diseño de un espigón

Diseño de un espigón

Diseño de un espigón¿Para que construir un espigón?

Para proteger una playa de la erosión Para disminuir el oleaje de una playa recreativaPara retener sedimentosOtros (Nuevas zonas de desarrollo urbano)¿Por qué evitar la construcción de un espigón?Porque son caros de construir.Porque suelen generar impactos a la costa.¿Qué tipo de costas suelen no tener espigones?

Diseño de un espigón.- Funciones y tipos de espigones

ESPIGONES EN LA COSTA

Cuando no hay tranquilidad en una playa donde se está proponiendo construir una área recreativa y no hay tranquilidad suficiente para el disfrute del mar es necesario plantear la construcción espigones para disminuir el oleaje la playa.

Cuando se quiere proteger de la erosión a una costa de la erosión puede plantear la construcción de una serie de espigones

Para retener sedimentos, y otros usos

GRIMA

Diseño de un espigón.- Tipos de espigones

.

Espigones en ríos.-

Reducir la velocidad de las corrientes cerca de la orilla

Desviar, es decir aleja la corriente de la orilla

Prevenir la erosión de las márgenes

Establecer y mantener un ancho fijado para el rio

Establecer el cauce fluvial

Controlar la migración de los meandros

Creación de un efecto de curva en una bocatoma

Diseño de un espigón.- Tipos de espigones

Diseño de un espigón.- En la costaLos espigones deben ser diseñados en dos dimensiones:

Diseño de la planta

Diseño de la sección

Diseño de un espigón.- En la costa

Primero es necesario considerar al menos:Profundidad donde se colocará la obra de abrigoTipo de fondo marino, capacidad portante. Disponibilidad de materiales (roca)Equipos disponibles en la zona del proyecto (evaluar la movilización y desmovilización del equipo)Características sísmicas de la zona del proyectoEs importante mencionar que los diques en zonas sísmicas tienen la gran desventaja que pueden asentarse y perder el alineamiento, por lo que debe diseñarse el cajón o la estructura que se seleccione en forma de un cubo, incrementando el costo de la obra y perdiendo una de sus ventajas (que es ser mar económico por ser más esbelto).

Diseño de un espigón.- En la costa

Antes de diseñar el espigón, es necesario contar con los criterios de diseño; este documento no es más que el conjunto de características y elementos que se considerarán en el diseño; los principales factores a considerar son: Definir el alcance del cuerpo y dimensiones del cabezo Los criterios de diseño de los espigones son semejantes al de los rompeolas.

Tiempo de vida y periodo de retorno de ola de diseño.Balance entre CAPEX y OPEX.Funciones (¿Va a proteger la costa, retendrá el volumen de sedimento que se espera, etc.?)

Diseño de un espigón en la costa Diseño en planta

Consideraciones especificas:Debe orientarse en forma perpendicular a las direcciones de mayor frecuencia de llegada de las olas de manera que estas rompan y difracten en el cabezo disipando la energía.Debe abarcar y proteger el área suficiente y adecuada.Debe disminuir la altura de ola a un nivel suficiente para el tipo de actividad que se pretenda.Considerar en el diseño el procedimiento constructivo

Diseño de un espigón en la costa Diseño de la sección

Los respigones son pedraplenes en los que las rocas más externas son más grandes; usualmente se utilizan 3 capas.

La primera capa o capa de coraza (la más externa) es de rocas grandes cuyo peso se calcula para que resista la succión del agua que rebota cuando la ola rompe. Inmediatamente después a las dos o tres capas de coraza, siguen dos o tres capas de rocas de menor peso, llamado segunda capa o capa intermedia, cuyo peso se puede esquematizarse como 1/10 del peso de la roca de coraza; al interior del pedraplen se coloca una núcleo que está formado por rocas de menor peso que están en el orden del 1/10 del peso de la capa secundaria. Todo el pedraplen se construye sobre una capa de material rocoso de muy poco peso, que se coloca sobre el fondo del relieve marino y que sirve como filtro.


Formulas de diseñoNo existen fórmulas para este diseño, lo más eficiente es proponer trade off de alternativas u otras formas de comparación.

Existen numerosas fórmulas que han sido propuestas por investigadores para el cálculo del peso de la roca de coraza de los rompeolas, y se utilizan para los espigones, se puede citar como por ejemplo Irribaren y Castro en España, Hudson en Estados unidos, Larras en Francia, Hedar en Suecia, Svee en Noruega


Las fórmulas para determinar el peso de las rocas de coraza son de dos tipos:

Las primeras tienen en cuenta simultáneamente la altura y periodo de las olas como base de cálculo.Las segundas sólo consideran la altura de la ola.

Las formulas del primer tipo son las adecuadas para el cálculo de los rompeolas, y las usaremos para el calculo de los espigones.Estas formulas están en condiciones de representar la forma de romper y la longitud que se desplaza la ola en el talud del espigon.La fórmula del segundo tipo (formula de Hudson) definen el rango de aplicación mediante estudios de laboratorio, y en Perú ha sido utilizada con buenos resultados para gran cantidad de obras, entre ellas el molo retenedor de Salaverry.


Fórmula de Hudson

g Aceleración de la gravedad, 9.8 m/seg2. H Altura de la ola en m.

KD Coeficiente de daños, W Peso de la unidad protectora en Newton. ∆ Es la densidad relativa de la unidad protectora

W

W

α = Talud de la escollera

Peso específico de la unidad protectora.

W Densidad del agua del mar.

Diseño de un espigón en la costa Diseño de la sección Selección de coeficiente de Daño

Diseño de un espigón en la costa Diseño de la secciónCaracterísticas de la capas del espigón

Diseño de la secciónEjemplo

Altura de ola: 3.2 mDensidad roca: 2.6 g/cm3Coeficiente de daño: 2 (valor adimensional)Diferencia de densidad: (2.6 – 1.025 /1.025) =1.541.543 = 3.65Cotangente del ángulo del lado externo : 1V:2H = 2Peso Coraza = (2.6 x 3.23) / (2x 3.65x2)Peso Coraza = 5.8 toneladas

Diseño del cabezoEjemplo

Altura de ola: 3.2 mDensidad roca: 2.6 g/cm3Coeficiente de daño: 2.5 (valor adimensional)Diferencia de densidad: (2.6 – 1.025 /1.025) =1.541.543 = 3.65Cotangente del ángulo del lado externo : 1V:2H = 2Peso Coraza = (2.6 x 3.23) / (2.5x 3.65x2)Peso Coraza = w.w toneladas

Diseño de la secciónPeso de las capas interiores

Para el cuerpo : W = 5.8 Ton. Cabezo: W = ww Ton.Para Coraza (1.25 y 0.75)*W Secundaria (1.30 y 0.70)*W Núcleo(W/200 y W/6000)

Diseño de un espigón en la costaProcedimiento ConstructivoConstrucción de tierra hacia el mar

Diseño de un espigón en la costaProcedimiento Constructivo

Diseño de un espigón Información Básica utilizadaDescripción de las condiciones del medio ambiente VientosNiveles de aguaOleajeCorrientesDescripción de la costa

Diseño de un espigón Estudio de oleaje Fuentes de información de oleaje Oleaje en aguas profundas Oleaje en aguas poco profundas (zona del proyecto)

Establecimiento de la ola de diseñoProbabilidad de ocurrencia

P(CABEZO) 100/(10* 360) = 0.0278>> 0.03%P(CUERPO) 100/(05*360) = 0.0556% >>0.06%

Diseño de un espigón De los gráficos Ho (CABEZO) = Ho( cuerpo) =

Coeficientes de Refracción en cabezo y cuerpoAltura de la ola cabezoAltura de la cuerpo

Altura de la ola de Diseño

Peso de los elementos de la corazaCálculo del nivel de coronación de las secciones típicasSecciones típicas de cuerpo y cabezo

Diseño dDiseño de un espigón e un espigón

Diseño de un espigón

diseño de un espigón

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