Calibración de las fórmulas de diseño hidráulico del espaldón del dique del puerto de Gran Escala de San Antonio (Chile)

Torremolinos, 8-9 de mayo de 2019
Conduché Thomas
Ruz-Araneda Daniel
Vila-Aguiló Pedro
Ripoll-Dominguez Enrique
Calibración de las fórmulas de diseño hidráulico del espaldón del
dique del puerto de Gran Escala de San Antonio (CHILE)
Gómez-Martín Laura
Ortego-Valencia Laia
Sampedro Antonio Tomás
Escartín-García Javier

1. Introducción al proyecto
2. Ensayos en modelo físico
3. Cuadro metodológico de calibración/ajuste
4. Calibración de fórmulas analíticas de rebase
5. Calibración del modelo IH2-VOF
6. Ajuste de la fórmula de cálculo de presiones dinámicas
7. Conclusión

4 www.infraestructurasytransporte.sener©SENER INGENIERÍA Y SISTEMAS, S.A. – GETXO 2019
CALIBRACIÓND DE LAS FÓRMULAS DE DISEÑO HIDRÁULICO DEL ESPALDÓN DEL PGE DE SAN ANTONIO/ JORNADAS DE INGENIERÍA DE COSTAS Y PUERTOS – TORREMOLINOS, MAYO 2019

Ensayos en laboratorio

Sección de calibración

Esquema metodológico de diseño

Resultados
Modelo físico
Presiones dinámicas
Calibración del
modelo IH2-VOF
Ajuste fórmula
analítica
Caudal y volumen de
rebase
Calibración del
modelo IH2-VOF
Ajuste fórmulas
analíticas
Estabilidad
Espaldón
Definición
Cota espaldón
Cuadro metodológico

Determinación de la cota de coronación del espaldón
Calibración de las formulaciones de caudal y de
volumen de rebase

Caudal medio de rebase: Calibración del coeficiente de rugosidad
Fórmula probalística (EurOtop 2016)
𝑞
𝑔 · 𝐻 𝑚0
3
= 0,09 · exp − 1,5 ·
𝑅 𝑐
𝐻 𝑚0 · 𝛾𝑓 · 𝛾 𝛽
1,3
Metodología:
1. Determinación del coeficiente de
rugosidad γf, para cada ensayo.
2. Determinación de coeficiente de
rugosidad mínimo, medio y
máximo.
3. Determinación del intervalo de
confianza del 90%

Volumen máximo de rebase: Calibración
Metodología:
1. Calibración del parámetro Now
2. Calibración del parámetro b
3. Determinación del intervalo de confianza del 90%
Volumen máximo (EurOtop 2016) 𝑉 𝑚á𝑥 = 𝑎 · ln 𝑁𝑜𝑤
1 𝑏
Parámetro de forma: 𝑏 = 𝛾2 + 1500 ·
𝑞
𝑔 · 𝐻 𝑚0 · 𝑇 𝑚−1,0
1,3
𝑃𝑜𝑣 =
𝑁𝑜𝑤
𝑁 𝑤
= exp −
𝐴 𝑐 · 𝐷 𝑛
𝐴 · 𝐻 𝑚0
2
𝐵
Número de olas que rebasan:

Calibración del modelo IH2-VOF

Permite simular todo tipo de estructuras
marítimas a una escala de prototipo o de
laboratorio, y su interacción con oleaje
regular e irregular.
Resuelve las ecuaciones bidimensionales de
Navier-Stokes (VARANS).
El modelo IH-2VOF (desarrollado por IH Cantabria ) en pocas palabras
Permite calcular en el conjunto del dominio
bidimensional:
• La velocidad de flujo
• La posición de la superficie libre
• La presión en la estructura debido al flujo
• Caudal y volumen de rebase

Proceso de calibración y validación
Modelo Test Hm0 Tp Nivel del mar
Calibración 10 8,6 m 20 s +2,69m NRS
Validación 09 8,1 m 16 s +2,69m NRS
Casos de ensayos en laboratorio: diseño y overload
Parámetros
Núcleo y
Banqueta
Núcleo
mejorado
Capa filtro Pie Cubos
Cubos
berma
Enrocado
trasdós
Porosidad (%) 0,25 0,3 0,35 0,35 0,4 0,25 0,35
Coeficiente
Lineal de fricción
200 200 200 200 200 200 200
Coeficiente no
lineal de fricción
0,8 0,8 1 1 1 1 1
Coeficiente de
masa
0,34 0,34 0,34 0,34 0,34 0,34 0,34
Dn50 (m) 0,25 0,3 1,19 1,19 2,92* 2,92* 1,19
Parámetros de calibración
Calibración de los siguientes parámetros en
orden de preferencia:
1. Presión del oleaje
2. Volumen de rebase
3. Superficie libre delante de la estructura

Calibración y validación de la presión dinámica de oleaje
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000
0
100
200
300
400
Time (s)
Force(kN/m)
Force Seaside
LAB Total
IH2VOF
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000
0
100
200
300
400
Time (s)
Force(kN/m)
Uplift Force
LAB Total
IH2VOF
Calibración Validación
Fuerzas
Fuerza máxima
Laboratorio
Fuerza máxima
IH-2VOF
Bias (sesgo)
Fuerzas de empuje dinámico 371 kN/m 364 kN/m -2 kN/m
Sub-presión dinámica 183 kN/m 245 kN/m +5 kN/m
Fuerzas
Fuerza máxima
Laboratorio
Fuerza máxima
IH-2VOF
Bias
Fuerzas de empuje dinámico 540 kN/m 550 kN/m +3 kN/m
Sub-presión dinámica 313 kN/m 455 kN/m +8 kN/m

ValidaciónCalibración
Calibración y validación del volumen de rebase

Verificación de la estabilidad del espaldón
Calibración de la metodología propuesta por
Francisco L. Martín et al. (1999)

Calibración de la presión dinámica
Metodología de Francisco L. Martín et al. (1999)
Presión dinámica:
𝑃𝑑 = 𝜆2𝐶𝑓
𝑅𝑢
𝐻
cos 𝛽
2
𝜌𝑔𝑠 𝑜
Calibración de las presiones dinámicas con
ajuste de:
• Parámetro Cf
• Porosidad n (Afectando los parámetros Au y
Bu)
𝑅𝑢
𝐻
= 𝐴 𝑢 · [1 − ex p( 𝐵𝑢 · 𝐼𝑟)] · 𝛾 𝜑
Fuerzas Ensayo
Fuerza máxima
laboratorio
Fuerza máxima
IH2-VOF
Fuerza teórica
Cf = 1
n=0,408
Fuerzas de empuje
dinámico
Calibración
(Ensayo 10)
520 kN/m 550 kN/m 700 kN/m
Validación
(Ensayo 09)
370 kN/m 365 kN/m 370 kN/m
Sub-presión dinámica
Calibración
(Ensayo 10)
305 kN/m 455 kN/m 360 kN/m
Validación
(Ensayo 09)
175 kN/m 245 kN/m 190 kN/m
Ajuste conservador:

Verificación de la estabilidad del espaldón
Obtención de las cargas debidas al oleaje sobre el muro parapeto para cada sección de diseño:
• Mediante la formulación de Martín et al. (1999) ajustada a partir de los resultados de los ensayos en
modelo físico reducido 2D.
• Mediante el modelo IH2-VOF calibrado con los resultados de los ensayos 2D de laboratorio.

23 www.infraestructurasytransporte.sener
Conclusión

24 www.infraestructurasytransporte.sener
Implementación en Metodología estadística de Nivel III (Tipo Monte Carlo)
Implementación de las formulaciones del estado del arte calibradas/ajustadas en una simulación Nivel III:
• Verificación mediante fórmulas de calibración del rebase (EurOtop 2016) con su intervalo de confianza
• Verificación mediante la metodología ajustada de Martín et al. (1999) para la estabilidad del espaldón
TRAMO Cota (m /NRS)
Prob. Fallo
rebase
ELU (%)
Prob. Fallo
estabilidad
ELU (%)
Tronco Tramo 2
V = 50 años
+13,80 45,54 0,01
+14,80 22,76 0,01
+15,80 14,32 0,01
+17,00 6,49 0,01
Tronco Tramo 3
V = 50 años
+13,50 4,45 0,29
+14,20 3,29 0,30
+15,60 1,81 0,29
+17,00 1,33 0,29
Permite obtener un resultado que toma en cuenta:
• Las incertidumbres asociadas a las propias
fórmulas analíticas.
• Variabilidad del agente climático mediante las
distribuciones estadísticas inherentes al
proceso de Nivel III. (Correlaciones cruzadas)

GRACIAS
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Thomas Conduché

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