Diques verticales: Tipología, modos de fallo, ventajas, inconvenientes y cálculo de estabilidad

Tipología, Modos de Fallo, y Cálculo de Estabilidad en Diques Verticales

Razones para la Construcción de Diques Verticales

• Necesidad de ganar lámina de agua.
• Adaptación a buques de mayor calado y carga.
• Ahorro de materiales.
• Mitigación de problemas medioambientales (canteras, dragados, rellenos).

Avances Técnicos en la Construcción de Diques

• Avances en teorías de riesgo, incertidumbre y vulnerabilidad.
• Posibilidad de realizar ensayos físicos a medida y a gran escala.
• Mejoras en técnicas de predicción y registro de oleajes, control del proceso productivo y sistemas de medición de datos oceanográficos.
• Conocimiento y aplicación de modelos matemáticos de diseño en propagación y dimensionamiento.

Modos de Fallo en Diques Verticales

Deslizamiento Profundo

Posible rotura del terreno por una curva que no necesariamente pasa por el punto de máximas tensiones. El método de Bishop analiza esta rotura, considerando una curva circular variable hasta encontrar el mínimo coeficiente de seguridad. Esta curva puede coincidir con una espiral logarítmica.

Otros Modos de Fallo

• Instantáneo: Por acción de la ola máxima sobre el monolito y el espaldón.
• Flexible: Por deformación acumulativa y fallo del cimiento.
• En berma: Debido a una cota elevada de la misma, funcionando como dique horizontal compuesto.
• Operacional hidráulico: Por rebase sobre el espaldón o por reflexión (agitación interior).
• Deformable: Por socavación acumulativa en la berma.
• Por hincamiento: Del monolito sobre la cimentación, por exceso de presión o fallo global.
• Otros modos derivados o conectados con los anteriores.

Hundimiento

Rotura del terreno natural bajo la banqueta debido a la tensión tangencial producida en el proceso de plastificación. Se debe comprobar que las cargas sean menores que las tensiones admisibles del terreno y que la curva de rotura tenga el mínimo coeficiente de seguridad. La ROM recomienda la fórmula de Brinch-Hansen.

Ventajas de los Diques Verticales

• Rapidez de construcción.
• Menor volumen de obra en comparación con diques en talud.
• Mayor superficie útil de fondeo en el puerto.
• Costo unitario competitivo hasta cierta profundidad.
• Posibilidad de construcción incluso sin canteras adecuadas.
• Proporciona abrigo total.
• Posibilidad de uso como muelle en el paramento interior.

Inconvenientes de los Diques Verticales

• Exigen gran calado al pie del dique (para la reflexión).
• Necesidad de fondos apropiados y temor a asientos.
• Necesidad de alta coronación.
• Exigen grandes medios auxiliares.
• Favorecen corrientes de fondo, socavación y erosión.
• Mayor posibilidad de averías, con reparaciones costosas y complejas.
• Mantenimiento más económico, pero averías más graves.
• Dificultad en la construcción y colocación de prefabricados grandes.
• Se recomienda adoptar soluciones de dique rompeolas por seguridad, salvo justificación.

Causas Comunes de Averías

• Incorrecto dimensionamiento de los elementos.
• Desconocimiento del clima marítimo y sus acciones.
• Ubicación en zonas donde la ola rompe sobre el paramento, generando picos de presión que causan socavaciones y deslizamientos.

Cajones de Hormigón en Diques Verticales

• Elemento monolítico de gravedad.
• Apropiado para roca o suelos coherentes con alta capacidad portante.
• En terrenos blandos o incoherentes, se requiere mejora del suelo (dragado, sustitución, vibroflotación, precarga, etc.).
• Diseño óptimo para profundidades de 10-20m. Para profundidades menores a 10m, se pueden considerar bloques u hormigón sumergido.
• Estructura reflectante que puede requerir tratamientos auxiliares para prevenir problemas de agitación interior.

Cálculo de la Estabilidad Estructural

Se emplean principalmente dos tipos de métodos:

• Dinámico-estáticos:
  • Componente dinámica: Considera la velocidad orbital de la masa líquida al incidir con el paramento.
  • Componente estática: Considera la carga de agua alcanzada por la cresta de la ola por encima del nivel de agua en reposo.
• Hidrodinámico: Tiene en cuenta la formación de una onda estacionaria delante del paramento debido a la reflexión. A partir de esta onda, se define el diagrama de presiones sobre la estructura.