ES2264906A1 - Elemento para la formacion de mantos de diques. - Google Patents
Elemento para la formacion de mantos de diques.Info
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Abstract
Elemento para la formación de mantos de diques en talud, defensas longitudinales y espigones para la protección de costas o estructuras hidráulicas o marítimas que cuenta con una forma cúbica o paralelepipédica (2) y que presenta una o varias protuberancias (1) en sus caras para evitar el acoplamiento entre los diferentes elementos y aumentar la trabazón con la capa inferior (3) del manto.
Description
Elemento para la formación de mantos de
diques.
La presente invención se refiere a un elemento
para la formación de mantos de diques en talud, defensas
longitudinales y espigones para la protección de costas o
estructuras hidráulicas o marítimas y en general para cumplir una
función resistente frente a la rotura de grandes olas.
Concretamente, el objeto de la invención es un
elemento de forma básica cúbica o paralelepipédica el cual dispone
de una o varias protuberancias en sus caras para evitar el
acoplamiento entre elementos y aumentar la trabazón con la capa
inferior de la escollera.
La fabricación de escollera artificial para las
obras de abrigo y de protección de costas, tal como la construcción
de diques en talud, es un problema ampliamente conocido al que
hasta ahora se le ha intentado dar solución de muy diversas formas,
o mejor dicho, a través del diseño de numerosos elementos,
generalmente de hormigón, para formar mantos de protección frente
al oleaje.
Conviene señalar además que dichos elementos de
hormigón para los mantos de protección de diques no deben
confundirse con los utilizados para la construcción de arrecifes
artificiales, pues mientras los primeros se diseñan para cumplir
una función resistente frente la rotura de grandes olas con unas
características muy concretas de estabilidad, resistencia, etc., los
segundos se utilizan para mejorar o proteger el hábitat marino,
siendo apropiado casi cualquier elemento de cualquier material más
denso que el agua.
En general, los elementos de hormigón para los
mantos de diques en talud pueden clasificarse de acuerdo con varios
criterios como son el diseño, forma de construcción y
comportamiento resistente frente al oleaje. Si atendemos a la forma
de colocación para formar el manto esta podría ser (a) aleatoria,
(b) colocada en una capa y (c) regular uniforme.
Los elementos con colocación aleatoria (a) son
los tradicionales de sustitución de la escollera natural, que se
colocan en más de una capa y resisten fundamentalmente por
gravedad. Dentro de este grupo pueden encontrarse tanto elementos
simples como complejos.
Dentro de los simples se encuentran los cúbicos
o paralelepipédicos, que son robustos, fáciles de construir, tienen
un comportamiento flexible frente al oleaje, no sufren roturas
importantes ni pierden estabilidad y un error de diseño se traduce
en erosiones mayores pero raramente la rotura total del dique. Sin
embargo, estos elementos presentan serios inconvenientes en lo que
se refiere al acoplamiento entre caras, lo que puede ocasionar
cambios importantes de permeabilidad al compactarse los cubos en
las zonas inferiores y provocar pérdidas de elementos en zonas
superiores (compactación heterogénea). El acoplamiento cara a cara,
también puede provocar pérdidas de fricción con la capa inferior y
otros problemas derivados de una cierta autoorganización de los
bloques del manto que debieran colocarse y mantenerse en posición
aleatoria.
Dentro de los elementos complejos con colocación
aleatoria se encuentran los denominados "Tetrápodos", los
cuales presentan un mayor coeficiente de estabilidad gracias a su
resistencia por trabazón, pero que tienen el inconveniente de la
rotura de elementos si las piezas son grandes, es decir, presentan
una notable fragilidad y no resisten grandes movimientos, por lo
que un error en el cálculo del oleaje de diseño puede significar la
ruina total inesperada de la estructura en el primer gran
temporal.
Los elementos con colocación no aleatoria (b) en
una capa, dentro de los cuales se pueden encontrar los denominados
"Accropode" y "Core-Loc" presentan una
buena trabazón entre piezas, pero tienen un comportamiento relativo
muy frágil a la rotura ya que al saltar algunas piezas se produce
una destrucción progresiva en cadena. Estos elementos necesitan
menos hormigón pero requieren una colocación muy cuidada y un error
en la construcción o el cálculo de diseño puede significar la ruina
total de la estructura.
Por último los elementos con colocación regular
uniforme (c) pueden tener formas simples como los denominados
"Seabee" o "Hollow" o complejas como los "Cob" o
"Shed" y suelen colocarse en una sola capa uniforme que
resiste fundamentalmente por gravedad, fricción y trabazón entre
las piezas formando un conjunto. Como en el caso anterior, estos
elementos presentan también gran resistencia a la iniciación de
averías debido a la fuerte trabazón entre piezas, pero tienen un
comportamiento muy frágil a la rotura ya que al saltar algunas
piezas se produce una destrucción progresiva en cadena.
Centrándonos en los elementos con colocación
aleatoria, y más concretamente en los mencionados cúbicos o
paralelepipédicos, que como ya se ha dicho son robustos y fáciles
de construir y son utilizados en numerosas costas, como las
españolas, estos presentan serios inconvenientes debido al
acoplamiento cara a cara o adoquinamiento, ya que por su diseño
tienden, con los pequeños movimientos, a compactarse en las zonas
inferiores formando mantos con muchas caras planas acopladas en las
zonas críticas a nivel del mar, disminuyendo la fricción del agua
en el talud y permitiendo de esa forma el remonte y rebase del agua
e incluso el desbordamiento del dique si la ola es muy grande.
El elemento que se describe en la presente
invención, siendo del tipo de los cúbicos o paralepipédicos
destinados generalmente a la colocación aleatoria, resuelve de
manera eficaz los inconvenientes anteriormente señalados,
constituyendo una magnífica solución a los problemas de
adoquinamiento y falta de fricción.
Concretamente, esto se logra mediante elementos
cúbicos o paralepipédicos los cuales presentan unas protuberancias
que evitan el acoplamiento entre sus caras o adoquinamiento a la
vez que aumentan la fricción con la capa inferior, lo que se
traduce en una reducción del remonte y rebase de la estructura.
Dichas protuberancias, que pueden situarse en
cualquier lugar de la superficie externa de elemento y que pueden
además ser de diferentes formas como por ejemplo tronco de cono o
de pirámide dotan al elemento de una mayor fricción con la capa
inferior, de escollera natural o artificial, ya que dichas
protuberancias tienden a penetrar en la capa inferior generando un
empuje pasivo que mejora ostensiblemente la tendencia de los bloques
cúbicos o paralelepipédicos a situar las caras paralelas a la capa
inferior con un bajo nivel de trabazón entre capas.
Además de esta mayor trabazón con la capa
inferior, las protuberancias del elemento impiden que los
movimientos de los elementos del manto durante la vida útil pongan
cara contra cara los elementos, adoquinándolos y reduciendo la
porosidad en las zonas inferiores del manto. Al impedir el
acoplamiento en las zonas inferiores del manto y la reducción
consiguiente de porosidad, se impide el desplazamiento de elementos
hacia abajo y la pérdida de elementos en la zona superior, junto al
nivel del agua, que tiene un efecto similar a la erosión por
extracción de piezas del manto. Al impedir o reducir la
compactación heterogénea del manto principal, se mantiene la
capacidad resistente del manto principal frente a la extracción de
piezas provocada por el oleaje.
Por último, otra ventaja del elemento de la
invención reside en el hecho de que la posible rotura o erosión de
las protuberancias derivarán en elementos cúbicos o paralepipédicos
convencionales, por lo que cuanto menos tendrán las características
de estabilidad y robustez de los mismos.
Para complementar la descripción que se está
realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las
características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente
de realización práctica del mismo, se acompaña como parte
integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con
carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo
siguiente:
La figura 1.- Muestra una vista en perspectiva y
una sección del elemento de la invención en una realización cúbica
cuyas protuberancias están formadas por troncos de pirámide de
sección cuadrada.
La figura 2.- Muestra una vista en perspectiva y
dos secciones del elemento de la invención, una longitudinal y otra
transversal, en una realización paralelepipédica cuyas
protuberancias están formadas por troncos de pirámide de sección
cuadrada.
La figura 3.- Muestra una vista en perspectiva
del elemento de la invención en una realización cúbica con
protuberancias prismáticas cuadradas.
La figura 4.- Muestra una vista en perspectiva
del elemento de la invención en una realización paralepipédica con
más de una protuberancia en alguna de las caras.
La figura 5.- Muestra una vista en perspectiva
del elemento de la figura 1 con protuberancias esféricas.
La figura 6.- Muestra una vista en perspectiva
del elemento de la figura 1 con protuberancias piramidales de
sección cuadrada.
La figura 7.- Muestra una vista en perspectiva
del elemento de la figura 1 con protuberancias piramidales de
sección triangular.
La figura 8.- Muestra una vista en perspectiva
del elemento de la figura 1 con protuberancias cónicas.
La figura 9.- Muestra una vista en perspectiva
del elemento de la figura 1 con protuberancias cilíndricas.
La figura 10.- Muestra una vista en perspectiva
del elemento de la figura 1 con protuberancias en forma de tronco
de cono.
La figura 11.- Muestra una vista en perspectiva
del elemento de la figura 1 con protuberancias de diferentes
tipos.
La figura 12.- Muestra una vista en perspectiva
del elemento de la figura 1 con protuberancias esféricas situadas
en sus vértices.
La figura 13.- Muestra una vista en perspectiva
del elemento de la figura 1 con protuberancias cúbicas situadas en
los vértices.
La figura 14.- Muestra una vista en perspectiva
del elemento de la figura 1 con protuberancias cúbicas en algunos
vértices y caras.
La figura 15.- Muestra una vista en perspectiva
del elemento de la figura 1 con protuberancias de barras
esbeltas.
Las figuras 16 a 19.- Muestran diferentes vistas
del efecto separador que producen las protuberancias entre
elementos cúbicos como el de la figura 1.
La figura 20.- Muestra una vista en perspectiva
de una zona de manto principal constituido por elementos cúbicos
como los de la figura 1 sobre capa inferior de escollera.
La figura 21.- Muestra un detalle de la figura
anterior en donde se observa la penetración del elemento de la
figura 1 en la capa inferior.
A la vista de las figuras reseñadas puede
observarse cómo el elemento para la formación de mantos de diques
en talud de la presente invención, basado en una estructura simple
cúbica o paralepipédica (2), presenta una serie de protuberancias
(1), las cuales pueden situarse tanto en sus caras laterales como
en sus vértices, o incluso en ambos sitios a la vez.
Igualmente, dichas protuberancias (1) pueden
presentar diferentes configuraciones como pueden ser la piramidal,
cónica, prismática, cilíndrica, esférica, etc. y en general
cualquiera que cumpla con la función de evitar el acoplamiento
entre caras o adoquinamiento como puede observarse en las figuras
16 a 19 y aumentar la fricción con la capa inferior (3) del manto,
tal y como puede apreciarse en la figura 21.
Además, de cara a conseguir diferentes grados de
separación entre los elementos, dichas protuberancias (1) son
susceptibles también de adoptar diferentes tamaños y disposiciones
relativas, tal y como se desprende de la observación de las
figuras, en donde pueden apreciarse a modo de realizaciones
alternativas elementos con más de una protuberancia (1) por cara o
combinaciones de diferentes protuberancias (1) dentro del mismo
elemento o incluso posicionamiento de las mismas tanto en los
vértices como en las caras simultáneamente.
En una realización preferente, las dimensiones
de las protuberancias (1) son pequeñas en comparación con las del
cubo o paralelepípedo básico (2) ya que su función principal es
impedir su acoplamiento manteniendo la robustez del elemento básico
tradicional.
En una posible realización dichas protuberancias
(1) son, por ejemplo, de un volumen tal que la suma de los volúmenes
de todas ellas es un orden de magnitud inferior al volumen del
elemento básico, menor del 15%.
En cualquier caso, y de forma general el
elemento para mantos de diques de la presente invención tiene una
base estructural fundamental (1) cúbica o paralelepipédica, con la
mayor parte del volumen de un material pesado, como por ejemplo
hormigón, hormigón armado o pretensazo, etc. y unas protuberancias
(2) que contienen sólo una parte pequeña del volumen del elemento y
realizadas en un material resistente, como por ejemplo hormigón,
acero, etc.
Claims (18)
1. Elemento para la formación de mantos de
diques en talud, defensas longitudinales y espigones para la
protección de costas o estructuras hidráulicas o marítimas del tipo
de los que presentan una forma simple cúbica o paralepipédica (2),
caracterizado porque en al menos una de sus caras y/o
vértices presenta al menos una protuberancia (1) para evitar su
acoplamiento con el resto de elementos durante la fase de
construcción y durante la fase de servicio de la estructura.
2. Elemento para la formación de mantos de
diques según reivindicación 1ª caracterizado porque el
volumen conjunto de las protuberancias (1) es menor que el volumen
total del elemento sin dichas protuberancias (1).
3. Elemento para la formación de mantos de
diques según reivindicación 2ª caracterizado porque el
volumen conjunto de las protuberancias (1) es un orden de magnitud
inferior al volumen del elemento sin dichas protuberancias (1).
4. Elemento para la formación de mantos de
diques según reivindicación 3ª caracterizado porque el
volumen conjunto de las protuberancias (1) es menor del 15% del
volumen total del elemento sin dichas protuberancias (1).
5. Elemento para la formación de mantos de
diques según reivindicación 1ª caracterizado porque las
protuberancias (1) tienen forma piramidal o troncopiramidal.
6. Elemento para la formación de mantos de
diques según reivindicación 1ª caracterizado porque las
protuberancias (1) tienen forma cónica o troncocónica.
7. Elemento para la formación de mantos de
diques según reivindicación 1ª caracterizado porque las
protuberancias (1) tienen forma prismática.
8. Elemento para la formación de mantos de
diques según reivindicación 1ª caracterizado porque las
protuberancias (1) tienen forma cilíndrica.
9. Elemento para la formación de mantos de
diques según reivindicación 1ª caracterizado porque las
protuberancias (1) tienen forma esférica.
10. Elemento para la formación de mantos de
diques según reivindicación 1ª caracterizado porque dispone
de un número variable de protuberancias (1) en cada cara.
11. Elemento para la formación de mantos de
diques según reivindicación 1ª caracterizado porque dispone
de protuberancias (1) de diferentes formas.
12. Elemento para la formación de mantos de
diques según reivindicación 1ª caracterizado porque las
protuberancias (1) situadas en las caras se encuentran centradas
respecto a las mismas.
13. Elemento para la formación de mantos de
diques según reivindicación 1ª caracterizado porque las
protuberancias (1) situadas en las caras se encuentran descentradas
respecto a las mismas.
14. Elemento para la formación de mantos de
diques según reivindicación 1ª caracterizado porque las
protuberancias (1) situadas en las caras no se encuentran situadas
en la misma posición en dichas
caras.
caras.
15. Elemento para la formación de mantos de
diques según reivindicación 1ª caracterizado porque está
formado de hormigón en masa.
16. Elemento para la formación de mantos de
diques según reivindicación 1ª caracterizado porque está
formado de hormigón armado o pretensado.
17. Elemento para la formación de mantos de
diques según reivindicación 1ª caracterizado porque está
formado por hormigón y las protuberancias (1) son de acero.
18. Elemento para la formación de mantos de
diques según reivindicación 1ª caracterizado porque está
formado por hormigón armado o pretensado y las protuberancias (1)
son de acero.
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