examen de obras maritimas upv

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Examen resuelto de la asignatura de obras maritimas de ingenieria civil de la UPV.

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  • OBRAS MARTIMAS 4 GRADO GIC GIOP Fecha: 31 octubre 2014 Duracin: 1h 30

    PARTE 1 TEST: Seale cules de las siguientes afirmaciones son verdaderas. Puntuacin total de la parte 1 TEST: 3 puntos

    En un puerto

    el hinterland es el rea de influencia del puerto a la que se dirige la carga generada por su voreland. LA DEFINICIN ES INCOMPLETA pero LA AFIRMACIN ES CIERTA

    La Autoridad Portuaria definida en la LPEMM-2011 es el organismo de gestin a quien corresponde la administracin del puerto, incluyendo la gestin del trfico portuario, la

    dotacin de infraestructuras, las instalaciones mecnicas y redes tcnicas de servicio

    construidas o ubicadas en el mbito territorial de un puerto y destinadas a realizar o facilitar

    el trfico portuario.

    de titularidad estatal la zona de servicio incluye las infraestructuras y los espacios de tierra y agua que puedan destinarse a usos vinculados a la interaccin puerto-ciudad.

    existen diferentes reas destinadas a facilitar el trfico martimo y su conexin con el transporte terrestre, entre las que se encuentran la zona martima, que alberga la zona

    exterior, zonas de fondeo, zonas de trnsito y maniobras y las aguas abrigadas.

    Las ondas:

    de largo perodo no consideradas como mareas, son ondas con perodos comprendidos entre 30 s. y 40 min. que pueden provocar fenmenos de agitacin portuaria en drsenas

    por resonancia cuando la separacin entre muelles reflejantes sea igual a la mitad de la

    longitud de onda.

    de tsunami, son provocadas por un movimiento ssmico alcanzando alturas de hasta 10 m. que se propagan a gran velocidad sin apenas variacin hasta la costa.

    1

    2

    Apellidos, nombre:

  • de marea meteorolgica pueden ser provocadas por variaciones de la presin atmosfrica as como por la accin del viento, de las corrientes, del oleaje y de la diferencia de salinidad y

    temperatura del agua.

    de marea astronmica pueden ser determinadas con precisin para un instante y una determinada localizacin geogrfica, lo cual puede ser til para conocer cundo se tendrn

    las ventanas de aguas altas o tiempo en que la profundidad de agua disponible permitir

    efectuar maniobras y operaciones nuticas que, sin embargo, no podran ser realizadas en

    perodos de aguas bajas.

    En el balizamiento martimo:

    la gestin en Espaa corresponde ntegramente al organismo pblico EPPE, incluyendo la

    correspondiente a los puertos de gestin no estatal, playas, etc. ES CORRECTO, pero delega

    en las Autoridades Portuarias, Puertos de las Comunidades Autnomas y otros.

    se utilizan marcas, que pueden ser Laterales, Cardinales, de Peligro aislado, de Aguas seguras, Especiales, de Peligros nuevos y de otros tipos.

    el criterio IALA-AISM para la zona A (Europa y Amrica) es que las Marcas Laterales sern de color rojo a babor y verde a estribor, es decir igual que las luces de los buques. En la zona B

    es lo opuesto, debe navegar a babor dejando la luz a estribor.

    una marca cardinal indica de qu lado de la baliza se encuentran las aguas navegables.

    3

  • OBRAS MARTIMAS 4 GRADO GIC GIOP Fecha: 31 octubre 2014 Duracin: 1h 30

    PARTE 2 TEORA: Conteste a las siguientes preguntas destacando los aspectos que considere ms relevantes

    Puntuacin total de la parte 2 TEORIA: 4 puntos

    Describe los tipos de rotura de oleaje. Sabiendo que el nmero de Iribarren es el cociente entre la tangente del ngulo que forma el talud de la playa y la raz cuadrada del peralte de la ola discute qu tipo de rotura se producir para nmeros de Iribarren grandes y pequeos.

    El tipo de rotura (Galvin, 1964) es funcin del peralte y la pendiente del fondo (N Iribarren).

    Para nmeros de Iribarren grandes, el talud tendr mucha pendiente o el oleaje tendr poca intensidad. Con taludes pronunciados la reflexin ser predominante sin una gran disipacin turbulenta de energa (poca altura de ola) tendiendo a la rotura inicial por efecto de fondo (collapsing).

    Con nmeros de Iribarren pequeos la pendiente ser pequea o el peralte muy grande. Si el peralte es muy grande, la forma de la ola es inestable en la cresta producindose rotura por inestabilidad en la forma. Es la forma de rotura predominante en aguas profundas (sin efecto de fondo) en rea de generacin de oleaje. En el caso de que se combine con efecto de fondo puede provocar tendencia a la rotura en voluta.

    4

  • Describe el fenmeno de la difraccin y explica por qu se produce.

    Provoca la cesin lateral de energa tras de un obstculo.

    Se generan frentes de onda concntricos en el foco de difraccin (extremo del obstculo)

    La altura de ola es variable a lo largo del frente difractado.

    Hdespus difreaccin = H antes difraccin Kd Mtodos de Iribarren y Wiegel.

  • Describe los elementos de un dique en talud y realiza un dibujo acotado de una seccin tipo a una profundidad de 2Hs referido a BMVE y en una zona con marea no nula. Describe la secuencia de fases en la ejecucin de un dique en talud empleando medios martimos y terrestres indicando las limitaciones en cada caso.

    5

  • PARTE 3 TERICO-PRCTICA: Razone justificadamente la/s solucin/es indicando las suposiciones efectuadas.

    Puntuacin total de la parte 3 TERICO-PRCTICA: 3 puntos

    Justifique cul sera el tren de dragado ms idneo para los siguientes supuestos, resumiendo en una tabla los criterios empleados y la idoneidad de los equipos propuestos: a) dragado para la ejecucin de la banqueta de un dique vertical y nivelacin de la capa de

    rasanteo b) dragado de limpieza prximo a un muelle utilizado por buques graneleros de carbn y

    minerales c) dragado a 15 m de profundidad para una regeneracin de una playa situada a 15 km La zona en la que se est ejecutando el dique vertical del apartado a se encuentra cerca de la localidad de Avils (con una carrera de marea mxima de 4.98 m) y han de fondearse 2 cajones antes del 2 de noviembre. Justificar si sera posible con las condiciones que se indican seguidamente (*). Si el cajn ha de quedar fondeado con su coronacin 0.5 m por encima de la PMVE, cul ser su puntal? Podemos conocer el valor de la profundidad que marcar la carta nutica? (*) Condiciones de fondeo

    - La cota superior de la capa de rasanteo para apoyo del cajn referido al NMMA es de -8 m - El cajn a fondear requiere un calado de 8.4 m (incluido el resguardo de seguridad) - El tiempo requerido para fondear un cajn es de 4.5 h en condiciones ptimas (Hs

  • Fig 2. Detalle de la previsin y estado actual del nivel del mar en el Puerto de Avils. Todas las horas son GMT.

    Fig 3. Esquema Datum maregrafo en el Puerto de Gijn (prximo a Avils).

  • PARTE 1: DRAGADO Factores condicionantes para la eleccin del tren de dragado

    - Emplazamiento - Caractersticas de los fondos - Homogeneidad del material - Calados - Geometra - Plazos - Volumen - Disponibilidad - Distancia y forma de vertido - Clima martimo - Trfico martimo - Medioambientales - Arqueolgicos

    a) Para la banqueta de un dique vertical, puesto que requiere dragado generalmente no

    ser roca (se cimentara directamente excepto si hace falta dragar por calado). Si el terreno no es roca pueden utilizarse tanto medios mecnicos como hidrulicos. Si se desea que sea la misma draga que realiza la banqueta la que sirva para el enrase puede proponerse como draga mecnica la de rosario de cangilones y como hidrulica la de succin estacionaria (en principio sin cabezal cortador). El transporte, si el punto de vertido es prximo puede realizarse con gnguiles para draga de rosario o con tubera para draga hidrulica.

    b) En este caso puede plantearse que al tratarse de un dragado de limpieza el objetivo es slo retirar el material que se haya depositado en el fondo por derrames de material de carbn y/o minerales descargados/cargados. Al estar en zona portuaria se supone no expuesto a oleaje ni corrientes. Puede existir adems una capa de lodos contaminados sobre el fondo como consecuencia del vertido de aceites El material deber llevarse a vertedero y habr de evitar la dispersin. El volumen no se supone elevado. Puede proponerse una cuchara bivalva estanca.

    c) A 15 m de profundidad la distancia de vertido es elevada y se puede suponer que el volumen no ser pequeo. Adems el material debe ser arena. La distancia 15 km no permite el vertido mediante tubera continua desde el punto de dragado. ASPECTOS A CONSIDERAR

    a)BANQUETA + ENRASE D. VERTIC

    b) MUELLE GRANEL CARBON

    c) PLAYA

    1 Naturaleza del material a dragar No roca ? + derrames? arena

    2 Cantidad de material a dragar

    Media Pequea? Grande?

    3 Profundidad de dragado

    Media Media? Media-grande

    4 Distancia a zona de vertido

    Pequea? Pequea? grande

    5 Posibilidades de acceso a la zona de dragado

    Limitadas? Limitadas Buenas

  • 6 Condiciones ambientales de la zona de dragado

    Buenas Malas? Buenas

    7 Exposicin al oleaje Alta. baja alta

    8 Logstica de la zona, disponibilidad equipos

    ? ? ?

    9 Geometra de la zona a dragar

    Restringida por los diques

    Restringida por los muelles

    Libre

    10 Profundidad de vertido

    Si es limpio playa sumergida prxima

    Vertedero (>0) Playa seca (>0)

    11 Arqueolgicos ? No ?

    ASPECTOS PREDOMINANTES

    5,7,9 1, 9, 10 1,2,4

    TIPO DE TREN 1) Draga succin

    estcionaria + tubera

    2) Rosario cangilones + gnguiles

    1) Cuchara estanca + gnguiles

    1) Draga succin en marcha autoportante

    2) Draga de succin esttica + gnguiles

    PARTE 2: VENTANAS DE FONDEO Niveles del mar. En la previsin para el Puerto de Avils el nivel de referencia es el nivel medio local. El nivel medio local es el valor de la BMVE incrementado en la mitad de la carrera de marea, o expresado de otra forma:

    Las referencias para el esquema del Datum del Maregrafo de la red REDMAR del punto Gijn2 son el NMMA (referencia UTM), el Cero Hidrogrfico (referencia cartas nuticas) y el Cero de la red de Maregrafos (REDMAR). Puesto que la marea es una onda muy larga asociada a una variacin de nivel del mar puede considerarse que para localizaciones prximas en el espacio los valores son idnticos (por lo tanto el valor del maregrafo de Gijn2 puede considerarse una buena aproximacin para Avils. Existen diferentes sistemas de referencia para los niveles del mar (datum), que deben tenerse en cuenta cuando se comparan datos de distintos organismos. El Instituto Hidrogrfico de la Marina (IHM) utiliza el cero hidrogrfico para la publicacin del ANUARIO DE MAREAS y la elaboracin de las CARTAS NAUTICAS. Este cero coincide aproximadamente

  • con el nivel de agua ms bajo (BMVE) y vara con las caractersticas de la marea a lo largo de la costa, ya que se calcula a partir de las condiciones de marea locales. La cota superior de la capa de rasanteo (donde apoyar el cajn) es de 8 m por debajo del NMMA. Es necesario decidir qu nivel de referencia va a utilizarse en el ejercicio. La propuesta es que sea el de las cartas naticas, es decir, la BMVE, esto es el Cero Hidrogrfico. As pues, el nivel medio local referido a la BMVE es: Nivel medio local = BMVE + (carrera de marea/2) = BMVE + 2.49 NMMA = BMVE + (5.776-3.665) = BMVE + 2.111 Suponiendo que el terreno tiene la capacidad portante suficiente y no se precisa dragado (ni para mejora ni para mantener calados), el esquema grfico puede ser el siguiente:

    El puntal en las condiciones definidas (altura del cajn) ser 5.889 + 4.98 + 0.5 = 11.369 m El valor de la profundidad que indicar la carta nutica ser 5.889 + altura banqueta +altura capa enrase. El valor del nivel de agua sobre el nivel medio local mnimo requerido para el fondeo (calado de 8.4 m) es: 8.4 (5.889 + 2.49) = 0.021 m Si consideramos que el periodo con luz solar abarca desde aprox las 8 hasta las 17 GMT, disponemos de dos ventanas diurnas hasta el da 2. Si adems ha de verificarse que el nivel del agua debe ser 0.021 sobre el nivel medio nivel medio, entonces se dispone de las ventanas ms estrechas representadas por rectngulos rojos de unas 6 horas de amplitud.

    BMVE

    PMVE

    4.98 m Nivel medio 2.49 m

    Cota enrase

    NMMA 2.111 m

    5.889 m

    0.5 m

    11.369 m 8.4 m

    Nivel mnimo fondeo

  • Sin embargo, si tenemos en cuenta adems el valor de la altura de ola, y el lmite para fondeo en condiciones ptimas de Hs=1 m, a partir de las 06 h del da 1 de noviembre se un temporal de Hs=1 m se mantiene hasta las 12 h, incrementando su energa alcanzando aprox Hs=1.3 m, y continuando creciendo en intensidad hasta Hs=2 m a las 12 h del 2 de Nov. As pues disponemos de 2 ventanas de 6 h en los que el nivel es adecuado, pero la segunda ventana tiene una anchura de aproximadamente 4.5 horas con Hs=1 m, superndose dicho lmite en el resto de la segunda ventana. Por lo tanto, con Hs=1 m, si bien se est en el lmite de operacin y se dispone del tiempo estrictamente necesario, es probable que al estar en el lmite de operacin el tiempo requerido se incremente y no tengamos suficiente ancho de ventana temporal para fondear. No podemos asegurar disponer de un resguardo temporal suficiente para intentar fondear en la segunda ventana, por lo que se propondra posponer la operacin hasta que las condiciones fueran ms propicias.

    6 horas

    >4.5 horas

    12 18

    dia dia noche noche noche

    Nivel mnimo para fondear

    6 horas

    >4.5 horas

    6