Nuevo Dique de Poniente del Puerto de Almería (1.a fase)

(1)

RIBAGUA

w w w . e l s e v i e r . e s / r i b a g u a

Jornadas

de

Puertos

y

Costas

2015

Nuevo

Dique

de

Poniente

del

Puerto

de

Almería

(1.

a

fase)

A. Capote

a,∗

,

A. Bayo

b

_,

_C.

_Andújar

b

_,

_J.M.

_González

a

_,

_D.

_Zamora

a

_y

_J.

_Corral

a a_Acciona_Ingeniería_,_Alcobendas,_Madrid,_Espa˜_na

b_Autoridad_Portuaria_de_Almería,_Almería,_Espa˜_na

i n f o r m a c i ó n

d e l

a r t í c u l o

Historiadelartículo:

Recibidoel4defebrerode2016 Aceptadoel20dejuniode2016 On-lineel8deagostode2016

Palabrasclave: Diquedeabrigoexento Métodosprobabilísticos Modosdefallo Probabilidaddefallo Matrizdevulnerabilidad Peligrosidad

MétodosdecálculodenivelI MétodosdecálculodenivelIII

r

e

s

u

m

e

n

Esteartículorecorrelastresfasesfundamentalesdeplanificación,dise ñoyconstruccióndeuna infra-estructuraportuariasingular:elnuevodiquedeponientedelpuertodeAlmería.Alolargodeeste documentosese ñalanlascuestionesmásrelevantesdecadafase,tratandodepresentarelciclodevida completodeestaobradeabrigo,desdesuconcepciónhastasumaterialización.

Elartículosecentraespecialmenteenlafasedeproyecto,yaqueestetrabajopresentalapeculiaridad dehabersedesarrolladomediantemétodosdenivelIymétodosdenivelIII.Estosúltimossuponenuna ciertanovedadtantoanivelnacionalcomointernacional,yaqueintroduceneneldise ñolosmétodos probabilísticos.Esteartículopodríaserempleadocomoguíametodológicaparaeldise ñodefuturasobras deabrigo,yaqueenélseexponelametodologíaestándarparaelproyectodeobrasdeabrigomediante métodosdenivelI,ylaverificacióndeldise ñomediantemétodosdenivelIII.

New

eastern

breakwater

of

the

Almería

port

(1st

phase)

Keywords: Detachedbreakwater Probabilisticmethods Failuremodes Failureprobability Vulnerabilitymatrix Hazard

LevelIcalculationmethods LevelIIIcalculationmethods

a

b

s

t

r

a

c

t

Thispapergoesthroughthemainthreestages,planning,designandconstruction,ofasingularport infrastructure:thenewwesternbreakwaterofAlmeríaport.Themainissuesofeachofthesephases areoutlinedalongthisdocument,aimingtopresentthecompletecycleofthisprotectioninfrastructure, fromitsconceptionanddesigntoitsmaterialization.

Thearticleismainlyfocusedonthedesignstage,sincethiscaseisspecialforhavingbeendeveloped bymeansoflevelIandlevelIIIMethods.LevelIIImethodsarearelativelynoveltybothinthenational andinternationalscenario,sincetheyuseprobabilisticmethodsforthedesign.Thisarticlecouldbe consideredasaguideforthedesignoffuturebreakwaters,asitincludesthestandardmethodologyfor levelImethodsaswellastheprocedureforveriﬁcationsbymeansoflevelIIImethods.

1. Introducción

Desde1999laAutoridadPortuariadeAlmería(APA) desarro-lladeformaespecialmenteintensalosestudios,proyectosyobras necesariosparaelcrecimientodelpuertodeAlmería.LaAPA plan-teaestecrecimientodesdeelmuelledeponientehaciaelexterior

∗ _Autor_para_{correspondencia.}

Correoelectrónico:[email protected](A.Capote).

delpuerto,buscandoprácticamenteduplicarlasuperﬁciedeagua abrigada,ademásdegenerarnuevassuperﬁciesterrestresganadas almar,todoelloenposdecuatroobjetivos:

•Paliareldéﬁcitdesuperﬁciesdisponibles.

•Darrespuestaalacrecientedemandadetráﬁcodegraneles. •Hacerposiblequeelpuertocuenteenelfuturoconunaterminal

decontenedores.

•Mejorarlas condicionesambientales, ylas relaciones puerto-ciudad.

http://dx.doi.org/10.1016/j.riba.2016.06.001

(2)

00 06 12 18 24 30

Viento en aguas ablertas: Dirección:

Horizonte (h)

38º50’

38º45’

Hs (m)

0 1 2

Vectores: Dirección de pico del oleaje.

3 4

–2º35’ –2º30’ –2º25’

36

Velocidad: 11,2m/s

Aplicación local almería

Salida del modelo del dia 06/03/2007 a las 00 UTC

campo de Oleaje a las 21 UTC del día 07/03/2007 / Horizonte predicción = 45 horas

42 48 54 60 66 72

Figura1. Salidagráﬁcamodelodeprediccióndeoleaje.

Lasinversionesplaniﬁcadasparaalcanzarlos objetivos ante-riores son de una gran envergadura,por lo que la APA ha ido abordándolas ensucesivasfases decrecimiento demaneraque dichasfasesseanﬁnancieramentesosteniblesy,almismotiempo, operativascadaunaensímisma:

•1.a_Fase_(ya_{ﬁnalizada):}_creación_de_una_línea_de_atraque_paralela almuelledeponienteya450mdeél.Seejecutanrellenosenel recintogeneradoentreelmuelledeponienteylanueva alinea-ción,limitadosensuextremoESEporunamota,yalWNWporel diquesurdeladársenapesquera,loqueproporcionaunanueva explanadadecasi170.000m2_._Este_nuevo_atraque_pudo_funcionar temporalmentesinabrigoalguno(hastaquedarprotegidoporel nuevodique),conunaoperatividadalta,delordendel90%,pero limitadaalacargadegranelessólidos.Alconsistirenunmuelle expuestosetratódeunaexperiencianueva,paralaquefue nece-sariorealizarunestudiodelclimamarítimodedetalledentrodel golfodeAlmería,llevándoseacabomedianteconveniocon Puer-tosdelEstadoylaUniversidaddeCantabria.Enelmencionado estudiosedeterminólaoperatividaddelmuelleparalacargade granelessólidos.Porotraparte,sellevóacabounacampa ˜nade medidasconboyaparacorroborarlosdatosdelestudio,realizada porelCEDEX.

Esimportantedestacarqueparapoderllevaracabolaoperativa fuenecesariocontarconunmodelodeprevisióndeoleaje,viento yniveldelmar(SAPO),desarrolladoporPuertosdelEstado,que fuecapazdeirdeterminandolasventanasoperativasdelmuelle, conavisoaoperadoresyprácticos.Lafigura1muestraun ejem-plodesalidagráficadelcitadoprograma,apreciándoseenella lasprevisionesdealturadeolaydirección,paraundeterminado horizontetemporal,resultandoestesoftware(SAPO) imprescin-dibleparala planificacióndelos trabajos deconstruccióndel dique.

Enelmuellegenerado,ademásdeoperargraneles,sellevaron acabolostrabajosdemontajedelnuevogasoductoentreEspa ˜na yArgelia.

•2.a_Fase_(ya_{ﬁnalizada):}_generación_mediante_motas_del períme-trodelosfuturosrellenosqueformaránlaampliación.Ejecución

asimismodepartedelosrellenos,generandounanueva expla-nadadeunos50.000m2_.

•3.a_Fase_(en_proceso):_{prolongación}_del_actual_muelle_de_Pechina enunos470m,dotándoloademásdelabrigonecesariomediante undiqueexentoycontradique.Seejecutarántambiénenesta faselosrellenosdelosrecintosgeneradosenla2.a_fase.

Laﬁgura2muestralaevolucióndelasinstalacionesportuarias

delpuertodeAlmería,asícomolasprevisionesdenuevas infraes-tructuras,entrelasquedestacaelnuevodique.

Elnuevodiquedeponienteseconcibeinicialmenteconuna lon-gitudde1.930m,aunqueensuversiónﬁnalmenteproyectadaserá de1.250m.Elproyectoyconstruccióndeldiqueseabordaenvarias fases,delascualesla1.a_fase_es_objeto_del_presente_artículo, Pro-yectoConstructivoNuevoDiquedePoniente(1.a_fase)_puerto_de Almería[1],ysuejecuciónsehacompletadoenelmesdejuliode 2015.

2. Estudiospreviosytrabajosdecampo

2.1. Longitudyorientacióndeldique.Estudiosdeagitación

Afindeestablecerlaconfiguracióndelfuturodique,en posi-ción,orientaciónylongitud,sellevaronacabodiversostrabajos estudiandosuinfluenciayeficaciasobrelaszonasquequedarán abrigadas,asícomolasposiblesconsecuenciasdesuconstrucción (resonancia enlanuevadársena,entre otras).Destaca entrelos estudiosrealizadoseldesarrolladoporDelfHydraulicsenela ño 2008(Almería PortExtension. MooredshipsScale ModelTests. Deltares-DelfHydraulics,[2]),enelqueseanalizaron3 configu-racionesenplantaparalaobra,llevandoacaboensayosenmodelo físicoparaelanálisisdelaagitaciónenelinteriordeláreaabrigaday estudiodebuqueamarrado(buquesPanamaxyPost-Panamax).La figura3muestralasconfiguracionesanalizadasylasconclusiones alcanzadas.

Lastresconﬁguracionesenplantaseestudiaronenmodelofísico aescalareducida,buscandofundamentalmentecomprobarquelos movimientosinducidosenlosbuquesatracadosnosuperasenlos límitesaceptables.Seestablecieroncomoresultadodelestudiolos tiemposdenooperatividad,comprobándoseinferioresaloslímites deﬁnidosenlaROM3.1-99[3].

Comoconclusióndelestudiosedecidióproyectarundiquecon alineaciónsensiblementeoblicuaalmuelledePechina(formando 9,5◦conelmismo),a350mdelmismoensupuntomáscercano, permitiendoasíeliminarlanecesidaddelcontradique.Seoptópor unatipologíadediquevertical,formadomediantecajonesenlos que,siguiendolasrecomendacionesdelestudio,seasumióla nece-sidaddeincorporarcámarasantirreﬂejantesensuladodársena.

2.2. Campa˜nageotécnica

A fin de caracterizar el terreno en la zona de proyecto, se planificó y desarrolló una campa ña geotécnica que, por moti-vosoperativos,quedódivididaendosfases(GeotechnicalReport. InvestigationData.HarbourExtensionPhaseI&II.Almería,Espa ña,

[4]).

Enelmesdemarzode2009comenzaronlostrabajos geotécni-cos,consistiendoestosenlarealizaciónde11piezoconos(CPT)en lafuturaplantadeldiqueexento(ﬁg.4).Paralaejecucióndeesta partedelostrabajosseempleóelbuqueoceanográﬁcoM/V BAVE-NIT,medianteelcualserealizaronensayostipoCPTconmedición depresióndeporos,alternándoseconperforacionesarotacióny tomademuestras.Elpropiobuqueestabaequipadoconlaboratorio abordo,loquefacilitólarealizacióndeensayosdecaracterización (humedadesydensidades)yresistencia(Vanetestyresistenciaa compresiónsimple).

(3)

Figura2. EvoluciónyplaniﬁcaciónpuertodeAlmería.

Elbuqueoceanográﬁcopresentabalalimitacióndenopoder tra-bajarencaladosinferioresa20m,porloqueenlascercaníasdel muelledePechinaseempleó,yaenunasegundafasedecampa ˜naa fechamayode2009,unaplataformadepatasautopropoulsada.Los trabajosenglobadosenestasegundafaseconsistieronenla rea-lizaciónde10SPTcadametro,alternándoseconperforacionesa rotaciónconextraccióndetestigo.

Comoresultadodelasinvestigacionesgeotécnicasseelaboró unperﬁlgeotécnicodecálculoformadoensumayorpartepor are-nascondiferentesdensidadesycompacidades,depositadassobre arenaslimosasygravasarenosas.

3. Proyectodelnuevodiquedeponiente

3.1. Descripcióndelasolución

Elnuevodiqueseproyectaformadopor9cajonesde hormi-gónarmado,quequedaránfondeadosadiferentescotasconelﬁn dereducirelespesordelabanquetalomáximoposible, adaptán-dolaalabatimetría.Sedeﬁneasíunabanquetaescalonadaqueda

lugara4cajonestipodepuntal23,24,26y28m(cotade cimen-tación-21,-22,-24y-26).Elrestodelageometríaesidénticapara todosloscajones:45,10mdeesloray21mdemanga(10celdasen longitudinaly5entransversal).

Afindeconseguirunosnivelesdeagitaciónadecuadosenla nuevadársena,seproyectaroncámarasantirreflejanteshastala cota-2,50ocupandolasdosprimerasfilasdeceldasladopuerto (anchodecámarade 7,98m).Enlospuntoscorrespondientes a defensasseproyectóunfaldón hastacota+0,50,que ciega par-cialmentelasranurasexterioresdelascámaras.Ladisposiciónde celdasantirreflejantesobligóapreverlaejecucióndelavigacantil medianteprelosasylosainsitu.Asimismo,sepreviólacolocación detubosdePVCcomunicandolascámarasconelexterior,deforma que noquedaraaire ocluidoen elinterior que pudieragenerar sobrepresiones.Lasceldasdeloscajonesserellenaránconmaterial granularprocedentedeundragadoespecíficamenterealizadopara talfin.

Loscajonesquedaránfondeadossobrebanquetaformadapor escollerade100-300kg,protegidaenladomarporunmantode doscapasdeescollerade2-3t,ybloquedeguardaalpiedelos

(4)

Layout 1: configuración original

Layout 2: dique oblicuo

Layout 3: dique oblicuo y martillo

Se elimina el contradique, combatiendo la mayor exposición disminuyendo el ancho de dársena y plateando el dique exento oblicuo, y no paralelo, respecto del Muelle de Pechina. La solución presenta las siguientes características: Dique exento de 600 m de longitud. Dársena de 700 m de anchura. Máximo tiempo de inoperatividad: Atraque panamax: 210 h/año

Esta configuración plantea posible ampliación de la opción 2, prolongando el dique e incluyendo contradique. La solución presenta las siguientes características: Dique exento de 1.028 m de longitud. Dársena de 700 m de anchura. Martillo de 220 m.

Anchura en bocana de 265 m. Máximo tiempo de inoperatividad: atraque panamax: 33 h/año Atraque post-panamax: 20 h/año Desarrollo completo de la ampliación (excepto rellenos), presentando las siguientes características:

Dique exento de 860 m de longitud. Muelle de 763 m.

Contradique de 360 m de longitud. Dársena de 720 m de anchura. Máximo tiempo de inoperatividad: Atraque panamax: 210 h/año Atraque post-panamax: 195 h/año

Figura3.Conﬁguracionesanalizadasenmodelofísico.

cajones.Losbloquesdeguardaprocederándeldesmantelamiento delmuelleauxiliardel puerto deAlmería. Lasección tipo pro-yectadaquedarematadaporunespaldóndehormigónenmasa coronadoalacota+7,yunavigacantildehormigónarmadaenel ladodársenacoronadaacota+4(ﬁg.5).

3.2. Determinacióndelosmétodosdeveriﬁcación

Siguiendolametodología dedise ˜nopara obrasde abrigode laROM1.0-09[5]),sedeterminaronenprimerlugarelíndicede repercusióneconómica(IRE)yelíndicede repercusiónsocialy ambiental(ISA),pudiendoactualmenteseguirsedosvíasparaello: elprocedimientorecogidoenlaROM0.0[5],obienacudiralas ﬁguras2.2.33y2.2.34delaROM1.0-09[5].

Unavezdefinidoslosdosíndices,seestablecieronlosmétodos deverificaciónaseguirparaeldise ñodelanuevaobradeabrigo empleandolatabla1.

Enlatabla1elnúmeroentrecorchetesindicaelmétodode

veri-ficación:[2]:métododelcoeficientedeseguridadglobal(nivelI); [3]:métododeloscoeficientesparciales(nivelI);[4]:métodosde nivelII;y[5]:métodosdenivelIII.Paraelcasodelnuevodique

deponientesedefinieronunIREalto(r3)yunISAno significa-tivo(s1),porloquesedesarrollaronverificacionesdelaseguridad mediantemétodosdenivelI,conmétododecoeficientes parcia-les,ynivelIII, conmétodosprobabilísticos.Se comentanenlos siguientesapartadoslasconsideracionesmásrelevantesparacada caso.

3.3. MétodosdenivelI

Porlapropianaturalezadelaobra,undiquedeabrigo,elsuceso oleajeresultadeterminanteeneldise ˜no.Porotraparte,alquedar ubicadoeldiqueenunazonadeimportanteriesgosísmico,comoes Tabla1

MétodosdeveriﬁcaciónenfuncióndeIREeISA

IRE Nosigniﬁcativo Bajo Alto Muyalto

Bajo [1] [2] [2]y[3]o[4] [2]y[3]o[4]

Medio [2] [2] [2]y[3]o[4] [2]y[3]o[4]

Alto [2]y[3]o[4] [2]y[3]o[4] [2]y[3]o[4] [2]y[3]o[4] Fuente:ROM1.0-09[4].

(5)

Figura4.Campa ˜nasgeotécnicas.

Almería,tambiénelsucesosismoseconsideracríticoeneldise ˜no. Setratadesucesosestadísticamenteindependientes,deformaque seanalizacadaunoporseparadoynoseconsideraprobablesu ocurrenciasimultánea(únicamenteenelcasodesismocon epi-centroenelmarpodríapensarseensucesossimultáneos,peroesta zonanoessusceptibledesufrirtsunamiatendiendoalapartado 4.6.2.4ROM2.0-11[7]).

Aﬁndeanalizarcadasucesoporseparado,seelaboróelárbol falloquesepresentaacontinuación,diferenciandolosdossucesos principales(oleajeysismo),asícomoelfallodecadaunadelas partesdelaobra(cimiento,cuerpocentralysuperestructura)ylos modosdefalloaconsiderarsiguiendoROM0.5-05[8](vuelco, des-lizamiento,hundimiento,vuelcoplásticoypérdidadeestabilidad global).

Encuantoal sucesooleaje,para la veriﬁcacióndela seguri-dadfrentealosdiferentesmodosdefalloseoptópordise ˜narel nuevodiqueporelmétodoestándardelaROM0,5-05,segúnel

cualsedefinierondoscombinaciones:presentacióndeunoleaje de50a ñosdeperíododeretorno,queseconsideracombinación fundamental,ypresentacióndeunoleajede500a ñosdeperíodo deretorno,queseconsideracombinaciónaccidental.Enestecaso loscoeficientesdeseguridadexigidosfueronlosestablecidoscon caráctergeneral,esdecirlosconsignadosenlatabla4.7.2delaROM 0,5-05[8].

Encuantoalsucesosismo,sesiguiólaNCSE-02[9]parala deter-minacióndelasaceleracioneshorizontalyvertical,considerándose aceleraciónsísmicabásicadevalor0,14.g,correspondientea500 a ˜nosdeperíododeretorno.

Lasconsideracionesanterioresseconcretanenlaconsideración detrescondicionesdeproyecto(CP):

•CPcondicionesextremas poroleaje extremo,considerando la presentación de un oleaje correspondiente a un período de retornode50a ˜nos.

(6)

•CPcondicionesexcepcionalesporoleajeextraordinario, conside-randolapresentacióndeunoleajecorrespondienteaunperíodo deretornode500a ˜nos.

•CPcondicionesexcepcionalesporsismoextraordinario, conside-randolapresentacióndeunsismocorrespondienteaunperíodo deretornode500a ˜nos.

Esteproyectopresentólasingularidaddepreveruncambioen lanaturalezadelaobra,comoconsecuenciadehipotéticasfuturas obrasenelpuerto.Conservandolanuevadársenageneradaentre elmuelledePechinayelnuevodique,eldise ˜notuvoencuenta laposibleconstruccióndeunanuevaexplanadahaciaelexterior deloscajonesdeldique,esdecirrellenandoenelladomar.Esta nuevaexplanada protegeríalos cajones dela accióndeloleaje, pasandoestosacomportarsecomounaobradeatraqueyamarre. Enconsecuencia,alpasaratratarsedeunmuelle,las comproba-cionesconsistieronenlaaplicacióndirectadelaROM2.0-11[7], segúnlacualsediferenciaronlassiguientescondicionesdetrabajo (CT).

•CT1condicionesoperativas. •CT2condicionesextremas.

•CT3,1condicionesexcepcionales,enestecasoporoleajede carác-terextraordinario.

•CT3,31yCT3,32condicionesexcepcionalesporsismo(extremal yextraordinario).

Alestaresteartículoorientadoalametodologíadedise ñode unaobradeabrigo,noseincluyeelanálisisdelametodologíade dise ñodelaROM2.0-11[7],correspondienteaobrasdeatraque yamarre.Noobstante,síseconsideraespecialmenteinteresante destacarqueeldise ñocomomuelleresultósermásrestrictivoen estecasoqueconsiderarlaobraactuandoúnicamentecomodique. Estosedebefundamentalmenteaque,porunlado,loscoeficientes deseguridadparamuellesdegravedadsonmásrestrictivosquelos dediquesverticalesparalosmismosmodosdefallo(comparativa entretabla4.2.1ytabla4.7.2deROM0.5-05[8]),yporotraparte, aquelahipótesissísmicaencasodeexistirrellenostrasdosando loscajonesresultaenmuchasocasionesmásdesfavorablequeel oleajeextraordinariosinsismo.

Volviendo a las consideraciones realizadas para dise ño del dique,paraladefinicióndeloleajedecálculo encadacondición deproyectoseconsiderarondatosDOW,apartirdeloscualesse definieronlosoleajesdecálculoparacondicióndeproyecto.

Elrestodeagentesclimáticos,esdecirvientoymareaeneste caso,seconsideraronagentesclimáticosnopredominantes,siendo siemprepredominanteeloleaje.Dadoquealafechaderedacción delproyectonosedisponíadedirectricesparaladeterminaciónde losvaloresdelasvariablesdeestadodelosagentesclimáticosno predominantesparaelcasodeobrasdeabrigo,seacudióalaROM 2.0-11[7],concretamentealatabla4.6.2.2,realizándoseuna analo-gíaentrelascondicionesdeproyectoparaeldiqueylascondiciones detrabajodelasobrasdeatraqueyamarre.

•CT2deROM2.0-11[7]corresponderíaconlascondicionesde proyectoextremasporoleajede50a ˜nosenelcasodelnuevo dique.

•CT3,1deROM2.0-11[7]corresponderíaconlascondicionesde proyectoexcepcionalesporoleajede 500a ˜nosen elcaso del nuevodique.

•CT3,32deROM 2.0-11[7]correspondería conlascondiciones deproyectoexcepcionalesporsismode500a ˜nosenelcasodel nuevodique.

Losnivelesdelmaraconsiderarenlosdiferentescálculosse deﬁnieronapartirdedatosdelpuertodeMálaga,reﬁriéndolosal nivelmediodelmarenAlicante,yteniendoencuentaqueesteestá 18cmporencimadelcerodelpuertodeAlmería.

Paraladeﬁnicióndelavelocidaddelvientocondiciónde pro-yectosesiguiólametodologíadelaROM0,4-95[10],yempleando latabla4.6.2.2delaROM2.0-11[7].

Ladefinicióndelascondicionesdeproyectosecompletaconla determinacióndelrestodeagentesdeusoyexplotación (sobrecar-gas,grúa,etc).Latabla2muestraladefinicióndecadacondición deproyecto(fig.6).

3.3.1. ResultadosnivelI

Lastablas3y4muestranlosresultadosobtenidosparalos

dife-rentesmodosdefallo,parahipótesisdecresta.

3.4. MétodosdenivelIII

ElnivelIsereﬁereamétodosdeterministasy semiprobabilis-tas,queutilizancoeﬁcientesdeseguridad.LosmétodosdenivelIII correspondenalmodeladoprobabilistadelconjuntodeaccionesy respuestasdelaobraparacalcularlaprobabilidaddefalloconjunta lacualdeberáserinferioralarequerida.

LosmétodosdenivelIII,talcomosepresentanenlaROM0.0 [6],proponenelmodeladodeladistribuciónconjuntadelas accio-nesaleatoriasqueafectenalproyecto,ydelasrespuestas,también aleatorias,delaobra.Elpropósitodeestemodeloeselcálculode laprobabilidaddefallosegúncadamododefallo,asícomoel cál-culodelaprobabilidaddefalloconjuntadelaestructura.Laﬁgura7 esquematizalasituación.

Eleje deabscisas representa las variables que describenlas accionesexternasaleatorias,yelejedeordenadaslasvariablesque describenlaresistenciadelsistema.Eneseplanodebeestablecerse ladistribuciónconjuntadeaccionesyreaccionesqueexigeeldise ño denivelIIIyque,enlafigura,seharepresentadomedianteunas curvasdenivel.Elfallopuededescribirseporlaregióndondelas acciones,ocargas,seanmayoresquelaresistencia(zonapordebajo delalíneadiagonalenlafiguraanterior).Laprobabilidaddefallo puedeobtenerseporintegracióndeladensidadconjuntaenesa región.

LadiﬁcultadmayorenlautilizacióndelosmétodosdenivelIII correspondealamodelacióndeladistribuciónconjuntade accio-nesyrespuestasaleatoriasyladeterminacióndelaregióndefallo

Dique + NCSE-02 → 0,14.g

Cimiento

Suceso oleaje

Pfallo conjunta = 0,10

Cuerpo central Superestr. Vuelco Deslizamiento hundimiento V Plastico Est. Global Cimiento Suceso sismo

Cuerpo central Superestr. Vuelco

Deslizamiento hundimiento V Plastico Est. Global

(7)

Tabla 2 Definición de condiciones de proyecto Agente predominante Agente no predominante Sobrecargas Agente TR Valor adoptado Agente Valor característico Valor adoptado Operación Tiro Grúa C. extremas Oleaje 50 a ños Hs = 3,31 m Tp = 10 s Marea TR = 5 a ños NA: +0,89 NB: − 0,57 1,50 t/m 2(100% tiro nominal) 8 t/m Grúa movilidad restringida en posición más desfavorable C. excepcionales por oleaje extraordinario Oleaje 500 a ños Hs = 5,69 m Tp = 12 s Marea 85% No excedencia reg. medio NA: +0,49 NB: − 0,13 1,20 t/m 2(80% valor nominal) 2,3 t/m C. excepcionales por sismo extraordinario Sismo 500 a ños ah = 0,064. G av = 0,032. G Oleaje 50% Reg. medio Hs = 0,75 m Tp = 8 s 1,20 t/m 2(80% valor nominal) 0,6 t/m Marea 50% Reg. medio NA: +0,42 NB: − 0,06 Tabla3

ResultadosnivelI(modosdefallovuelcoydeslizamiento)

Fv Fd Condicionesextremas Nivelalto 2,76 3,32 Nivelbajo 2,98 3,43 MínimoROM - 1,1 Fv Fd

Condicionesexcepcionalesola

Nivelalto 2,2 2,16

Nivelbajo 2,25 2,18

MínimoROM - 1

Fv Fd

Condicionesexcepcionalessismo

Nivelalto 3,69 2,9

Tabla4

ResultadosnivelI(modosdefallohundimiento,vuelcoplásticoyestabilidadglobal)

Fh Fvp FEG

Condicionesextremas

Nivelalto 1,35 1,32 2,13

MínimoROM 1,0 1 1,1

(yamayoradopor1,5) (yamayoradopor1,2)

Fh Fvp FEG

Condicionesexcepcionalesola

Nivelalto 1,1 1,06 1,73

MínimoROM 1,0 1 1

Fh Fvp FEG

Condicionesexcepcionalessismo

Nivelalto 1,3 1,36 1,9

MínimoROM 1,0 1 1,0

(mediantelasllamadasecuacionesdeveriﬁcación)enelespaciode todasestasvariables.

Sepuedenclasiﬁcarlasvariablesendosgrupos:lasque

depen-den de lasaccionesexternas, pero node la obraen sí misma;

yaquellasotrasdelasque,ﬁjadalaacciónexterna,dependela respuestadelsistema.Ladistribucióndeprobabilidaddela res-puesta,condicionadaacada acciónexterna,parecemásfácilde modelarqueladistribuciónconjunta.Además,lasacciones exter-nasquesonmuchasvecesclimático-meteorológicas(oleaje,viento,

Fallo

Accion

Resistencia

(8)

Figura8.Régimenextremalescalardeloleaje.

mareas,corrientes)seestudianmáscómodamentedesligadasde

susefectossobreestructuras.Enestascondicionesladistribución conjuntadetodaslasvariablessepuedeexpresarsimbólicamente como:

Estaexpresiónsebasaenladeﬁnicióndeprobabilidadcondicional. Sehaidentiﬁcadolaprobabilidadmarginaldelasacciones exter-nasconelconceptodepeligrosidad,mientrasquelavulnerabilidad eslaprobabilidaddelasrespuestascondicionadasalasacciones externas.

Ladescomposicióndeladistribuciónconjuntaenpeligrosidady vulnerabilidadfacilitatambiénelcálculodelaprobabilidaddefallo. Seharepresentadoesecálculoenlaﬁguraanteriormenteincluida, rayandoeláreabajoladensidadcondicional(vulnerabilidad)para unvalorconcretodelaacciónexterna.Obviamente,esmásfácil obtenerelvalordelaprobabilidaddefalloparacadaacciónexterna queladensidadconjuntadeaccionesyreacciones.Unavezse dis-ponedelasprobabilidadesdefallocondicionadas,bastarealizarun promedioponderadodelasmismas,segúnindiquelapeligrosidad (teoremadelaprobabilidadtotal),parahallarlaprobabilidadde fallodeseada.

Lametodologíaexplicadahastaahoraesaplicableparacalcular laprobabilidaddefallopormétodosprobabilísticostantoasociada aloleajecomoalsismo.SieneloleajeseanalizanparejasHs-Tp,en elsismoseempleacomovariablealeatorialaaceleraciónsísmica básica.

3.4.1. Peligrosidad

3.4.1.1. Peligrosidaddeloleaje. Enrelaciónconeloleaje,la descrip-cióndelapeligrosidaddelazonaquedacaracterizadamediantelas siguientesdistribuciones:

•Régimenextremalescalardeloleaje(datosDOW):medianteel ajustedelosmáximostemporalesregistradosenlazonaauna distribucióndeWeibull.Enlaﬁgura8sepresentaelrégimen extremalescalarestimado,querelacionalaalturadeolaconel períododeretorno.

•DistribucióncondicionadadeTpaHs:sehaconsideradoqueesta distribuciónesnormal,conparámetrosquevaríanenfunciónde laalturadeolasigniﬁcante.Enlaﬁgura9sepresentala distribu-ciónconjuntaHs-Tp.Lalíneaamarillamuestralaevolucióndel parámetro«media»delmodelonormalenfuncióndelaalturade

eta = Hm0 Conditional model 17,0 15,0 13,0 11,0 9,0 7,0 5,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0 11,0 12,0 13,0 T a u = Tp

Figura9.DistribucióncondicionadadeTpaHs.

ola,mientrasquelasotrasdoslíneasproporcionaninformación sobreladispersióndelmismo.

•Modelodeocurrenciadetemporaleseneltiempo:seha conside-radoquelostemporalesocurreneneltiempocomounprocesode Poisson.Elnúmeromediodetemporalesextremosconsiderados hasidode0,43temporales/a ˜no.

3.4.1.2. Peligrosidaddesismo. Paraladeterminacióndela acelera-ciónsísmicabásicaasociadaaunperíododeretornoT(ab,T),distinto de500a ˜nos,seemplealaexpresiónsiguiente(apartado4.6.2.4de laROM2.0-11[7]),querelacionalavariableaceleraciónbásicacon elperíododeretornoenlazonadeAlmería.

ab,T=ab

_T 500

1

_⁄

₂_,₇ =0.14g

_T 500

1

_⁄

₂_,₇

Estopermiteobtenerlagráﬁcadelaﬁgura10,querelacionala aceleraciónsísmicabásica,ab,conelperíododeretorno.

Apartirdeestaexpresiónessencillocalcularlafunciónde den-sidaddelaaceleraciónbásicaquesuperaunumbraldado,u0.Una vezﬁjadoesteumbral,u0,elparámetroquemodelaelprocesode Poissondeocurrenciadesismoseneltiempoes:

=(u0)=₍1_u 0)

siendo(u0)elperíododeretornocorrespondientealumbralu0. Lostama ˜nosdelasaceleracionesbásicasqueexcedeneseumbralse puedencalcularsegúnlasiguienteexpresión,quepermitecalcular lafuncióndeprobabilidadacumuladadelosexcesossobreu0.

P[U<u|U>u0]=1−(u0) (u). 10.000 1.000 100 10 1 0,1 0 0,05 0,1 0,15 Aceleración básica, ab P e rí odo de retomo 0,2 0,25 0,3

(9)

Figura11.Ejemplomatrizdevulnerabilidadparavuelco.

Enelprocesodesimulacióndelossismosqueseproducenen unavidaútil,seemplearáunprocesoevaluadodePoisson,conel parámetrodescritoylafuncióndedensidaddelasaceleraciones asociadaalaanteriorfuncióndedistribución.

3.4.2. Vulnerabilidad

3.4.2.1. Vulnerabilidadfrentealoleaje. Sedebeanalizarla vulnera-bilidadparacadamododefallo,queparaundiqueverticalson: vuelcorígido,deslizamientoenelcontactocajón–banqueta, hun-dimiento,falloporpérdidadeestabilidadglobaldelconjunto,y estabilidadhidráulicadelaberma(solooleaje).

3.4.2.1.1. Ecuacionesdeverificación. Paracadamododefallo seestableceunaecuacióndeverificación,formadaporunconjunto detérminosquepuedenordenarseenfavorables,que contribu-yenaquenoseproduzcaelfallo,ydesfavorables,queprovocano inducenalfallo.LaROM0.0[6]proporcionadosmanerasde estable-cerlaecuacióndeverificación:coeficientedeseguridad(cociente entretérminosfavorablesydesfavorables),omargendeseguridad (diferenciaentrelostérminosfavorablesydesfavorables).

Losvaloresdelostérminosdelaecuaciónsedeterminanapartir desusrespectivosmodelosdeprobabilidadenlafaseanalizada, calculadosengeneralapartirdelosmodelosdeprobabilidadde losparámetrosyagentes,ysonunresultadodelpropioproceso deresolucióndelaecuación.Loscoeﬁcientesglobalesyparciales, queponderanlasaccionesylasresistenciasparacadaunodelos modosserántodosellosigualalaunidad.Además,paraquenose produzcafalloesnecesarioqueelcoeﬁcientedeseguridad,quees elcocienteentretérminosfavorablesydesfavorables,seamayor quelaunidad.

3.4.2.1.2. Análisisdelavulnerabilidad. Comosehase ñalado,la vulnerabilidaddelaestructuraproporcionainformaciónsobresu comportamientoparadiferentesaccionesysedebedescribir inde-pendientementedeloleajeexistenteenlazona.Sehadeterminado unamatrizdevulnerabilidadparacadamododefallo,calculando losresultadosdelaecuacióndeverificación(paralosmodosde fallodevuelco,deslizamiento,hundimientoyestabilidadglobal),y elpesodelaescolleranecesario(paraelmododefallode estabi-lidadhidráulicadelaberma),paraunrangodevaloresdeHsyTp suficientementeampliocomoparacubrirlavariabilidadexistente deestasvariablesenlazonadeproyecto.

Loslímitesdelamatrizsedebentomardeformaquecualquier oleajequesepuedadarenlarealidadestérepresentadoenlamatriz devulnerabilidad.Sehandescartadolosoleajesque,porcriterios

justiﬁcadosnopuedenproducirse.Enesteelrangodevaloresde lasvariablesHsyTputilizadosparadeterminarlavulnerabilidad hasidoHs(máx.)=15m;Hs(mín.)=2m;Tp(rango)=6-25s.

Elvalorde losintervalos yrangos sedeﬁne deforma itera-tivaenfuncióndelosresultados.SecomienzaconHs=0,50m yTp=0,50syenelcasodequefueranecesario,se incrementa-ríaelnúmerodesimulacionesparaobtenerunosresultadosmás precisos.

Esteanálisisserealizaparatodoslosmodosdefallo,tantopara crestaenpleamarcomoparasenoenbajamar(situacionesmás desfavorables).Seobtienenlasresultantesdefuerzashorizontales yverticales,asícomomomentosvolcadoresyestabilizadores.Con estosresultadosseanalizaelmododefalloencuestión.Se constru-yenlasmatricesdevulnerabilidadcontodosloscasosanalizados paracadamododefallo.

Losresultadossepresentanentablasenlasqueelejede abs-cisasrepresentalaalturadeolasignificanteyelejedeordenadas representaelperiododepico,identificandoencadacasodóndese produceelfallo.Debidoaquelosparámetrosquedescribeneldique sehanconsideradodeterministas,paracadapardevaloresHs-Tp elresultadoseráquelaprobabilidaddefalloes0sinofalla,y1si falla.Deestaforma,seidentificalalínealímiteentrefallo/nofallo.

Enlaﬁgura11semuestracomoejemplolamatrizde

vulne-rabilidaddelmododefallodevuelcorígido,dondelosvaloresse hanobtenidodirectamenteapartirdelaecuacióndeverificación. Aunquedebidoaltama ñodelamatrizylaresolucióndelafigura noesposibleapreciarcadaunodeloscoeficientesasociadosacada pardevaloresHs-Tp,síresultaposibleapreciarlalíneaque deli-mitalaregióndefallo(pasodecoloresverdearojo),queresultade granimportancia.Elprocedimientoyresultadossonanálogospara elmododefallodedeslizamiento.

Paralosmodosdefallodehundimientoyestabilidadglobal, sedesarrollaparacadaparejaHs-Tp(conlosresultadosdeancho eﬁcaz,inclinacióndelacargarepartidayvalordelamisma)un cál-culomediantemétododeequilibriolímite(programaGEO-SLOPE). Seconstruyelacorrespondientematrizdevulnerabilidadconlos resultadosobtenidosparatodaslasparejasHs-Tp.Enestosmodos defallo tambiénse considerafallo siel coeﬁciente obtenidoes inferioralaunidad.

Paraelmododefallodeestabilidadhidráulicadelabermase haconsideradolaformulacióndeTanimotoincluidaenelCoastal Engineering Manual [11]. Para cada pareja Hs-Tp se calcula el pesodelaescolleranecesaria,determinandosiesmayoromenor

(10)

Fhundimiento 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 0,000 0,050 0,100 0,150 0,000 0,200 0,400 0,600 0,800 1.000 1.200 1.400 0,200 0,250 0,300 a_hor iz a_b / g

Figura12.Ejemplomatrizdevulnerabilidadparahundimientoconsismo.

que la previstacomo resultadodel nivel I(eneste caso 2,5 t), considerándosefalloonofallorespectivamente.

Lacomparacióndelasmatricesdevulnerabilidadobtenidasen estecasopermitealcanzarlassiguientesconclusiones:

•Elmododefallodehundimientoeselquepresentamayor pro-babilidaddeproducirse.

•TodoslosparesdevaloresHs-Tpqueproducenfallopor estabili-dadglobal,tambiénproducenfalloporvuelco.

•Lasmatrices devulnerabilidad devuelco ydeslizamientoson bastanteparecidas.

•Todos los valores que producen fallo por deslizamiento y/o vuelco,tambiénproducenfalloporhundimiento.

•Siemprequeseproduceunfalloporestabilidadhidráulicadela bermatambiénlohaceporhundimiento.

•Portodoloanterior,enestecasolaprobabilidaddefalloconjunta coincideconlaprobabilidaddehundimiento.

3.4.2.2. Vulnerabilidadfrentealsismo. Aligualqueenelcasodel oleaje,loslímitesdelamatrizdevulnerabilidadsedebentomar deformaquecualquiersismoquesepuedadarenlarealidadesté representadoenlamatrizdevulnerabilidad.Laaceleraciónsísmica básicaparaperíododeretornode500a ˜nosenAlmeríaes,segúnla NCSE-02[9],0,14g.Elmáximovalorenelterritorioespa ˜nol,según esanorma,es0,24.g.Porestemotivo,elrangodevalorespara deter-minarlavulnerabilidadhasido:máximaaceleraciónbásica0,31.g; mínimaaceleraciónbásica:0,02.g.Elvalordelosintervalosquese aplicanaestasaceleracioneses0,005m/s2_.

Sehancalculadolasmatricesdevulnerabilidadparacadauno delosmodosdefalloquesepuedendareneldique.Laﬁgura12 muestracomoejemplolamatrizdevulnerabilidadparael hundi-mientoconsismo,enpleamar(sereduceenestecasoaunvector, yaquesoloseconsideraunaúnicavariablealeatoria).

3.4.3. Probabilidaddefallo

3.4.3.1. Probabilidaddefalloparaeloleaje. Elprocedimientopara calcularlasprobabilidadesdefallodelosdiferentesmodosdefallo consistióen:

•SimulaciónmedianteelmétododeMontecarlodelos tempora-lesquepuedenincidirsobreeldiqueverticalenmvidasútiles, siguiendoparaellolossiguientespasos:

◦Utilizandounmodeloexponencial,sehancalculadolostiempos deocurrenciadevariostemporaleshastaquelasumadeesos tiemposseasuperioralavidaútildelaestructura(50a ˜nos).De estaformasedeterminaelnúmerodetemporales,ni,enlavida

útil.Enlaﬁgura13semuestraelhistogramaconelnúmerode temporalesconsideradosentodaslasvidasútilessimuladas.

N.º temporales

N.º de temporales simulados en la vida útil = 50 años

Densidad 0 0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 10 20 30 40 50

Figura13.Histogramadenúmerodetemporalesconsiderados.

◦Paracadaunodelostemporales,sehasimuladounvalorde HsutilizandoladistribucióndeWeibullquecaracterizael régi-menextremalescalar.Enlaﬁgura14sepresentalafunciónde distribuciónacumuladadeWeibullutilizada.

◦UtilizandoladistribuciónconjuntadeHsyTp,secalculanlos parámetrosycorrespondientesaladistribuciónnormal condicionadaalvaloranteriordeHs.Definidaladistribución normal,sesimulaunvalorquedefineelperíododepico,Tp, deltemporal.Debidoaqueeldominiodeladistribución nor-malsontodoslosnúmerosreales,paraevitarqueenelproceso desimulaciónaparezcanvaloresextra ñosdeTp,queno fue-ranposibles(porejemplo:valoresnegativosoexcesivamente grandes),sehautilizadoladistribuciónnormaltruncada.De estaforma,sehalimitadoelconjuntodevaloresposiblesdeTp alintervalocentradoenelvalordecorrespondienteconun semianchode2vecesladesviacióntípica,.

◦Conestepardevalores(Hs,Tp)secalculan,mediante interpo-laciónlinealenlasmatricesdevulnerabilidad,loscoeﬁcientes deseguridaddecadaunodelosmodosdefallo.Deestaforma seobtienenlos5coeﬁcientesparaeltemporalsimulado. •Unavezanalizadoslosnitemporalesdelai-ésimavidaútil,se

calculacuálessonlosvaloresmínimosdeloscoeficientesde segu-ridaddecadamododefallo.Esteresultadoseutilizaráalfinalizar loscálculos,delasmvidasútiles,paradescribirlafunciónde den-sidaddeloscoeficientesdeseguridadmínimosenlavidaútildel dique.

◦Sielcoeﬁcientedeseguridadmínimodeunmododefalloen lavidaútilesmenorque1,entoncesseproduceesefalloenla estructura.Enelcasodelmododefalloestabilidadhidráulica delaberma,el falloseproducecuandoelpesodeescollera necesarioesmayorde2.5t.

•Finalmente, para determinarla probabilidad defallo de cada mododefallosecalculaelcocienteentre elnúmerodefallos simulados entreel número totalde vidasútilesconsideradas. A medida que aumentael número de vidasútiles simuladas, losvalores delasprobabilidadesdefallocalculadostiendena

Hs, m 0 1 2 3 4 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 F(h)= P[Hs < h]

(11)

Coeficientes de segurídad

Coeficientes de seguridad. Modo de fallo de deslizamiento

Densidad 1 2 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 3 4 5 6 7

Figura15.Histogramadecoeﬁcientesdeseguridadmínimosobtenidosenunavida útil.

convergeraloquesedenominacomoprobabilidaddefallode cadamododefallo.

•Laprobabilidaddefalloconjuntasecalculadividiendoelnúmero devidasútilesenlasquesehadadoalgúntipodefalloentreel númerototaldevidasútilessimuladas.

Ladistribucióndelasprobabilidadesadmisiblesencadamodo defallodeberealizarsevalorandoelposibleda ˜noquepueda cau-sarsufallo.Delconjunto completodemodosdefallo sedeben identiﬁcarlosqueseproducensimultáneamente,losmutuamente excluyentesylosnoexcluyentes.Encualquiercasosedebe satisfa-cerlacondicióndequelaprobabilidaddeocurrenciadecadamodo defalloseamenorquelaprobabilidadconjuntarequerida.

Losresultadosquesepresentanenlossiguientesapartadosse hanobtenidoapartirdelasimulacióndeunos200millonesde temporales,quesuponenuntotalde10millonesdevidasútiles.

Laﬁgura15presentaelhistogramaconloscoeﬁcientesde

segu-ridadmínimosenunavidaútil,obtenidosenlassimulaciones,para elmododefallodedeslizamiento(seobtieneunhistogramapara cadamododefallo).

Paraidentificarmásfácilmentecuáleslaprobabilidaddefallo asociadaacadacoeficientedeseguridad,enlafigura16semuestran diferentespercentilesde loscoeficientesde seguridadmínimos simulados.Losresultadospuedentambiénpresentarseenformade tabla.Apartirdeestainformaciónsepuedevercuálseríala proba-bilidaddefallosiseconsiderancoeficientesdeseguridaddiferentes alaunidad.

Laﬁgura17muestralaconvergenciadelaprobabilidaddefallo

amedidaqueaumentaelnúmerodevidasútilessimuladas.En todoslos casossepuede vercómoalllevar pocassimulaciones losresultadostienenimportantesvariaciones,mientrasquealir aumentandoelnúmero devidasútilessimuladaslosresultados tiendenaconverger.Altratarsedeunmétodoiterativo,elnúmero

Probablidad

Distribucion de los coeficientes de seguridad

Coeficiente de segur idad 0,00 0 1 2 3 4 0,05 0,10 Deslizamiento Vuelco Hundimiento Estabilidad global 0,15 0,20

Figura16.Percentilesdeloscoeﬁcientesdeseguridadmínimossimulados.

0e + 00 0,00000 0,00010 0,00020 0,00030 1e + 06 2e + 06 P[fallo deslizamiento] = 0,000203 3e + 06 N.º vidas útiles simuladas Probabilidad de fallo por deslizamiento

Probabilidad de f

a

llo

4e + 06 5e + 06

Figura17.Convergenciadelaprobabilidaddefallo.

desimulacionesvendráfijadoporlaprobabilidadmáspeque ñaque sequieracaracterizar,pudiendofijarseuncriteriodeconvergencia.

3.4.3.2. Probabilidad defallo para el sismo. El procedimiento de simulaciónparadeterminarlaprobabilidaddefalloenelcasode sismoeselmismoqueelutilizadoeneloleaje.

Elprocedimientoparacalcularlasprobabilidadesdefallodelos diferentesmodoshasido:

•SehasimuladomedianteelmétododeMontecarlolossismosque puedenincidirsobreeldiqueverticalenmvidasútiles.Paraello sehanseguidolossiguientespasos:

◦Utilizandounmodelo exponencial,conunparámetrodeun sismocada7,81a ˜nos(correspondienteaunaaceleraciónbásica de0,03g),sehancalculadolostiemposdeocurrenciadevarios sismoshastaque lasumadeesostiemposseasuperiorala vidaútildelaestructura(50a ˜nos).Deestaformasedetermina elnúmerodesismos,ni,enlavidaútili-ésima.Estevalores aleatorioyvaríaencadavidaútilsimulada.

◦Paracadaunodelossismos,se hasimuladoun valordeab utilizandolafuncióndedistribuciónacumuladadescritaenel apartadoanterior.

◦Conestevalor(ab)secalcula,medianteinterpolaciónlinealen lamatrizdevulnerabilidad,elcoeﬁcientedeseguridaddelfallo porhundimientoenseno.Deestaformaseobtieneel coeﬁ-cienteparaeltemporalsimulado.

•Unavezanalizadoslos,ni,sismosdelavidaútili-ésima,se cal-culacuáleselvalormínimodelcoeficientedeseguridad.Este resultadoseutilizaráalfinalizarloscálculos,delasmvidasútiles, paradescribirlafuncióndedensidaddelcoeficientedeseguridad mínimoenlavidaútildeldique.

◦Sielcoeﬁcientedeseguridadmínimodeunmododefalloen lavidaútilesmenorque1,entoncesseproduceesefalloenla estructura.

•Finalmente,paradeterminarlaprobabilidaddefallopor hundi-mientosecalculaelcocienteentreelnúmerodefallossimulados entreelnúmerototaldevidasútilesconsideradas.Amedidaque aumentaelnúmerodevidasútilessimuladas,losvaloresdelas probabilidadesdefallocalculadostiendenaconvergeraloquese denominacomoprobabilidaddeestemododefallo.

Losresultadosquesepresentanacontinuaciónsehanobtenido apartirdelasimulaciónde14millonesdesismos,quesuponenun totalde2millonesdevidasútiles.

Enlaﬁgura18sepresentaelhistogramaconloscoeﬁcientesde

seguridadmínimosenunavidaútil,obtenidosenlassimulaciones, paraelmododefalloconsiderado.

Paraidentificarmásfácilmentecuáleslaprobabilidaddefallo asociada al coeficiente de seguridad, en la figura 19 se mues-trandiferentespercentiles delcoeficientedeseguridad mínimo

(12)

Coeficientes de seguridad

Coeficientes de seguridad. Modo de fallo de hundimiento

Densidad 0,8 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8

Figura18.Histogramadecoeﬁcientesdeseguridadmínimosenunavidaútil.

Probabilidad

Distribucion de los coeficientes de seguridad

Coeficiente de segur idad 0,00 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 0,05 0,10 0,15 Hundimiento 0,20

Figura19. Percentilesdelcoeﬁcientedeseguridadmínimosimulado.

simulado.Lamismainformaciónpuedepresentarseenformade tabla(tabla5).

Laconvergenciadelasimulaciónparadeterminarla probabi-lidaddefalloamedidaqueaumentaelnúmerodevidasútileses bastanterápidayparaunas500.000vidasútiles,laprobabilidadde falloconvergea0,0258.

3.4.3.3. Probabilidad defalloconjuntaparaoleaje ysismo. El cál-culodelaprobabilidadconjuntadeldiqueteniendoencuentalas accionesdeoleajeextremo(S1)ysismo(S2)secalculacomo: P[S1∪Ss]=P[S1]+P[Ss]−P[S1∩Ss]

Porlotanto,laprobabilidaddefalloconjuntadelaestructura seráde0.0353.

Tabla5

Probabilidadesdefalloparacadamododefallo

Mododefallo Probabilidaddefallo

Deslizamiento 2,04E-04

Vuelco 2,24E-04

Hundimiento 9,76E-03

Estabilidadglobal 1,15E-05

Estabilidadhidráulica 8,00E-06

3.4.4. Resultados

Lasprobabilidadesdefalloobtenidas,mediantesimulación esta-dística, paracadaunode losmodosdefalloasociadosaloleaje son:

Laprobabilidaddefalloconjuntaparaeloleajecoincideconla probabilidaddefallodelhundimiento,yaquelaprobabilidadde fallodeestabilidadhidráulicadelabermaesmuybaja.

Laprobabilidaddefalloparaelsismocoincideconla probabili-daddefallodelhundimiento;yaqueenelanálisisdevulnerabilidad delaestructura,enelrestodemodosdefallo,nosedetectaban casosconcoeﬁcientesdeseguridadinferioresa1enelintervalode análisisutilizado.Laprobabilidaddefalloconjuntaparaelsismo hasidode0,0258.

Laprobabilidaddefalloconjuntaparaoleajeysismohasidode 0,0353,queesmenoralaexigidaenlaROM.

4. Construccióndelnuevoniquedeponiente(1.a_fase)

Lalicitación delasobrasdeconstruccióndelnuevodiquese llevóacaboenelveranode2013,comenzandolasobrasenenero de2014.Laobraseadjudicóconproyectovarianteenelquese consideraroncajonesdeunaesloraligeramentesuperioralosdel proyectobase(seconservamangaenfuste,21m,yanchoenla base,22m),alcanzandolos46,20m,eincrementandolalongitud total deldique en 10m(416,69m).Por otra parte, lascámaras antirreflejantesdise ñadasenelproyectovariantepresentaronuna anchuraligeramentemayorqueenelproyectobase,repercutiendo enunaciertamejoradecaraalaoperatividad.Elrestodeldise ño semantuvorespectoalproyectobase.

Lafabricacióndeloscajonesse llevóa caboenelpuertode Escombreras,en Cartagena (Murcia),entre los mesesdeabril y

agostode2014,completándoseelfondeodelosmismos,previo

remolquedesdeEscombrerasaAlmería,entrelosmesesdemayo

yseptiembrede2014.

Laﬁgura20muestraelestadodelasobrasafechamayode2015,

apreciándoselamayorpartedeloselementosdeinterés proyecta-dos,teniendoencuenta,además,elcarácterdediqueexento.

(13)

Figura21.Ejecuciónranurasdecámarasantirreﬂejantes.

Enlaﬁgura21seaprecialaformacióndelascámaras

antirre-flejantes,cuyaimportanciafrentealareduccióndelcoeficientede agitaciónenelinteriordeláreaabrigadahasidose ñalada anterior-mente.Setratódeunaejecucióninsitu,mediantecorteconhilode diamante.

Enlaactualidadeldiqueseencuentraenservicio.

5. Conclusiones

Elartículopresentalastresfasesprincipalesdeplanificación, dise ñoyconstruccióndeunainfraestructurasingularcomoesel nuevodiquedeponientedelpuertodeAlmería.Desdeelpunto devistadelaplanificación,elnuevodiquedeponientesuponeun pasomásenelcrecimientodelpuertodeAlmería,ydacomienzoa laetapafinaldelplandeampliacióniniciadohacemásde15a ños. Porsunaturaleza,sufuncióncomoprotecciónfrentealoleaje,las dimensionesdeloscajonesqueloconstituyeny,sobretodo,por sucarácterexento,elnuevodiquesuponeunhitoimportanteenla historiadelpuertodeAlmería.Setratadeunelementosingularpor supropiaconfiguración,yaquenoquedaconectadoatierrafirme, perotambiénloesdesdeunenfoquequenoseapreciaasimple vista,yqueresideenlosprocedimientosempleadosensudise ño. Lametodologíaseguidapara elproyectodelnuevo diquede poniente,desarrolladayempleadaporprimeravezenla verifica-cióndeldiquedeLaEsfingeconmétodosdenivelIII[12],permite caracterizarladistribuciónconjuntadelasaccionesylas respues-tasaleatoriasdelaestructuradeformaseparada.Así,sedescribe deformaindependientelapeligrosidaddelasaccionesyla vul-nerabilidaddelaestructura,entendiendocomotallaprobabilidad deocurrenciadelostiposdefalloquepuedesufrireldique con-dicionadosadiferentesacciones.De estaforma, porunladose simplificanlosmodelosyloscálculosrequeridosparaestimarlosy, porotro,seobtieneunainformaciónmuyvaliosadecaraaconocer elcomportamientodelaestructura.

Lasprincipales variablesque inﬂuyen enel comportamiento deldique,yquepresentanincertidumbre,setratancomo varia-blesaleatorias.Porello,lasprobabilidadesdefalloasociadasacada unodelosmodosdefalloconsideradosylaprobabilidaddefallo conjuntasecalculanmediantesimulaciónestadística.

Lametodología presentada en este artículo se puede tomar comoejemplopararealizarcálculosdenivelIIIenelfuturo.En élseestablecenlasbasesparacaracterizarlapeligrosidaddelas acciones,lavulnerabilidaddelaestructuraysemuestralaforma detratarconvariablesaleatoriasparacalcularprobabilidadesde fallomediantesimulaciónestadística.

Lafasedeconstrucción,queconstituyelaúltimadelas3etapas analizadasenesteartículo,hasupuestoenestecasounéxitomás delaingenieríaespa ˜nola,contandoconelcondicionanteadicional delcarácterexentodelaobraylasconsiguientescomplicaciones logísticas,solventadasconéxitocomodemuestralainauguración yentradaenserviciodeldiqueenfechasrecientes.

Lautilizacióndemétodosprobabilísticosendise ñodeobrasde abrigoesunatendenciaanivelmundial,siendoeldocumento Pro-babilisticDesignToolsforVerticalBreakwaters[13]unadelasmás importantesreferenciasjuntoconlasRecomendacionesparaObras Marítimas.Estasúltimasindicanlanecesidaddedise ñar infraes-tructurascomolaqueaquísepresentamediantemétodosdenivel IymétodosdenivelIII.Sehaconstatadoquelasprobabilidadesde falloobtenidasmediantemétodosdenivelIIIsonmuchomásbajas quelasobtenidasmediantenivelI,loqueindicaquelavía tradicio-naldedise ñoseguidahastaelmomentoesoptimizable,implicando potencialesreduccionesdelos costesdeinversión. Losmétodos denivelIhanprobadoconcrecessufiabilidad,yasílo demues-traelgrannúmerodeobrasdeabrigodise ñadasyconstruidasen Espa ña,especialmenteafinalesdelsigloXX[14].Enlaactualidad losmétodosdenivelIsiguensiendolaprincipalvíadedise ño,pero quedapatentequelosmétodosdenivelIII,conunlargocaminopor recorrertodavía,sonlaherramientadedise ñoparafuturasobras marítimas.

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