Metodología de mejora para el diseño de los diques en talud: corrección del efecto escala

Abstract

En este Proyecto Fin de Carrera se ha planteado en primer lugar la elaboración de un estudio sistemático de los diferentes tipos de diques de abrigo de Puertos del Estado, en los aspectos relacionados con su tipología, modos de fallo, vida útil y reparaciones; así como de los sistemas que habitualmente se aplican de inspección y monitorización. El estudio confirma que los diques en talud, que son obras compuestas por elementos granulares, son los más usados tradicionalmente en España, y que sufren averías de distinta consideración, entre otros factores, por los criterios empleados en su diseño. A continuación este proyecto se centra en el estudio de los problemas relativos a los criterios de diseño de diques relacionados con el denominado efecto escala, que se produce al no conservarse simultáneamente la porosidad al escalar el modelo en los ensayos de laboratorio a escala reducida. Para el análisis del problema planteado de evaluar el comportamiento del flujo en el medio poroso, se ha realizado una campaña de ensayos experimentales en canal de oleaje, sobre un dique en talud con oleaje regular, con los que se han obtenido, a partir de los datos de diferentes medidas de diámetros del material granular y alturas del talud sobre la cimenta- ción, los principales parámetros que intervienen en la distribución de la energía incidente: los coeficientes de reflexión y transmisión. A partir de los ensayos realizados, se ha configurado, aplicado y calibrado, con un único coeficiente de fricción, un modelo numérico que permite simular la parte experimental. Esta fase de modelización proporciona también los correspondientes parámetros asociados a la energía incidente, que mantienen una gran similitud con los obtenidos en el proceso experimental, lo que valida la metodología seguida. La fase de modelización y el análisis comparado de los resultados obtenidos, tanto experimentales como en el modelo numérico, se completa mediante nuevos ensayos numéricos para proceder al ajuste y minimización del error conjunto para cada par de parámetros experimentales y numéricos. Finalmente, se establece la ecuación que describe el coeficiente de fricción asociado al error mínimo y se elabora el correspondiente diagrama de fricción para diques en talud. La ecuación obtenida señala una relación funcional del coeficiente de fricción con la altura del talud sobre la cimentación relativa y el diámetro del material granular. El diagrama obtenido es una herramienta simple y útil para obtener el coeficiente de fricción, que contribuye al conocimiento del comportamiento del flujo en el medio poroso y a la optimización del diseño de diques en talud, reduciendo el problema del efecto escala en los ensayos de laboratorio a escala reducida.