DETERMINACIÓN UMBRALES DE REBASE EN · PDF filecajÓn de hormigÓn con cal...
Transcript of DETERMINACIÓN UMBRALES DE REBASE EN · PDF filecajÓn de hormigÓn con cal...
DETERMINACIÓN UMBRALES DE REBASE EN AVISAM
Miguel Ángel Pindado Rodríguez Subdirección General de Infraestructuras y Conservación
INDICE GENERAL
•INTRODUCCIÓN Y ANTECEDENTES
•OBJETIVOS
•DATOS DE PARTIDA
•FORMULACIONES PARA EL CALCULO DEL CAUDAL DE REBASE
•UMBRALES DEL CAUDAL DE REBASE
•METODOLOGÍA DEL CAUDAL DE REBASE
INTRODUCCIÓN Y ANTECEDENTES
INTRODUCCIÓN Y ANTECEDENTES
Diques de Abrigo
INTRODUCCIÓN Y ANTECEDENTES
Diques de Abrigo. Tipología vertical y en talud
ANTECEDENTES
INTRODUCCIÓN Y ANTECEDENTES
Rebases en el dique de la Nueva Bocana (1 de Marzo de 2013)
ANTECEDENTES
INTRODUCCIÓN Y ANTECEDENTES
Efectos del temporal de noviembre 2001. Rebases por encima del dique del Este
ANTECEDENTES
Efectos del temporal de noviembre 2001. Rebases por encima del dique del Este
INTRODUCCIÓN Y ANTECEDENTES
ANTECEDENTES
Efectos del temporal de San Esteban de 2008 en el paseo Gabriel Roca
Rotura pavimento
Daños terminal D Arranque de barandilla
SUBPRESIÓN
OLEAJE
REBASESREBASES
INTRODUCCIÓN Y ANTECEDENTES
ANTECEDENTES
Rebases en el dique del Este
INTRODUCCIÓN Y ANTECEDENTES
INTRODUCCIÓN Y ANTECEDENTES
Oleaje irregular
INTRODUCCIÓN Y ANTECEDENTES
Dimensionamiento diques
INTRODUCCIÓN Y ANTECEDENTES
Dimensionamiento diques. Rebases
OBJETIVOS
OBJETIVOS
Introducción
La determinación del caudal de rebase en el ámbito del Puerto de Barcelona y su
relación con unos umbrales máximos se integra en el “Procedimiento de gestión
de avisos y primeras medidas preventivas ante una situación meteorológica de
riesgo”.
El objeto de este procedimiento es establecer la metodología y protocolos a seguir
en la gestión de los avisos asociados a una Situación Meteorológica de Alerta
(SMA). Asimismo incluye las medidas de prevención a tomar en primera instancia.
Es necesario señalar que la estimación de rebases en las obras de defensa
marítimas es un tema muy complejo y difícil de estimar.
DATOS DE PARTIDA
DATOS DE PARTIDA
Secciones tipo. Planta general
TRAMOS CONTROLADOS
DATOS DE PARTIDA
Secciones tipo. Nueva bocana (Morro Norte, aguas semiabrigadas)
DATOS DE PARTIDA
Secciones tipo. Nueva bocana (Morro Norte)
DATOS DE PARTIDA
Secciones tipo. Nueva bocana (Plaza-1)
DATOS DE PARTIDA
Secciones tipo. Nueva bocana (Plaza-2)
DATOS DE PARTIDA
Secciones tipo. Nueva bocana (Plaza-3)
DATOS DE PARTIDA
Secciones tipo. Nueva bocana (Dique vertical)
DATOS DE PARTIDA
Secciones tipo. Dique Este (Muelle Adosado – 1 y Paseo Gabriel Roca)
ESCOLLERA 9 T.
ESCOLLERA 6 T.
ESCOLLERA 3 T.
ESC. DE 1 A 2 T.
2
1
1
3
41
MEZCLA BLOQUES DE HORMIGÓN DE 80T/60T/26T
(ESCOLLERA GRUESA)
CAJÓN DE HORMIGÓN CON CAL HIDRAÚLICA
RELLENO DE ESC. Y MAT. GRANULAR
HORMIGÓN CON CAL HIDRAÚLICA
+11,2 +10,0
HORMIGÓN
EN MASA
BLOQUES DE H
ORMIGÓN D
E 80 T.
ESCOLLERA DE 3.5 T
.
ESCOLLERA DE 8 T.
ESCOLLERA DE 1 T.
ESCOLLERA DE 3.5 T.
ESCOLLERA DE 0.2 A 1 T.ESCOLLERA SIN CLASIFICAR
(DIQUE SUMERGIDO ANTIGUO)
ESC. 1 T. ESCOLLERA DE 1 A 3.5 T.
ESC. SIN CLASIFICAR
ESCOLLERA DE 0.2 A 1 T.
ESCOLLERA DE 1 A 3.5 T.ESCOLLERA SIN CLASIFICAR
(PESO MÍNIMO 1 Kg.)
DATOS DE PARTIDA
Secciones tipo. Dique Este (Muelle Adosado – 2)
+12,0
DATOS DE PARTIDA
Secciones tipo. Dique Sur (Tramo vertical)
DATOS DE PARTIDA
Oleaje de cálculo. Sistema de predicción SAPO
Puertos del Estado ha desarrollado un sistema de predicción local de oleaje
calibrado para la zona del Puerto de Barcelona, SAPO, que proporciona
predicción del oleaje y viento, con frecuencia horaria, en base a una información
meteorológica. Esta información se actualiza vía telemática dos veces al día, con
un horizonte de 72 horas. Este sistema de predicción consta de dos módulos, uno
en el exterior del puerto y otro en el interior. El modulo del exterior cubre una
zona de unos 25 x 25 kilómetros con una resolución de 500 m. y está anidado a
la predicción que cubre todo el Mediterráneo.
Se han seleccionado los puntos de la malla más cercanos a cada uno de los
tramos de diques objeto de este procedimiento de alarmas y se han asociado a
ellos. En la figura adjunta se pueden observar estos puntos que son: S-3, S-9, S-
11, S-12 y S-14. La salida del modelo, consiste en el espectro de densidad de
energía del oleaje, discretizado en 30 frecuencias y 36 direcciones, en cada uno de
los puntos de la malla y para cada hora del horizonte de predicción.
DATOS DE PARTIDA
Oleaje de cálculo. Sistema de predicción SAPO
Puntos SAPO
DATOS DE PARTIDA
Oleaje de cálculo. Modelos meteorológicos
GFS400 METOFFICE
WAM DWD
DATOS DE PARTIDA
Oleaje de cálculo. Modelos meteorológicos
DATOS DE PARTIDA
Niveles de mar
La influencia del nivel de mar es muy importante en la evaluación de los efectos
del oleaje de cara al rebase.
Puertos del Estado también dispone de un módulo de predicción del nivel de mar
por lo que se utiliza este nivel en los cálculos de rebase a efectuar.
FORMULACIONES PARA EL CALCULO DEL CAUDAL DE REBASE
FORMULACIONES PARA EL CALCULO DEL CAUDAL DE REBASE
Introducción
En general, la tasa media de rebase por unidad de longitud de la estructura, q,
depende de los siguientes parámetros:
donde:
• Hs: altura de ola significante
• Top: período del oleaje asociado al espectro de pico en aguas profundas
• s: dispersión direccional del oleaje (cuando este no es de cresta larga)
• β: ángulo de incidencia del oleaje
• Rc: francobordo
• hs: profundidad del agua en frente de la estructura
FORMULACIONES PARA EL CALCULO DEL CAUDAL DE REBASE
Introducción
El cálculo de esta tasa de rebase está basada en expresiones empíricas obtenidas
de ensayos en laboratorio, por lo que los resultados obtenidos dependen no sólo
de las condiciones medioambientales, como altura de ola, período del oleaje y
nivel de agua, sino también de las propiedades del material y de la geometría de
las capas del dique, y serán de aplicación dentro del rango de validez de los
ensayos realizados en cada caso. En la literatura existente sobre rebases en diques
en talud, dominan dos tipos de formulaciones:
•Q = a .e−(bR)
•Q = a .R−b
donde:
•Q es la tasa de rebase adimensional, que vendrá dada por alguna de las
siguientes expresiones
•R es un francobordo adimensional
•a y b : parámetros a determinar según cada formulación
FORMULACIONES PARA EL CALCULO DEL CAUDAL DE REBASE
Fórmulas habituales
FORMULACIONES PARA EL CALCULO DEL CAUDAL DE REBASE
Sensibilidad del caudal a las distintas fórmulas
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
1 1,5 2 2,5 3
Hs
Reb
ase (
l/s/m
l)
1,00 1,00
0,92 1,00
1,00 0,85
0,92 0,85
1,00 0,50
0,92 0,50
Modelo 0,50
Modelo 0,85
Modelo 1,00
FORMULACIONES PARA EL CALCULO DEL CAUDAL DE REBASE
Proyecto CLASH. EUROTOP
Debido a esta alta dispersión en los resultados, distintos Organismos europeos
emprendieron el proyecto CLASH, el cual ha fructificado en el manual “Wave
Overtopping of Sea Defences and Related Structures: Assesment Manual”
(“Rebase del defensas de la costa y otras estructuras relacionadas: Manual de
evaluación”), denominado por sus autores “EurOtop”, publicado en Agosto de
2007.
El proyecto europeo CLASH, “Determinación de la altura de coronación de las
estructuras costeras a partir del seguimiento en prototipo, predicción mediante
redes neuronales y análisis sobre los riesgos provocados por los rebases” (“Crest
Level Assessment of Coastal Structures by Full Scale Monitoring, Neural Network
Prediction and Hazard Analysis on Permissible Wave Overtopping”), nace de la
necesidad de disponer de un procedimiento genérico de diseño para determinar la
cota de coronación en las obras marítimas de abrigo.
FORMULACIONES PARA EL CALCULO DEL CAUDAL DE REBASE
Fórmulas utilizadas
Tras un análisis de las distintas formulaciones existentes, se ha considerado
adecuado considerar para la tipología de sección vertical, la fórmula de Franco et
al. (1999). El caudal de rebase puede expresarse a partir de la fórmula obtenida
por
donde son los factores de influencia por oblicuidad del oleaje y por el tipo
de pared, Hs es la Altura significante del oleaje y Rc la altura de coronación del
dique.
Asimismo, para la tipología de sección en talud se ha considerado la variante
determinística contemplada en EUROTOP. El caudal de rebase puede expresarse a
partir de la fórmula:
donde es un factor de influencia por la tipología del dique
FORMULACIONES PARA EL CALCULO DEL CAUDAL DE REBASE
Fórmulas utilizadas. Sensibilidad
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
-0,005000 0,000000 0,005000 0,010000 0,015000 0,020000 0,025000 0,030000
Alt
ura
sig
nif
ican
et (
m)
Overtopping calculo (m3/s por ml)
Sensibilidad fórmula EUROTOP 2007
Rc=9,15 m
=0,6
UMBRALES DEL CAUDAL DE REBASE
UMBRALES DEL CAUDAL DE REBASE
Límites según Franco et al.(1994)
Vehículos Peatones Edificios Muros decontención
Diques conrevestimientos
Seguro a cualquier velocidad
Inseguroa velocidadalta
Dique vertical:Inseguro aparcado
Dique en talud:Inseguroaparcado
Inseguroa cualquiervelocidad
Muy peligroso
Dique de hiervapeligroso
Dique vertical:peligroso
Inconfortablepero nopeligroso
Dique en talud:Peligroso
Húmedo pero no inconfortable
Sin peligro
Pequeñosdaños aaccesorios
Dañosestructurales
Daño si eltalud interiorno estáprotegido
Daño aúncon protección
Daño aunqueel paseo estépavimentado
Daño si el paseo no estápavimentado
Sin peligro
Sin peligro
SEGURIDAD FUNCIONAL SEGURIDAD ESTRUCTURAL
1000
100
10
1
0.1
0.01
0.001
0.0001
0.004
0.03
0.3
0.6
2
200
50
20
caudales de rebase tolerables (l/s/ml), tomada de Franco et al. (1994)
UMBRALES DEL CAUDAL DE REBASE
Límites según EUROTOP (2007)
caudales de rebase tolerables para peatones (Tabla 3.2 EUROTOP)
Elemento y motivos de riesgo Tasa de rebase admisible, q Volumen admisible, Vmax
Personal portuario entrenado, equipado y protegido,
sabiendo que se puede mojar, rebase de nivel bajo, no
jets, bajo riesgo de caerse al agua.
1-10 l/m.s 500 l/m a nivel bajo o
bajas velocidades
Peatones alerta, que vean claramente el mar, que no se
asusten fácilmente y que toleren mojaduras. Camino
ancho.
0,1 l/m.s 20-50 l/m a nivel alto o
altas velocidades
UMBRALES DEL CAUDAL DE REBASE
Límites adoptados
TRAMO q (litros /segundo/metro)
Nueva Bocana ( Morro Norte) 0,1
Nueva Bocana ( Plaza) 0,1
Nueva Bocana ( Dique Vertical) 0,1
Dique ESTE (Paseo Gabriel Roca) 0,1
Dique ESTE (Muelle Adosado-1) 0,3
Dique ESTE (Muelle Adosado-2) 0,3
Dique SUR (Tramo Vertical) 0,3
METODOLOGÍA DEL CAUDAL DE REBASE
METODOLOGÍA DEL CAUDAL DE REBASE
Esquema básico (1/2)
1.Determinación del oleaje y nivel de mar
Puertos del Estado mediante el sistema de predicción local de oleaje en la
Autoridad Portuaria de Barcelona, SAPO, predice para un determinado
horizonte el espectro de oleaje en los puntos S-3, S-9, S-11, S-12 y S-14.
En paralelo, Puertos del Estado, mediante su sistema de predicción de nivel
del mar determina el nivel de mar para el mismo horizonte.
2.Determinación de la altura de ola de cálculo
Una subrutina auxiliar calcula la altura de oleaje de cálculo (Hs) para cada
TRAMO partiendo del espectro de oleaje asociado al TRAMO y de la
orientación del TRAMO.
METODOLOGÍA DEL CAUDAL DE REBASE
Esquema básico (2/2)
3.Determinación del nivel de rebase
Una segunda subrutina calcula el nivel de rebase previsto en cada TRAMO
partiendo de la altura de oleaje (Hs) asociada al TRAMO y del nivel de mar
previsto (se utiliza la formulación de Franco et al. (1999) o de Eurotop según
sea la sección transversal del TRAMO)
4. Verificación de superación del umbral
Para cada TRAMO y para cada uno de los horizontes de predicción se verifica
la superación, o no, del umbral preestablecido. En caso de superación el
sistema emite el aviso correspondiente.
UMBRALES DEL CAUDAL DE REBASE
Ejemplo de cálculo. Nivel de mar: 0,85 m
Nomenclatura
Dique Este
(Paseo
Gabriel Roca)
Dique Este
(Muelle
Adosado-1)
Dique Este
(Muelle
Adosado-2)
Dique Sur
(Tramo
vertical)
Nueva
Bocana
(Dique
Vertical)
Nueva
Bocana (Plaza-
3)
Nueva
Bocana (Plaza-
2)
Nueva
Bocana (Plaza-
1)
Nueva
Bocana
(Morro Norte)
Dique de abrigo Dique Este Dique Este Dique Este Dique Sur (ll) Bocana NorteBocana NorteBocana NorteBocana NorteBocana Norte
Tramo Tramo 3 Tramo 3 Tramo 4 Tramo ll
Tipología Talud Talud Talud Vertical Vertical Talud Talud Talud Talud
Fórmula Eurotop Eurotop Eurotop Franco Franco Eurotop Eurotop Eurotop Eurotop
Umbral Alarma 0,0001 0,0003 0,0003 0,0003 0,0001 0,0001 0,0001 0,0001 0,0001
Overtopping calculo (m3/s por ml) 0,000100 0,000300 0,000300 0,000300 0,000100 0,000100 0,000100 0,000100 0,000100
Overtopping calculo (l/s por ml) 0,100 0,300 0,300 0,300 0,100 0,100 0,100 0,100 0,100
Parámetros hidrodinámicos
PUNTO SAPO asociado S-11 S-11 S-9 S-3 S-12 S-14 S-14 S-14 S-14
Hs m 3,33 4,07 4,34 1,99 1,69 3,56 3,33 3,80 3,80
Marea m 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85
Parámetros físicos
hs m 16 16 20 15 15 16 16 16 16
Rc m 10 11,2 12 6 6 11 10,25 11,75 11,75
Asiento 0,00 0,00 0,00 0,30 0,25 0,25 0,25 0,25
Parámetros inc.marea y asiento
hs m 16,85 16,85 20,85 15,85 15,85 16,85 16,85 16,85 16,85
Rc m 9,15 10,35 11,15 5,15 4,85 9,90 9,15 10,65 10,65
Overtopping
Franco et al.
gb 1 1
gs 1 1
q (m3/s por ml) 0,000300 0,000100
Eurotop 2007 (talud)
f 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6
q (m3/s por ml) 0,000100 0,000300 0,000300 0,000100 0,000100 0,000100 0,000100
www.portdebarcelona.es
Gracias
EL PUERTO DE BARCELONA
Setiembre de 2012