ya no confiaron más en las estructuras de defensa costera en exclusiva, amedida que el desarrollo de técnicas fue reproduciendo las características protectorasde las playas naturales. El uso resultante de playas artificiales y dunas estabilizadascomo enfoque ingenieril resultó un medio económicamente viable y
  10. 10. medioambientalmente más amigable para disipar la energía de las olas y proteger losdesarrollos costeros.Durante los últimos cien años, el limitado conocimiento de los procesos de transportesedimentario costero al nivel de las autoridades locales a menudo ha desembocado enmedidas inapropiadas destinadas a combatir la erosión costera. En muchas ocasiones,tales medidas han resuelto localmente la erosión costera, pero han exacerbado losproblemas erosivos en otras localizaciones -diez kilómetros más allá- o han creadootros problemas ambientales.

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