INSTALACIONES PORTUARIAS

UPC
DEPARTAMENT D'ENGINYERIA HIDRAULICA,
MARITIMA 1 MEDIAMBIENTAL
GRADO EN INGENIERIA DE LA CONSTRUCCION
CONSTRUCCION DE OBRAS MARÍTIMAS
INSTALACIONES PORTUARIAS
Ramon Juanola Subirana
Curso 20 1 1-20 12
1. FUNCION Y TIPOS GENERALES DE INSTALACIONES DE ATRAQUE
La explotación portuaria tiene como objetivo fundamental conseguir la transferencia
de mercancías entre los medios de transporte marítimos y terrestres de una forma lo
más económica y rápida posibles.
Esta transferencia de mercancías se realiza por medio de la obra de atraque, que
permite el amarre y carga o descarga del barco, con las debidas condiciones de
seguridad.
Se pueden distinguir los siguientes tipos:
Las plataformas de carga o descarqa, complementadas con duques de alba de
amarre y atraque se utilizan cuando la transferencia de mercancías se realiza en
una zona concreta del atraque, normalmente en su zona central. Las diferentes
plataformas están conectadas entre sí por medio de pasarelas y, a su vez, la
plataforma central se conecta a tierra por medio de un puente o pasarela.
Fig 1. Plataforma
El pantalán es una obra de atraque perpendicular o paralela a la costa, en este
caso separada de tierra, con posibilidad de realizar la transferencia de mercancías
en toda la eslora del barco. El atraque del barco puede realizarse en una o en las
dos caras del pantalán. Su unión con tierra se realiza prolongando su misma
estructura, cuando es perpendicular a la costa, o por medio de puentes o pasarelas,
cuando es paralelo. La anchura del pantalán normalmente se reduce a la estricta
para la realización de la transferencia de mercancías.
Fig. 2 Pantalán
El muelle (ver fig. 3), se define como una obra de atraque que tiene zona de
transferencia de mercancías en toda su longitud y además una explanada
adyacente a dicha zona donde se realiza el almacenamiento provisional de la
mercancía hasta que ésta es definitivamente cargada a los medios de transporte
terrestres.
Fig 3 Muelle
La terminal es una denominación que corresponde a criterios de explotación y es
una obra de atraque dedicada a la cargaldescarga de una mercancía específica (tal
como petróleo contenedores, etc.) y10 limitada a uno o varios usuarios.
2.
CONDICIONES DE DISEÑO
El diseño de las obras de atraque viene determinado por:
-
Condiciones relativas a la explotación portuaria
-
Condiciones ambientales
- Condiciones morfológicas y constitutivas del terreno
Los Condiciones de explotación determinan la longitud del atraque, calado, cota de
coronación, sistema de amarre, sistema de defensas y zonas de transferencia y
manipulación de mercancías. Por tanto podemos decir que la morfología del atraque
viene definida por sus Condiciones de explotación. Los Condiciones ambientales
tales como viento, oleaje, ondas largas y corrientes influyen en la operatividad del
atraque y en las cargas que debe soportar. Los Condiciones morfológicos y
constitutivos del terreno son, en numerosas ocasiones, el factor más importante a la
hora de definir la tipologia estructural de la obra de atraque.
A continuación analizaremos con detenimiento todos estos factores.
2.1.
Condiciones relativas a la explotación portuaria
Los principales factores a considerar en la explotación del atraque son:
La mercancía. Su naturaleza y manipulación
El buque
Medios de transporte terrestre
2.1 . l . Condiciones de diseño en función de la mercancía.
El destino de los atraques según su función puede ser muy diverso, siendo los más
frecuentes los siguientes:
Comerciales
Deportivos
Reparaciones
Armamento
Militares
Dentro del grupo de los comerciales pueden subdividirse según la forma de
presentación de la mercancía:
Carga a granel : sólidos, líquidos
Carga general: convencional, unitaria grandes piezas,
Carga unitizada : contenedores, pallets
La influencia de las mercancías en las obras de atraque se puede establecer por su
grado de dependencia y de exigencia en el atraque, relacionándolo con el sistema
de transferencia empleado incluyendo, por ejemplo, en una misma categoría a un
granel líquido y a un granel sólido si su transferencia se hace a través de un brazo
de carga o una toma flexible.
En el cuadro siguiente podemos observar la clasificación de las mercancías,
ordenadas de menor a mayor exigencia incluyendo el sistema de transferencia
correspondiente
La gama de exigencias en el atraque va pues, desde la exigencia nula para el
tráfico Lash, a la máxima en la mercancía general o de contenedores.
En un atraque para mercancía general se requiere, por una parte, que el barco
pueda descargarse en toda su eslora y por otra, que exista una explanada
adyacente al atraque donde la mercancía pueda almacenarse de forma provisional y
sea transferida a los medios de transporte terrestre. Si la explanada se aleja de la
línea de atraque, la solución resulta antieconómica dado el elevado coste del
traslado de la mercancía desde el atraque a la zona de almacenamiento. Por tanto
vemos que el muelle es la tipología que mejor se adapta a las necesidades para la
carga o descarga de mercancía general. En una terminal de containers,
análogamente a las terminales de carga general los barcos deben ser descargados
en toda su eslora y los requerimientos de superficie adyacente al atraque son los
mayores debido a la elevada velocidad de descarga de los contenedores lo que
requiere una gran disponibilidad de superficie.
En el lado opuesto en un terminal para graneles líquidos, la tipología más
adecuada es la plataforma de carqa o el pantalán ambos complementados con
duques de alba de amarre y atraque. En efecto en estos terminales la carga o
descarga del barco se efectúa por tubería, a través de un solo punto situado
aproximadamente en su mitad. Por consiguiente las dimensiones de la plataforma
deben ser las estrictamente necesarias para instalar los equipos de carga y manejo
de mercancías. Por otra parte los tanques de almacenamiento pueden estar
alejados de la Iínea de atraque, ya que al ser el transporte por tubería su coste es
muy reducido.
Un caso intermedio entre estos dos son los terminales para graneles sólidos. Aquí
la carga o descarga del barco se realiza a través de un número reducido de
escotillas dispuestos a lo largo de su eslora. Por tanto, si se utilizan plataformas, se
requerirán de mayores dimensiones que para la manipulación de graneles líquidos,
puesto que los equipos de carga deben cubrir una buena parte de la longitud del
barco. La zona de almacenamiento debe estar relativamente cerca de la línea de
atraque, aunque el incremento de coste por una mayor distancia, hasta
aproximadamente 1 Km, no es importante. Por consiguiente para la transferencia de
este tipo de mercancías puede utilizarse un muelle o bien u n pantalán.
Las necesidades de carga para buques Roll-on Roll-off son similares a los de
graneles líquidos, puesto que tienen uno o a lo sumo dos puntos de cargatdescarga
bien definidos, uno en cada extremo, si bien necesitan disponer de explanada para
el almacenamiento temporal de la mercancía.
Por tanto vemos que la complejidad del atraque varía con el tipo de mercancia a
manejar. La estructura más compleja es el muelle que tiene línea de atraque
continua en toda la eslora del barco, sistema de amarre, equipos para descarga y
manejo de mercancías y explanada de almacenamiento aneja a la estructura de
atraque. La estructura más simple la constituyen las plataformas. Como resumen,
en la figura 4 se esquematizan las tipologías más comunes del atraque en función
de la mercancia a manipular.
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Fig 4 Tipos de atraque en función de la mercancía
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2.1.2. Condiciones de diseño en función del buque
Además de la mercancía, analizada en el punto anterior, es el buque el que ejerce
una influencia más decisoria en el diseño de los muelles.
Las características más importantes a tener en cuenta en el diseño y disposición de
los muelles son:
a) Dimensiones principales del buque
- La eslora del buque. Influye en la longitud y diseño en planta de los muelles.
- La manga del buque. lnfluye en el alcance de las grúas necesarias a
disponer para el manejo de las mercancías.
- El calado. Influye en la profundidad del muelle.
b) Forma, resistencia del casco y movimientos del buque:
- Las dimensiones, forma del casco del buque y su superestructura influyen
en el sistema de defensas y su colocación.
- Los movimientos del buque inducidos por oleaje, bien generado por viento
en el propio puerto o generado en alta mar o por ondas largas, influyen en el
sistema de amarre y defensas. Asimismo son muy importantes los esfuerzos
inducidos en el barco debido a los vientos transversales, sobre todo para
barcos con una gran obra muerta.
2.1.2.1. Configuración del atraque. Planta y alzado
Se describe a continuación el procedimiento de la ROM 0.2-94.
VALORES DI'. [./\S VARIADL[:S EN I'UNCION l)l< L/\
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1
(1) PARA BUQUES CON ESLORA TOTAL MENOR DE 12m. SE TOMARA COMO VALOR
DE "1," EL 20% DE "Y, REAJUSTANDOSE LOS RESTANES VALORES PROPORCIONALMENTE
(B) MANGA DEL BARCO MAYOR QUE AFECTE A LA DETERMINACION DE LA DlMENSlON
ANALIZADA.
FIGURA 8.48.
Resguardos en llnea de atraque
mando como longitud del barco la Eslora total (L) del Buque de Proyecto que afecte a la
determinación de la dimensión analizada. Estas dimensiones están determinadas suponiendo
que las corrientes longitudinales existentes en la dársena tienen una velocidad no mayor de 1.5
mls (para velocidades mayores se recomienda efectuar un estudio con simulador para analizar
las maniobras de atraque y desatraque y los requerimientos de espacio correspondientes); por
otra parte, las dimensiones de la Tabla 8.48 están basadas en el supuesto habitual de que todos
los buques atracados puedan dar largos por proa y popa, por lo que podrían ser menores si se
modifica el esquema de amarre.
En el supuesto de que el muelle este definido por su calado y no por su uso, o cuando se prevea que este uso puede modificarse en posteriores fases de utilización del muelle,
se tomará la Eslora total del buque máximo de cualquier tipo compatible con el calado
disponible.
En el caso de que la dársena esté sometida a condiciones clirnáticas muy expuestas podria
ser necesario prever mayores longitudes de muelles para aumentar la separación entre
buques o para permitir la utilización de amarras de proa y popa de mayor longitud,
circunstancia que también podria presentarse en el caso de pantalanes situados fuera de
aguas abrigadas; en estos casos la longitud de los muelles y la configuración idónea de los
mismos deberá determinarse atendiendo no sólo a los condicionantes de las Areas de
Flotación, sino también al comportamiento del buque una vez atracado y amarrado.
Por otra parte y en el caso de preverse la utilización de tacones para el desembarco de las
rampas de los buques del tipo Ro-Ro, deberá considerarse los requerimientos de espacio
adicional correspondientes.
b)
ANCHURA DE DARSENAS
La anchura de las dársenas se determinará tomando la dimensión mayor que resulta de
considerar los supuestos siguientes:
1)
2)
3)
4)
En el caso de que la alineación transversal de cierre de la dársena se utilice como
muelle para atraque de buques paralelos a ella, esta alineación, (y la anchura que en
consecuencia resulte para la dársena según la oblicuidad de la misma) tendrá como
mínimo la longitud requerida por los muelles determinada con los criterios establecidos
en el apartado a) anterior. Ver fig. 8.49.
En el caso de que alguna de las alineaciones longitudinales de la dársena permita la
implantación de un número de puestos de atraque superior a 4, la dársena deberá
permitir la implantación de un área de maniobras de reviro de buques, dimensionada
con los criterios que se definen en el apartado 8.6.4; este área de reviro podria situarse
al fondo de la dársena, o en zonas intermedias que no dejen fondos de dársena con
más de 4 puestos de atraque en alguna de sus alineaciones longitudinales, o bien
previendo que toda la dársena tenga anchura suficiente para que el reviro de buques
pueda efectuarse en cualquier posición; en cualquier solución que se adopte deberá
tomarse en consideración los espacios necesarios para los buques atracados y los
resguardos que se establecen al respecto. Asimismo, y en el caso de que la densidad
de tráfico sea mayor de 1 buquelhora se recomienda que la vía de navegación por el
interior de la dársena esté dimensionada para permitir el cruzamiento de buques, con
sus correspondientes resguardos a los buques atracados.
Estas recomendaciones se seguirán para las dársenas de embarcaciones pesqueras y
deportivas con independencia del número de puestos de atraque que existan en cada
alineación.
En el caso de que alguna de las alineaciones longitudinales de la dársena permita la
implantación de 3 ó 4 puestos de atraque, y no se opte por desarrollar la solución
descrita en el apartado 2) anterior, la anchura de la dársena deberá permitir la
navegación de un buque en marcha atrás (suponiendo por tanto maniobrabilidad mala
de los barcos) tomando en consideración los espacios necesarios para los buques
atracados y los resguardos que se establecen al respecto.
En el caso de dársenas comerciales con muelles en ambas bandas, en las que las
dimensiones longitudinales de la dársena permitan la implantación de 2 puestos de
atraque por muelle en sentido longitudinal y no se permita el abarloamiento de buques
en los puestos de atraque (Ver fig. 8.50), la anchura mínima de la dársena será la
mayor de los valores siguientes, que están determinados en el supuesto de que no se
permita la maniobra de entrada o salida de dos o más buques simultáneamente.
siendo:
Bnd =
Anchura nominal de la dársena, medida entre planos de caras exteriores de
defensas de los muelles longitudinales.
Bmax= Manga máxima del mayor Buque de Proyecto que pueda operar en cualquiera
de los muelles de la dársena.
DARSENA OBLICUA
K
= ESLORA TOTAL DEL BUQUE
Is = SEGUN CRITERIO APARTADO 8.10.3.a
(VER
FIGURA 8.48)
FIGURA 8.49. Anchura de dársenas. Condicionantes debidos al uso del muelle transversal
L, = Suma de la Eslora total del remolcador y de la proyección horizontal del cable del
remolque, correspondiente al remolcador necesario para los mayores Buques de
Proyecto que puedan operar en cualquiera de los puestos de atraque de la dársena.
En caso de que no se disponga de esta información, podrá determinarse el valor de L, en
función del desplazamiento del buque, segun los criterios siguientes:
Desplazamiento del buque (t)
Hasta 5.000
Mayor de 5.000 y hasta 10.000
Mayor de 10.000 y hasta 30.000
Mayor de 30.000 y hasta 60.000
Mayor de 60.000
Lr (m)
DARSENA OBLICUA
DARSENA ORTOGONAL
B,d=ANCHURA
NOMINAL DE LA DARSENA, MEDIDA ENTRE PLANOS DE
CARAS EXTERIORES DE DEFENSAS DE LOS MUELLES LONGITUDINALES.
VER ARTICULO 8.10.3.b.4
-
FIGURA 8.50.
--
Anchura de dársenas, alineaciones longitudinales con dos muelles
No podrá prescindirse del término «L,» aunque la maniobra se realice excepcionalmente
sin remolcadores. Se recuerda que estos criterios de dirnensionamiento de dársenas
están basados en la utilización de remolcadores y que para los casos en que se prevea
que las operaciones van a efectuarse siempre sin su ayuda deberá recurrirse para la
optirnización de espacios a estudios en simulador (salvo para embarcaciones pesqueras y
deportivas en las que deberá seguirse las prescripciones del apartado 2 de este articulo).
En el supuesto de que la dársena sólo disponga de muelle en una de las bandas, las
dimensiones «Elnd» anteriores podrán disminuirse en una manga «El,,,».
5) En el caso de dársenas comerciales con muelles en ambas bandas, en las que las
alineaciones longitudinales de la dhrsena permitan la implantación de un solo puesto de atraque por muelle en sentido longitudinal y no se permita el abarloamiento de los
buques en los frentes de atraque (Ver fig. 8.51), la anchura mínima de la dársena será la
mayor de los valores siguientes:
Bnd= 2 B,,
+ L, + 20 m
Bnd= 3 Bmax+ L,
en donde los símbolos tienen el mismo significado indicado en el párrafo anterior
En el supuesto de que la dársena sólo disponga de muelle en una de las bandas, las
dimensiones ((6,))anteriores podrán disminuirse en una manga «B,,,».
6)
En el caso de que se prevea el amarre abarloado de buques en alguno de los muelles
longitudinales (Ver figura 8.52), se incrementarán las anchuras anteriormente definidas
en la cantidad
B n d p = n h f8rna.x +
2)
DARSENA OBLICUA
DARSENA ORTOGONAL
p.-pp
E,
--
--
A
= ANCHURA NOMINAL DE LA DARSENA, MEDIDA ENTRE PLANOS DE CARAS
EXTERIORES DE DEFENSAS DE LOS MUELLES LONGITUDINALES. VER
ARTICULO 8.10.3.b.5
FIGURA 8.51.
Anchura de dársenas. Alineaciones longitudinales con un muelle
a) FONDEO CON ANCLAS
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b ) AMARRE A BOYAS
-
-
-
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-
-
- - -
--
--
Bnd=ANCHURANOMINAL DE LA DARSENA, MEDIDA ENTRE PLANOS
DE CARAS EXTERIORES DE DEFENSAS DE LOS MUELLES
LONGITUDINALES. VER ARTICULO 8.10.3.b.7
FIGURA 8.53. Anchura de dársenas con atraque de buques de punta o a la
mediterránea en muelle longitudinal
Bd
, = 2L+Kmr0L
Bnd= 2L + 2(1, + Id) + Kmf L
Bnd= 2L + 2
6- h + Kmf*L
(para amarre a boyas)
(para fondeo con anclas)
siendo:
Bnd =
Anchura nominal de la dársena medida entre planos de caras exteriores de
defensas de los muelles longitudinales.
=
Eslora total del mayor buque de diseño que puede operar en cualquiera de los
muelles de la dársena.
Kmr =
Factor que cuantifica el área de maniobra de buques entre las dos alineaciones de buques de una y otra banda. Este factor tomará como mínimo el valor
L
-
-- --
-
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PANTALANES SECUNDARIOS
DE ATRAQUE
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DE PANTALANES SECUNDARIOS
DE ATRAQUE
L = ESLORA TOTAL DEL BUQUE
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FIGURA 8.55.
--
A
--
-
Configuración típica para embarcaciones deportivas
Estas separaciones están determinadas suponiendo que las embarcaciones tienen una
eslora máxima de 12 m; en el supuesto de que se prevean embarcaciones mayores
deberán incrementarse los resguardos en función de las maniobras de atraque y salida
que se prevea realizar según sea la configuración del puerto.
- Longitud de pantalanes
La longitud de los pantalanes de atraque será igual a la eslora máxima (L) del buque de
diseño. Excepcionalmente podrían admitirse longitudes menores (70 6 80% de la L) si se
desarrolla un sistema adecuado de amarre de barcos, que no afecta a las dimensiones
del Area de Navegación y Maniobras de barcos definidos en el apartado a) anterior.
- Anchura de los pantalanes
La anchura recomendada de los pantalanes de atraque estar6 comprendida entre 0,80 y
1,50 m en función del tamaño de los barcos.
2.1.3.1 .Sistemas de defensas y amarre. Operatividad
Sistema de defensas
El sistema de defensas se instala en el muelle por una o más de las siguientes
razones:
a) Absorber la energía de impacto debida al atraque del buque.
b) Evitar que el casco del buque entre en contacto con la superestructura del
atraque.
c) Evitar o reducir los movimientos del buque mientras permanece amarrado.
Sin lugar a dudas la finalidad más importante de las defensas es absorber la energía
cinética del buque en el momento de su atraque, evitando que sufran daños tanto su
casco como la propia estructura del muelle. Está claramente demostrada la eficacia
de la instalación de defensas en los muelles. sobre todo a medida que ha ido
aumentando su desplazamiento y la inversión realizada por este concepto está
plenamente justificada en función de los costos de reparación que evita, por una
parte, y en el ahorro en el diseño de las estructuras del atraque, por otra.
Además el sistema de defensas dispuesto debe evitar que la parte curva de la proa,
cuando el buque atraca, entre en contacto con la superestructura del muelle,
bolardos o cualquier otra instalación. Una vez atracado el buque, las defensas
evitarán que su casco y el muelle puedan dañarse debido a los movimientos
causados por el viento, variaciones en el nivel del mar, oleaje generado por viento o
buques pasando por las cercanías del muelle, etc.
Otro aspecto a tener en cuenta en el diseño del sistema de defensas es su
capacidad de reducir los movimientos del buque atracado. En efecto el buque, con
su sistema de amarras y defensas, constituye un sistema con un periodo propio de
oscilación. Cuando este periodo está próximo al de las olas o grupos de olas que
alcanzan al muelle el sistema puede entrar en resonancia haciendo imposible las
operaciones de carga o descarga. Con el sistema de amarras y defensas es posible
cambiar el periodo de oscilación del barco y mejorar sus condiciones de
operatividad.
Sistema de amarre
Su principal finalidad consiste en que el barco permanezca fijo en el atraque. Con el
sistema de amarre elegido pueden controlarse los movimientos máximos del barco,
haciendo compatible el sistema con las operaciones de carga.
Aunque el estudio del sistema de amarre desde el punto de vista del control de
movimientos del barco, es un problema complejo y que normalmente no puede
abordarse más que a partir de modelos físicos, existen unas reglas generales para
el diseño que conviene respetar:
a) El sistema de amarre será simétrico
b) Los "Spring" deben ajustarse al sentido longitudinal del barco tanto como sea
posible
c) Los traveses deben disponerse lo mas perpendiculares posibles al barco.
Normalmente se disponen 4 puntos de amarre, 2 en la zona de proa y otros dos en
la zona de popa.
d) Los amarres largos de proa y popa en general no son necesarios para asegurar
un buen amarre del barco. En caso de utilizarse deben formar con la línea proapopa un ángulo inferior a 45".
e) El ángulo de los amarres con la vertical debe ser tan pequeño como sea posible y
nunca exceder los 30".
f) Los amarres deben ser del mismo diámetro y a ser posible de la misma longitud
para amarres en la misma dirección.
g) Las terminaciones deben ser iguales para igual tipo de amarres.
Operatividad
Los movimientos que experimenta un buque atracado son función de la agitación
existente y del sistema de amarre y defensas. La magnitud de estos movimientos
marcan el tiempo en que el muelle permanece operativo.
Se describe a continuación el sistema de las ROM
- En obras de atraque discontinuas bastarán dos defensas con distancia interejes entre
0,251 . L (para buques hasta 10.000 TPM) y 0,50 . L (para buques de más de 10.000
TPM), para el rango de buques previsto.
- El sistema integrado de amarras y defensas presentará el mejor comportamiento cuando
ambos elementos tengan rigideces comparables. Interesara un sistema de
amarrasldefensas muy elástico y con capacidad de amortiguación para reducir al
máximo las fuerzas y movimientos.
Las distribuciones óptimas tipo de Iíneas de amarre y defensas quedan resumidas en la
tabla 3.4.2.3.5.14.
-
CÁLCULO DE CARGAS MÁXIMAS EN L ~ N E A S Y PUNTOS DE AMARRE, Y
DEFENSAS
Una vez determinados los esfuerzos resultantes de la actuación de fuerzas exteriores sobre
el buque amarrado según lo indicado anteriormente en este apartado, las cargas sobre
cada línea y punto de amarre, y defensas deberán ser calculadas por resolución, mediante
procedimientos manuales o la ayuda del ordenador, del sistema elástico
buque/amarras/defensas previsto en el proyecto.
Dada la dificultad de análisis podrán admitirse, a falta de cálculos más detallados, que las
fuerzas horizontales transversales y longitudinales, y el momento de eje vertical resultantes
de la actuación de las fuerzas exteriores sobre el buque se transmiten estáticamente a las
Iíneas y puntos de amarre, y a las defensas, según cualquiera de los siguientes métodos:
- MÉTODO I
La resultante longitudinal será resistida únicamente por los springs. La resultante
transversal y el momento de eje vertical serán resistidos únicamente por los traveses de
proa y popa, o en su ausencia por los largos, siempre y cuando el sentido de actuación
produzca tensión en las amarras. En el caso contrario serán resistidos por las defensas
ubicadas en la mitad central del buque de proyecto (0,50.L) si éste supera las 10.000
TPM, o en la cuarta parte central (0,25.L) en buques hasta 10.000 TPM; adoptándose un
reparto uniforme de la resultante transversal y un reparto lineal del momento entre todas
ellas. Si no se dispusieran defensas serán resistidas directamente por la estructura
resistente, adoptándose idéntica longitud de contacto buquelestructura que la adoptada
para buqueldefensas (0,254- 1 0,50.L).
Para ello se considerará que todas las Iíneas de amarre y las defensas tienen las mismas
características, teniendo en cuenta las configuraciones geométricas del atraque previstas
en el proyecto (longitud de amarras y ángulos de las mismas en planta y con la horizontal,
y disposición de defensas).
- METODO 2
Se supondrá que todas las amarras trabajan a igual tensión, considerando que todas ellas
tienen idénticas características materiales y de sección transversal. Las resultantes de las
fuerzas exteriores sobre el buque serán resistidas por las componentes horizontales de
las fuerzas en las amarras según la formulación siguiente, siempre y cuando el sentido de
actuación produzca tensión en todas las amarras:
R,
=?
I
S . cos
oi
cosei
siendo:
RL
R,
S
4
: Componente en el sentido longitudinal del buque de la resultante de las fuerzas
exteriores sobre el buque.
: Componente en el sentido transversal del buque de la resultante de las fuerzas
exteriores sobre el buque.
: Carga en cada amarra, supuesta constante e idéntica en cada una de ellas.
: Angu~oque forma la amarra i con la horizontal.
: Angu~oque forma la proyección horizontal de la amarra i con el eje longitudinal
del buque, considerado de proa a popa.
En el caso en que las resultantes de las fuerzas exteriores no produzcan tensión en todas
las amarras, la componente transversal será resistida por las defensas o directamente por
la estructura según lo dispuesto en el Método 1. En cualquier caso la componente
longitudinal será resistida por los springs.
Si el proyecto prevé una configuración geométrica del amarre formada por seis puntos de
amarre podra admitirse que cada uno de ellos absorbe 113 de la resultante transversal. La
resultante longitudinal será además absorbida por los puntos de amarre de los springs.
Si el proyecto prevé únicamente cuatro puntos de amarre podra admitirse que cada uno
de ellos recibe 112 de la resultante transversal.
Las cargas de amarre horizontales obtenidas según los métodos anteriores deberán ser
complementadas con las componentes verticales obtenidas a partir de los ángulos
verticales previstos en la configuración geométrica del atraque.
Para el cálculo deberá asimismo tomarse en consideración el nivel de aplicación real de
las cargas horizontales respecto a la estructura resistente.
-
CARGAS DE AMARRE M~NIMAS
En previsión de posibles cambios durante la vida Útil de la obra en las condiciones de
utilización, en la configuración geométrica del amarre, o en los criterios de explotación
considerados en el proyecto, deberá calcularse alternativamente la estructura resistente con
las cargas horizontales mínimas de amarre consignadas en la tabla 3.4.2.3.5.15. en
función del desplazamiento máximo del buque de proyecto.
Si se tuvieran datos insuficientes o poco fiables sobre las características y órdenes de
magnitud de las fuerzas exteriores que pueden actuar sobre el buque, o sobre la
configuración específica del sistema de amarre, bastará con adoptar únicamente las cargas
horizontales de amarre mínimas.
Cuando se apliquen las cargas de amarre mínimas a partir de la tabla 3.4.2.3.5.15. se
considerará la actuación simultánea de un tiro vertical de valor 112 del horizontal.
Las condiciones de aplicación de dichas cargas (separación de puntos de amarre y defensas
compatibles, casos de aplicación de carga lineal equivalente,...) se considerarán idénticas a
las consignadas para cargas mínimas de amarre para buques de proyecto hasta 20.000 t de
desplazamiento (ver parágrafo bl), siempre y cuando no sea contradictorio con lo dispuesto
en las notas de la tabla 3.4.2.3.5.15.
De igual forma, los empujes mínimos del buque amarrado sobre las defensas o la estructura
podrán aproximarse, para los casos señalados, según los criterios consignados en el
parágrafo bl de este apartado.
-
EFECTOS DINAMICOS
Con objeto de tomar en consideración en el cálculo efectos dinámicos no valorados según
los métodos simplificados de determinación de cargas de amarre señalados en este
apartado, se adoptará que la carga de amarre actuante sobre la estructura resistente y los
equipos de amarre y defensa es igual a 1,5 veces la teórica calculada. Dicha consideración
no será válida cuando se apliquen cargas de amarre mínimas.
- CRITERIOS DE DISTRIBUCIÓN DE CARGAS DE AMARRE
Las cargas sobre puntos de amarre se considerarán concentradas en su punto de
aplicación; a menos que se adopten simplificadamente disposiciones lineales.
Las cargas de amarre debidas a la presión del buque sobre las defensas se considerarán
aplicadas en el área de contacto casco del buque/(defensa o estructura), función
fundamentalmente de la geometría del casco y de las característicasdel sistema de defensa.
Las presiones de contacto sobre el casco del buque se mantendrán dentro de límites
admisibles (ver Cargas de Atraque). Para sistemas de defensa continuos, y a falta de
2.1.3. Condiciones de diseño en función de los medios de transporte terrestre
Los medios de transporte en tierra pueden ser:
- Conductos por tubería para líquidos o gases
- Cintas transportadoras para sólidos
- Vehículos automóviles sobre neumáticos
- Ferrocarril
Los dos primeros coinciden con los sistemas de transporte que más simplifican la
obra de atraque, ya que las áreas de almacenamiento pueden disponerse alejadas
del mismo y las sobrecargas no son elevadas.
Por el contrario los dos últimos medios condicionan la zona de transferencia en el
atraque, por las elevadas sobrecargas de uso que producen, y además en el caso
concreto de utilizarse vehículos automóviles, se requieren unas áreas de
almacenamiento provisional de la mercancía, donde se descarga y almacena, hasta
que se vuelve a cargar en los medios de transporte que llevarán la mercancía a su
destino definitivo. Estas áreas de almacenamiento provisional deben estar junto al
atraque ya que debe procurarse que el camino recorrido por los vehículos
automóviles usados en la cargaldescarga, sea el mínimo posible para no encarecer
de manera excesiva las operaciones. La superficie de estas zonas depende de la
compacidad de almacenaje requerida, tal como hemos comentado al hacer la
descripción funcional de los atraques.
2.2.
Condiciones ambientales
2.2.1. Meteorología
Como meteoros más importantes que influyen en el diseño del muelle hay que
destacar los siguientes:
Viento. Es quizá el meteoro más importante El viento y su dirección influyen en:
-
Operatividad de los elementos de carga y descarga.
-
Maniobra del buque en atraque y desatraque.
-
Orientación de los atraques.
-
Fuerzas de tiro sobre los bolardos del muelle.
-
Empujes del buque atracado sobre las defensas del muelle.
TABLA 3 4 2 3 5 14.
DISTRIBUCIONES OPTIMAS DE DEFENSAS Y LINEAS DE
AMARRE
DlS rRlBUClON t N P L A N T A
1 O B R A DE A T R A Q U E C O N T I N U A
-
tt'f
-
-Y-
-
-
-
-T -1 --+
<0,15L
- Linea de amarre
Punto de amarre
L
Los traveses pueden ser omit i d o ~ Y / O Sustituidos por
largos.
2 OBRA DE ATRAQUE DlSCONTlNUA
Duque de Alba de atraque
-
Punto de amarre
Linea de amarre
Los largos pueden tambi6n
proyectarse alternativamente
con una inclinac16n de 4 5 O
DlSTRlBUCl6N EN ALZADO
DE AMARRE (spring, traves o largo)
a = A n g u ~ overtical máximo en
la
Peor condici6n de carga y
marea
En general se procurará que los buques queden orientados en su sentido proa-popa
coincidente con la acción predominante del viento (vientos reinantes) con una
separación no mayor de 30".
Tiene en cambio menos importancia su orientación con respecto a los vientos
dominantes (los de mayor intensidad) porque no influyen tanto en el índice de
utilización del atraque.
Lluvia. Tiene influencia sobre los siguientes aspectos: Diseño del sistema de drenaje
del muelle.
Tipo de carga a manejar y almacenamiento. Filtraciones
Calimas y nieblas. Su principal efecto es provocar una disminución de la visibilidad
con lo que se dificultan las operaciones en el muelle.
2.2.2. Clima marítimo
Oleaie. En zonas abrigadas, como por ejemplo en el interior de los puertos, la
acción del oleaje no suele tener importancia. Sin embargo cuando el abrigo
proporcionado al muelle no es total o bien en obras no protegidas, el oleaje influye
ejerciendo, por una parte, su acción directa sobre la estructura y por otra, en el
índice de utilización del atraque.
En dársenas perfectamente abrigadas, la acción del viento puede generar un oleaje
local que, aunque no suele tener una altura importante, si se dan las condiciones de
reflexión necesarias, puede producir problemas en la utilización de los atraques.
Para evitar estos problemas puede recurrirse a la construcción de taludes
antirreflejantes.
El oleaje además, influye de forma indirecta por medio de los movimientos inducidos
al buque atracado, lo que se traduce en incrementos de tiros sobre las amarras y de
empuje sobre el sistema de defensas.
Mareas. Las fluctuaciones de largo periodo en el nivel general de las aguas son
provocadas por las mareas astronómicas, debidas a su vez a variaciones cíclicas de
la atracción gravitatoria del sol y la luna sobre las masas de agua. Las fluctuaciones
de corto periodo superpuestas a las anteriores son debidas a fenómenos locales
como viento, presión atmosférica, efecto de las olas, evaporación, etc.
La predicción de la máxima carrera de marea es vital para casi todas las obras
marítimas siendo por tanto fundamental disponer de tablas de marea fiables.
La pleamar influye en la cota de coronación del atraque, la bajamar en su calado y
ambas en el proceso constructivo a prever para las obras de atraque. También el
tipo y disposición de las defensas dependen de las amplitudes de las mareas.
Otro efecto a tener en cuenta con las mareas, es la variación de empujes y pesos
que se producen en las estructuras al cambiar su condición de secas a sumergidas
o viceversa o bien debidos a posibles diferencias hidrostáticas entre el trasdós y el
intradós de la obra de atraque.
Corrientes. Las corrientes determinan, junto con los vientos, la orientación más
adecuada del atraque, que no debe separarse más allá de los 15" y en caso de
incompatibilidad de orientación por condiciones de viento, en general, debe primar la
orientación según la corriente, porque suele ser más perjudicial.
La corriente influye en el buque tanto en movimiento como atracado. Además
pueden producir la aportación de sedimentos o ser fuente de erosiones.
Resacas. El estudio de las resacas u ondas de periodo largo, más que para el
establecimiento de un tipo de atraque, se requiere para determinar las condiciones
de un conjunto de atraques (dársena.
Cuando sea de temer la existencia de resacas importantes, lo que en general ocurre
en costas en que los bajos fondos se extienden bastante al interior del mar, es
preciso estudiar cuidadosamente la profundidad y anchura de las dársenas para
evitar que se produzca el fenómeno de resonancia de la onda de resaca, tan
perjudicial para las embarcaciones fondeadas. Este fenómeno puede ocurrir en
dársenas en fondo de saco, perfectamente abrigadas para las ondas de corto
periodo de los temporales, puesto que los diques de abrigo hacen de filtro adecuado
para dicho tipo de ondas, pero que son transparentes para las ondas de largo
periodo de las resacas. En caso de producirse la resonancia, los atraques pueden
permanecer sin operar o incluso los barcos deberán abandonar el atraque, debido a
los fuertes movimientos inducidos por la resaca.
2.3.
Condicionantes morfológicos y constitutivos del terreno
2.3.1. Topografía y batimetría
El estudio se realiza sobre planos con escalas comprendidas entre 1:200 a 1:2000.
De la batimetría dependen los dragados o rellenos a realizar, operaciones siempre
muy costosas y que por tanto hay que tratar de reducir al mínimo necesario.
La decisión final sobre la ubicación del muelle puede obedecer únicamente a
criterios económicos técnicos o ambos. Hay que tener en cuenta la disponibilidad de
medios para la realización de los trabajos, la existencia de préstamos para rellenos,
la necesidad de dragados de mantenimiento en el futuro, etc.
2.3.2. Condiciones geotécnicas y sísmicas
Los parámetros geotécnicos son, en la mayoría de casos, los determinantes de la
tipología estructural de la obra de atraque. Por ello antes de iniciar el proyecto de la
obra se ha de abordar una campaña de sondeos que nos proporcionen unos
conocimientos suficientes de las características resistentes del subsuelo marino.
Sin embargo, como los sondeos en el mar suelen ser caros, la tendencia es
reducirlos al mínimo imprescindible, para lo que se complementan con otro tipo de
campaña de investigación tales como campañas geofísicas, toma de muestras
mediante "vibro corer, que permite obtener muestras alteradas hasta unos 10 m de
profundidad, lanzas de agua, etc.
En general con los estudios geotécnicos se pretende obtener información sobre:
-
Capacidad portante del subsuelo en función de la profundidad.
-
Parámetros para el estudio de la estabilidad general de la estructura.
-
Parámetros para la estimación de asientos.
-
Métodos y costos para la realización de dragados.
-
Facilidad para la hinca de pilotes.
De una forma cualitativa los terrenos de cimentación se pueden clasificar, en
general, en los siguientes grandes grupos:
a) Terrenos compactos e incompresibles son los constituidos por rocas sanas con o
sin recubrimiento vegetal o sedimentario de espesor muy pequeño.
En estos terrenos están especialmente indicados los muelles del tipo gravedad. La
cimentación se hace directamente sobre la roca una vez que se haya limpiado y
regularizado su superficie.
En el caso que la cota de la superficie de la roca sobrepase a la del calado del
muelle puede abordarse su construcción en base a una coronación de hormigón con
un recubrimiento de talud vertical.
b) Terrenos sueltos de baja compresibilidad: están constituidos por capas de arenas
o gravas de gran potencia.
En este tipo de terrenos están indicados los muelles de gravedad o tipo pantalla.
c) Terrenos blandos compuestos por capas de fanqos v arcillas.
En general, en este tipo de terreno son descartables los muelles de gravedad
estando más indicados los de pilotes o pantallas de tablestacas.
Si las estructuras proyectadas se encuentran en zonas sísmicas, deberán tenerse
en cuenta en el proyecto las aceleraciones horizontales y verticales que pueden
producirse. Si el terreno natural es de tipo arenoso debe tenerse en cuenta la
potencialidad de licuación.
3. FORMAS ESTRUCTURALES DE OBRAS DE ATRAQUE
En este punto analizamos las distintas tipologías estructurales de las obras de
atraque, en función de la forma en que resisten las cargas que les son transmitidas.
Como se expuso en el punto anterior podemos distinguir tres tipologías funcionales
fundamentales:
-
Plataformas
-
Pantalanes
-
Muelles
Aunque las tipologías estructurales son comunes a todas ellas, por lo menos en un
porcentaje muy importante, la exposición que sigue la haremos adaptándonos a las
tres subdivisiones indicadas, lo que nos permitirá indicar para cada caso, cuales son
las tipologías estructurales más indicadas.
3.1.
Tipologías estructurales para muelles
Por la forma de contener las tierras de la explanada de trasdós podemos distinguir
dos tipos fundamentales:
a) Estructuras de contención con paramento vertical. El muro o pantalla contiene
directamente al terreno.
b) Estructuras abiertas. El terreno queda en talud y la horizontal hasta la línea de
atraque se consigue por medio de una solución estructural.
Cabría hablar de estructuras mixtas, que en realidad son una mezcla de los dos
tipos fundamentales señalados.
3.2. Muelles de contención con paramento vertical
Como puede verse en la finura 9 en la cara de atraque, existe un paramento vertical
continuo en toda su altura, entendiendo como tal, la que va desde su cota de
coronación hasta el calado de diseño del muelle.
Dentro de este grupo se pueden distinguir:
- Estructuras de gravedad
- Estructuras de pantalla
3.2.1. Estructuras de gravedad
Son aquellas que contienen el terreno posterior mediante su propio peso. Es el tipo
más clásico y su desarrollo ha motivado numerosas variedades. Describiremos, en
primer lugar, las soluciones más comunes y a continuación, indicaremos otras
tipologías menos usuales.
3.2.1 .1.
Muelle de bloques
Consiste en una serie de bloques prefabricados que se colocan bajo el agua, hasta
una cota que permita realizar el hormigonado "in situ" de la superestructura. Se
cimentan sobre una plataforma de escollera o sobre un enrase de sacos de
hormigón si el terreno natural es roca (Fig. 10).
Fig 10 Muelle de bloques
La banqueta de cimentación se construye con escollera de 20 a 50 Kg. que
posteriormente se enrasa con grava con el fin de conseguir una superficie
perfectamente nivelada.
Dado que la parte más complicada de su construcción es la colocación de los
bloques se tiende a hacer éstos lo más grandes posibles para disminuir el número
de operaciones. Como factor limitativo del tamaño, está la capacidad de izado. Para
solventar este problema, se tiende a bloques huecos que se rellenan, in situ, de
hormigón o grava, o bloques aligerados. También es conveniente que haya el menor
número posible de tipos de bloques diferentes.
Los bloques pueden ir trabados o simplemente concertados. La discontinuidad entre
elementos puede dar lugar a asientos diferenciales y a movimientos de bloques o
paños de muelle en sentido vertical y horizontal.
En el trasdós de los bloques suele disponerse un pedraplén o un "todo uno" de
buena calidad de tal forma que evite la fuga del relleno por las juntas de los bloques.
Este aspecto puede ser importante sobre todo en los mares con marea. El
trasdosado con pedraplén también presenta ventajas en cuanto reduce los empujes
del relleno y reducen diferencias de nivel hidrostático entre el trasdós e intradós del
muro.
Para que tengan un comportamiento adecuado requieren un terreno de cimentación
de buena capacidad portante.
3.2.1.2.
Muelle de cajones de hormigón armado
Su concepción parte de la idea de aumentar el tamaño de los bloques huecos. Los
cajones flotantes permiten aprovechar las ventajas de la prefabricación y asimismo,
merced a su flotabilidad, mover pesos inalcanzables por ningún medio auxiliar. En la
fig. 11 se representa una sección tipo y en la 12 una planta.
Su forma suele ser prismática con celdas de sección cuadrada, circular, hexagonal,
etc. que se rellenan de materiales granulares, hormigón pobre o agua, hasta
conseguir las condiciones requeridas de estabilidad.
Los cajones se colocan sobre un lecho de escollera enrasada con una capa
superficial de grava mediante buzos.
Se pueden trasdosar con un pedraplén para disminuir el empuje del terreno y evitar
la fuga de finos del relleno a la dársena.
Los muelles de cajones son de excelente calidad y durabilidad. Económicamente
también compiten favorablemente frente a otros tipos de muelles. Requieren un
terreno de cimentación de aceptable capacidad portante.
L
Csc0:LfADC
ASENTO
Fig 11 Sección tipo. Muelle de cajones de hormigón armado
Fig 12 Planta. Muelle de cajones de hormigón armado
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Fig 9 Sección. Muelle de gravedad de hormigón sumergido
-.
..
.
--.
~
3.2.1.4.
Muelles macizos ejecutados "in situ"
La construcción de este tipo de muelles se lleva a cabo bajo el agua, casi en su
totalidad, con procedimientos de hormigón sumergido.
Este sistema puede estar especialmente indicado para muelles pequeños o
medianos y asentados sobre terreno resistente.
Normalmente, las dificultades de encofrado obligan a adoptar secciones
rectangulares con escasos resaltos o escalones. (Fig. 9)
3.2.2. Estructuras de pantalla
Los muelles pantalla, ejercen su función de contención del terreno posterior, en
razón de su empotramiento en el fondo y, por lo general, con ayuda de elementos
auxiliares como tirantes de anclaje en su parte superior.
Este tipo de muelles está especialmente indicado cuando el suelo bajo el nivel de
dragado, es de tipo granular con densidades relativas medias o densas. El tipo de
suelo utilizado en el trasdós, cuando sea de aportación, también es conveniente que
sea del mismo tipo.
Las soluciones de pantallas están especialmente recomendadas para aumentar de
calado muelles ya existentes.
Si se utilizan elementos hincados, tales como tablestacas, deberá investigarse la
posibilidad de hinca, ya que del resultado de esta investigación dependerá que la
solución sea o no factible.
Fig. 13 Pantalla anclada en el trasdós
Los pilotes inclinados de trasdós, a la vez que sirven como elementos de anclaje de
la pantalla, también sirven como elementos portantes frente a cargas verticales. Hay
que estudiar bien los esfuerzos tanto verticales como horizontales con el fin de
evitar, en lo posible, que aparezcan tracciones importantes en los mismos.
3.3.
Estructuras abiertas
Se corresponden fundamentalmente con los muelles de pilotes aunque también
pueden ser de pila.
En esencia consiste en un tablero de hormigón pilotado, construido sobre un talud,
que va desde la cota de coronación del muelle hasta la cota correspondiente al
calado requerido por el muelle en su línea de atraque. La anchura del tablero
depende por tanto de la pendiente con que se construya el talud, función a su vez
de las características resistentes del terreno natural y del que se emplee como
relleno.
Las estructuras de pilotes están especialmente indicadas cuando el terreno natural
es de baja capacidad portante, o bien cuando pueda tener asientos importantes.
También es recomendable, cuando se trata de reducir al mínimo las interferencias
hidráulicas del muelle con su entorno o para evitar problemas debidos a la reflexión
del oleaje sobre muelles de paramento vertical. En muelles de gran calado puede
presentar ventajas técnicas y económicas sobre estructuras de contención con
paramento vertical.
Aunque en las estructuras pilotadas existe una gran variedad tipológica, en esencia,
atendiendo a la forma en que la estructura resiste las cargas exteriores, podemos
distinguir dos tipos fundamentales:
Estructuras con todos los pilotes verticales.
Estructuras con los pilotes total o parcialmente inclinados.
3.3.1. Estructuras con todos los pilotes verticales
En la fig. 16 puede verse una sección típica. En la coronación del muelle, justo
detrás de la plataforma de hormigón, se ha dispuesto un muro en L que acorta el
desarrollo del talud y en consecuencia la anchura del tablero.
En este tipo de estructuras, las cargas, tanto las verticales como las horizontales, se
transmiten al terreno a través de los pilotes por compresión y esfuerzo cortante. El
grado de rigidez de la estructura depende fundamentalmente de los pilotes, del tipo
de suelo y de lo que penetran los pilotes en el mismo.
A veces para evitar que los pilotes trabajen a cortante (y flexión), se disponen
tirantes con placa de anclaje en el trasdós del muelle.
3.2.2.1.Pantalla anclada en el trasdós
Esta solución consiste en una pantalla de tablestacas u hormigón que aguanta los
empujes del terreno por flexión, estando sujeta en cabeza por un tirante y en su pie
por el terreno natural. En la figura 13 pueden verse una sección tipo de este tipo de
muelles.
Las cargas del tirante se transmiten a placas de hormigón o muertos que se sitúan
en el trasdós de la pantalla. A veces en vez de placas de hormigón, se emplean
tablestacas cortas, principalmente cuando por necesidades resistentes la placa de
anclaje debe descender por debajo del nivel freático. Si el terreno es de malas
características resistentes, la placa de anclaje se sustituye por caballetes de pilotes
inclinados que aguantan los tiros por tracción y compresión.
3.2.2.3.Pantallas con plataforma de descarga
Este tipo de muelles se construyen cuando el terreno existente en el trasdós es de
malas condiciones resistentes o bien cuando el muelle es de una altura
importante.Fig. 15
Fig. 15 Pantalla con plataforma de descarga
Con esta tipología lo que se pretende es disminuir los empujes sobre la pantalla,
para lo que la plataforma se construirá lo más bajo posible y con una anchura que
corte el plano de rotura del suelo..
Otra ventaja adicional de este tipo de soluciones, consiste en eliminar prácticamente
los asientos en la zona en que se construye la plataforma de hormigón. Si la
pantalla desciende hasta encontrar terreno resistente puede aprovecharse como
elemento portante para las cargas verticales. En caso contrario, deberá disponerse
un pilote en las proximidades de la pantalla que será el encargado, en este caso, de
recoger dichas cargas.
Fig 16 Muelle con todos los pilotes verticales
3.3.2. Estructuras con pilotes inclinados
Muelle con pilotes inclinados Fig 17
La disposición de estos muelles es en todo una análoga al de pilotes verticales, con
la salvedad de que, para evitar que los pilotes trabajen a esfuerzo cortante (y por
consiguiente a flexión) se inclinan algunos de ellos (o todos) recogiendo de esta
forma las cargas horizontales, que se traducen en compresiones y tracciones en los
pilotes inclinados. Hay que estudiar detalladamente la distribución de pesos de tal
forma que se compensen las tracciones o, si no logran anularse totalmente, al
menos no presenten valores elevados. Por este motivo, en estas estructuras se
suele construir el tablero por debajo de su cota de coronación, completando hasta
dicha cota con relleno, lo que supone comprimir a los pilotes con una carga
adicional. Esta disposición constructiva también contribuye a una mejor
conservación del tablero, ya que lo salvaguarda de impactos producidos, por
ejemplo, por caídas de piezas, etc. y facilita la instalación de servicios que no están
bien definidos en el momento de la construcción del muelle. Sin embargo estas
mejoras tienen como contrapartida el encarecimiento de las obras, ya que los pilotes
y el tablero están solicitados por un "peso muerto" que es evitable, salvo que sea
imprescindible, para compensar tracciones en los pilotes, tal como hemos indicado
al principio.
Las estructuras con pilotes inclinados, para idénticas circunstancias, son siempre
más rígidas que las de pilotes verticales.
4. CRITERIOS PARA LA ELECCION DEL TIPO ESTRUCTURAL
Una vez que se han fijado las necesidades a satisfacer en un atraque y se han
recogido todos los datos necesarios para el proyecto, el siguiente paso, consiste en
diseñar una estructura que cumpla con todos los requerimientos, con el menor coste
y con las debidas condiciones de seguridad. Por tanto, para poder elegir la tipología
más ajustada, se deberá estudiar el problema desde todos aquellos ángulos que
puedan tener importancia para la toma de decisión final. A continuación
analizaremos aquellos aspectos más comunes y que, normalmente, en un
porcentaje muy elevado de casos, constituyen los elementos más importantes para
la elección entre un tipo u otro de estructura.
a) Naturaleza del suelo.
La elección del tipo de estructura, muchas veces, está subordinada a la calidad del
terreno de cimentación.
Aunque es muy difícil establecer reglas concretas, ya que cada caso debe ser objeto
de un cuidadoso estudio particular, para poder orientar la elección, a grandes
rasgos, se definen a continuación tres grupos distintos de terreno de cimentación,
Grupo 1:
Terreno incompresible y compacto (roca). También puede incluirse en
este caso cuando la roca está cubierta por un estrato compresible de
poco espesor.
Grupo 2:
Terreno poco deformable formado por arenas y gravas principalmente.
Grupo 3:
Terreno muy deformable, formado por arcillas, arenas fangosas,
fangos, etc.
Las estructuras de gravedad están indicadas para los terrenos pertenecientes al
grupo 1 y 2 y están contraindicadas para el grupo 3, bien por condicionantes de
estabilidad general o por asientos.
Las estructuras de paramento vertical tipo pantalla, están indicadas principalmente
para terrenos del grupo 2, dando soluciones muy competitivas económicamente, y
también pueden utilizarse en el grupo 1, aunque en este caso haría falta excavar
una zanja en la roca para sujetar las tablestacas por su pie.
Las estructuras abiertas (estructuras pilotadas) pueden utilizarse en cualquier clase
de terreno. Para los grupos 1 y 2 pueden competir con las de gravedad, desde un
punto de vista de costes de construcción, a partir de calados importantes, del orden
de 20 m. Para terrenos del grupo 3 resulta prácticamente obligatorio utilizarlas. Con
este tipo de estructuras puede asegurarse la ausencia de asientos.
b) Calados naturales existentes en el lugar de construcción.
Cuando la estructura debe construirse en un lugar donde el fondo marino se
encuentra mucho más alto que el calado requerido para el muelle o incluso se
encuentre por encima del nivel del mar, entonces resultan competitivas estructuras
con paramento vertical del tipo pantalla. La construcción de este tipo de soluciones
se facilita enormemente, ya que puede hacerse desde la superficie del terreno y en
seco. Además se evita tener que realizar dragados importantes, que serían
necesarios para estructuras de gravedad o abiertas pilotadas. Si el terreno natural
reúne las debidas condiciones queda incorporado directamente al relleno de trasdós
del muelle, con lo que también tenemos un ahorro importante.
Si los calados naturales existen son mucho mayores que los requeridos por el
atraque, entonces pueden resultar competitiva las soluciones abiertas pilotadas.
e) Disponibilidad de materiales de construcción. Es un factor muy importante, sobre
todo desde el punto de vista de los costes de construcción de las estructuras. Por
ejemplo, si se proyecta una estructura donde se necesitan cantidades importantes
de escollera y las canteras están alejadas del lugar de ubicación de la obra,
posiblemente sea más económica otra donde, con otra tipología estructural, se
disminuya la medición de dicho material.
Enumeramos a continuación los materiales más importantes en aquellas tipologías
más comúnmente utilizadas. Nos referimos al caso de muelles por ser el más
general.
Muelles construidos con bloques de hormigón. Los materiales utilizados son
principalmente: hormigón en masa para los bloques. Para el trasdós deberá
utilizarse pedraplén. Hormigón armado o en masa para la superestructura.
Muelles de paramento vertical construidos con pantallas ancladas. Para el
paramento del muelle se utilizan tablestacas metálicas u hormigón armado.
Acero para los tirantes. Acero u hormigón armado para los muertos de anclaje.
Material granular para el relleno de trasdós.
Muelles de paramento vertical construidos con pantallas y plataforma de
descarga. Para la construcción del muro se utilizan tablestacas metálicas u
hormigón armado. Para la plataforma, hormigón armado. Para apoyo de la
plataforma y anclaje de la pantalla se utilizan pilotes, que pueden ser de
hormigón armado, hormigón pretensado, acero.
Muelles de estructuras abiertas pilotadas. Para el tablero se utiliza hormigón
armado, colocado "in situ" o pretensado. Los pilotes pueden ser de hormigón
armado, hormigón pretensado o acero. Para la protección del talud se utilizará
escollera.
f) Condicionantes hidráulicos. Cuando existen problemas de agitación debido a
reflexiones de oleaje, están más indicadas las estructuras abiertas que las de
paramento vertical, puesto que las primeras producen rotura del oleaje. También
cuando existen problemas de desagüe en dársenas cerradas son preferibles las
estructuras pilotadas frente a las opacas como las formadas por cajones o bloques.
g ) Relación con los medios de transferencia. Las grúas, pórticos, etc. transmiten a la
obra de atraque unas solicitaciones importantes. Si el diseño proyectado es capaz
de absorber directamente esos esfuerzos, se optimizará el diseño, en caso contrario
y si hay que disponer elementos complementarios para ese fin, tales como vigas
flotantes o sobre pilotes, estos elementos añadidos deben tenerse en cuenta en las
comparaciones de las diferentes soluciones.
j) Mínimo coste. Cuando se establece una comparación de costes entre varias
estructuras se puede hacer teniendo en cuenta solo los costes de construcción o
bien construcción más mantenimiento. En las etapas de diseño será suficiente
comparar tan solo los costes de construcción puesto que los de mantenimiento, en
estructuras marítimas, son pequeños comparados con los de la primera inversión.