Procesos hidrodinámicos en diques mixtos y efectos de escala

Résumé

El trabajo estudia la interacción de ondas de gravedad con diques mixtos y espaldones, de cara a la optimización de los diseños. Se abordan tres temas centrales: 1) la interacción de un tren de ondas con un dique permeable, 2) las leyes de presiones y subpresiones en diques mixtos y, 3) la incidencia oblicua del oleaje y su efecto en el diseño de espaldones. Se presenta un método simple para evaluar el comportamiento de un dique permeable cuando interactúa con un tren de ondas regular sin rotura. Utilizando un modelo potencial para la propagación de una onda en un medio poroso y una serie de experimentos en un dique rectangular permeable construido con diámetro de piedra uniforme, se ha obtenido un diagrama de fricción característico considerando el balance de energía en la sección. Se estudian las leyes de presiones y subpresiones en un dique mixto y efectos de escala mediante una serie de ensayos realizados en el canal de ola-corriente de la Universidad de Granda, en un modelo de dique mixto idealizado para condiciones de oleaje sin rotura. En los ensayos se ha variado la cota de cimentación del cajón y el tamaño de las piedras con las que se construye la banqueta donde descansa la estructura. Con los resultados obtenidos se han estudiado los efectos de escala en la medición de subpresiones en modelos de escala reducida. Asimismo se han obtenido dos diagramas de fricción para estimar la pérdida de carga en la embocadura y la resistencia al flujo dentro del medio poroso.Se analizan los procesos de transformación que tienen lugar cuando un tren de ondas alcanza un dique en talud con gran oblicuidad, así como sus repercusiones en la estabilidad de las piezas del manto principal y del espaldón. El estudio se realiza utilizando datos provenientes de dos series de ensayos para verificar el comportamiento de las obras propuestas para la ampliación del Puerto de Gijón, a cargo de la Universidad de Granada y el laboratorio HR Wallingford. Los resultados muestran que la estabilidad de las piezas del manto se ve afectada por la acción conjunta de fuerzas de arrastre longitudinales y pequeñas fuerzas transversales de ascenso y descenso inducidas por la rotura. Esta combinación da lugar a que el flujo ejerza un esfuerzo tangencial sobre las piezas que tiende a separarlas del manto. Aunque el dique presenta mayor estabilidad bajo estas condiciones, una vez ocurrida la avería su progreso es mucho más rápido que para incidencia normal. El proceso de rebase también sufre modificaciones, la lámina de agua que rebasa asciende por el talud, se apila en la parte frontal del espaldón y se desborda. Este comportamiento indica la ausencia de la presión dinámica, característica de los impactos frontales.