Abstract:
|
La reflexió d’un tren d’ones és el procés pel qual la part d’energia no dissipada del tren genera,
en incidir aquest sobre un obstacle, un altre tren d’ones de sentit contrari a l’incident. La reflexió
de les ones en una estructura en talús provoca l’aparició d’una ona quasi-estacionària davant
l’estructura. L’envolvent d’aquesta ona és la que limita l’alçada d’ona total que s’apropa a
l’estructura. La posició i l’amplitud dels punts en els quals l’alçada d’ona total arriba a ser
màxima, els quasi-antinodes, o mínima, els quasi-nodes, depén de factors com el coeficient de
reflexió, la distància respecte l’estructura, el període, la profunditat i el pendent del talús, en
definitiva, de les característiques del tren incident, les característiques geomètriques,
mecàniques i hidràuliques de la secció, i de les característiques del medi.
Les formulacions en el camp del disseny d’obres marítimes són expressions empíriques
basades en resultats experimentals provinents de mesures en laboratori. Actualment, les més
exteses i utilitzades són aquelles obtingudes en assaigs a partir d’alçades d’ona totals, i en les
que no es compta amb el fenomen de la reflexió de l’onatge davant l’estructura.
L’alçada d’ona de càlcul en el projecte d’un dic en talús prové, però, de la propagació del tren
d’onatge des d’aigües profundes fins a la profunditat a peu de dic. Tenint en compte, a més,que
el procés de determinació d’aquesta alçada d’ona de disseny està basat en la teoria lineal
d’onatge, es pot assegurar que aquesta alçada d’ona és incident, és a dir, que no ha patit cap
tipus de modificació a causa de la reflexió.
El problema sorgeix quan, essent l’alçada d’ona total l’originalment ajustada per les
formulacions, s’utilitza l’alçada d’ona incident de disseny pel dimensionament dels elements de
la capa més externa del dic, el mantell principal, davant l’extracció de peces com a mode de
fallada. En els casos en que el valor de l’alçada d’ona total és menor que la incident a peu de
dic, s’obtenen, llavors, dics amb mantells principals, formats per elements sobredimensionats,
pel fet de comptar amb unes accions sobre l’estructura majors a les reals. Per altra banda, si
l’alçada d’ona total és major que la incident de càlcul a peu d’estructura succeeix just el
contrari, és a dir, dissenys no preparats per a suportar l’onatge real al qual es veuran sotmesos,
i per tant, posant-los del costat de la inseguretat. La resposta de les formulacions emprades és,
en conseqüència, no òptima. Fins a quin punt pot arribar la influència de la reflexió? Tenint en
compte les repercussions d’un mal dimensionament, aplicant el coneixement de metodologies
que permeten separar els trens incident i reflectit en laboratori, i sabent que l’onatge incident
així com el reflectit són invariables en unes condicions determinades, aquest treball pretén
valorar el grau d’influència d’aquest fenomen.
No obstant, recents estudis han suggerit que mitjançant la utilització de l’alçada d’ona total
s’aconsegueix una disminució de la dispersió en els resultats referents al càlcul de l’estabilitat
de dics en talús. Amb l’objectiu de determinar el grau de validesa d’aquestes investigacions així
com una descripció més acurada del fenomen de la reflexió, neix un conveni de col·laboració
interinstitucional en el que prenen part nombroses universitats nacionals i organismes estatals.
Els assaigs descrits i analitzats en aquest document corresponen a la primera fase descrita en
aquest conveni assignats a la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) i realitzats al canal
CIEM. Dits assaigs han permés afirmar que, efectivament, la reflexió és unfenomen prou
important a considerar en el disseny d’estructures en talús. |