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 un 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

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.

(1) PARA BUQUES CON ESLORA TOTAL MENOR DE 12m. SE TOMARA COMO VALOR DE "1," EL 20% DE "Y, REAJUSTANDOSE LOS RESTANES VALORES PROPORCIONALMENTE

ESQUEiMA REPRESENTATIVO DEL MUELLE

1.-DISTANCIA 'lo- ENTRF BARCOS AIRACADOS EN LA MISHA ALlNCAClON (m.)

=-%l=i$P- 2.-SEPARACION "ls- ENTRE BARCO Y CAMBIOS DE ALlNEAClON O DE nPOLOGlA CSTRUCTURAL (m.)

a) - VI r.0r7- o -

$4 - 4Ll0 TKUD OC CKCULRA

AL C * W O REWERlW

c) PW( EL RUWE DE C l S r ( b

) & 5 rJ 1

(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.

VALORES DI'. [./\S VARIADL[:S EN I'UNCION l)l< L/\ ESLORA TOT/\I. (L cri 111.) DEL BARCO klAYOR ()UE A17ECTt\ A LA DETERbllN/\CION DI;: LA L)IMI<NSION AN,\LIZAI>!\

En el supuesto de que el muelle este definido por su calado y no por su uso, o cuan- do se prevea que este uso puede modificarse en posteriores fases de utilización del muelle,

O O m W n w O > a H

30

30

45140

30125

-160

20

7

O N

O O m

25

25

30

20

50

15

- rO T-

I O O

N

20

20

25

15

40

15

O O 7

I O m 7

15

1 o

20

15

30

10

O O - W o - Ui =- Z W 2

1 O

5

15

1 O

20

1 O

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) 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.

2) 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.

3) 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.

4) 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) Lr (m)

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

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 pues- to 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 -- -- A

E, = 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

1 1 1 t i 1

t $ 1 1; 1 t f l 1 \ I \ / \ l \ / \ / \ l 1 1 \ /

b) AMARRE A BOYAS

- - - - - - - - - - - - - -- -- - --

Bnd=ANCHURA NOMINAL 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

B,d = 2L+Kmr0 L

Bnd = 2L + 2(1, + Id) + Kmf L (para amarre a boyas)

Bnd = 2L + 2 6- h + Kmf* L (para fondeo con anclas)

siendo:

Bnd = Anchura nominal de la dársena medida entre planos de caras exteriores de defensas de los muelles longitudinales.

L = 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 alinea- ciones de buques de una y otra banda. Este factor tomará como mínimo el valor

- - - - - - - - - -

i

i -

PANTALANES SECUNDARIOS DE ATRAQUE 11

a a v> lr w < a

PANTALAN P R l N B L

i l t I t . L---

iilili(i / s E G i O N &ELs 1

DE PANTALANES SECUNDARIOS DE ATRAQUE

L = ESLORA TOTAL DEL BUQUE -. -- A -- -

FIGURA 8.55. 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 proa- popa 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~NEAS 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, =? S . cos oi cosei I

siendo:

RL : Componente en el sentido longitudinal del buque de la resultante de las fuerzas exteriores sobre el buque.

R, : Componente en el sentido transversal del buque de la resultante de las fuerzas exteriores sobre el buque.

S : Carga en cada amarra, supuesta constante e idéntica en cada una de ellas. : Angu~o que forma la amarra i con la horizontal.

4 : Angu~o que 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 características del 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 OBRA DE ATRAQUE CONTINUA

- - - Y - - - - -

t t ' f -T -1 - +- <0,15L

- Linea de amarre L Punto de amarre

Los traveses pueden ser omi- t 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 = Angu~o vertical 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.

Csc0:LfADC L 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.