Deformabilidad de escolleras empleadas en banquetas de cimentación de cajones portuarios

Resumen

En esta tesis doctoral se presenta una investigación sobre el comportamiento deformacional de
las escolleras empleadas en banquetas de cimentación de obras portuarias de cajones. El trabajo
aborda el estudio de la deformabilidad de escolleras portuarias combinando (i) investigación mediante
ensayos de laboratorio; (ii) análisis del comportamiento in situ de las banquetas de escolleras
y (iii) cálculos realizados con modelos numéricos.
Se expone en primer lugar la investigación experimental realizada en el Laboratorio de Geotecnia
del Centro de Estudios y Experimentación de Obras Públicas (CEDEX) para estudiar la deformabilidad
de las escolleras mediante ensayos a gran escala, habida cuenta las grandes dimensiones de
las partículas de escollera. Se ha tratado de establecer una metodología de ensayo que reproduzca
las solicitaciones de las escolleras colocadas en banquetas de cimentación de obras portuarias.
Asimismo, se ha hecho una interpretación exhaustiva de los resultados de los ensayos con el fin de
establecer unos valores que caractericen la deformabilidad de las escolleras analizadas. Es posible
dar un intervalo de valores de la compresibilidad de las escolleras portuarias que, dada la escasez
de literatura existente, constituyen unos valores de referencia.
Asimismo, se ha propuesto una metodología para para estimar la deformabilidad de escolleras portuarias
in situ. La información disponible ha permitido realizar estudios de la deformabilidad in
situ en dos muelles españoles con semejanzas estructurales y constructivas. La interpretación conjunta
de los resultados ha sugerido unos valores de deformabilidad in situ. Conviene destacar que
la práctica ausencia de rangos de valores de compresibilidad in situ para estos rellenos empleados
en obras portuarias pone de manifiesto la importancia de los resultados obtenidos.
Evidencias de diferencias de comportamiento de las escolleras empleadas en banquetas de cimentaci
ón de cajones portuarios en laboratorio e in situ han sido documentadas. La evaluación
conjunta del comportamiento tenso-deformacional de las escolleras en laboratorio e in situ ha
estimulado la búsqueda de una correlación entre la compresibilidad de las escolleras en ambos
escenarios.
Finalmente, se ha elaborado un modelo numérico con la formulación matemática del método
sincrético (Perucho (2004, 2008)) que supone una opción interesante para evaluar la deformabilidad
de los rellenos granulares. En la práctica, el empleo del modelo sincrético requiere la
determinación de unos microparámetros. La disponibilidad de numerosos resultados de laboratorio
realizados en las escolleras portuarias ha permitido calibrar el modelo realizado. De esta
manera, se dispone de una herramienta de cálculo para evaluar la deformabilidad de los relleno
granulares con un método numérico. The focus of this Thesis is to explore the deformational behavior of large rock fill materials used as
rock mattress foundations for gravity caissons structures. The determination of the compressibility
of large granular media focuses on (i) laboratory testing, (ii) in situ performance analysis of rock
mattress foundations for caissons, and (iii) numerical modelling.
First, the results of the large-scale laboratory research program, conducted at the Geotechnical
Laboratory for the Center for Studies and Experimentation for Public Works (CEDEX), to determine
the deformability of large rock fill materials is presented. The testing procedure was
specifically designed to reproduce the loading sequence of in situ rubble mound foundations. A
thoughtful analysis of the laboratory testing results suggests a range of compressibility for large
granular media. The lack of currently available information regarding large rock fill deformability
places a certain emphasis on the results of the testing program.
Second, the results of this research includes a procedure for evaluating in situ rock fill deformational
behavior. Data, collected from monitoring two caisson-type quays in Spain, provides
information to study in situ rock mattress foundations. Careful interpretation of in situ data
reveals a range of deformability of rock mattress foundations in caisson-type quays. Based upon
a review of available literature, assessments on the behavior of rock mattress foundations for caissons
using in situ analysis are quite limited. The data from this research are likely to contribute
to the knowledge of the in situ behavior of rock mattress foundations for caissons.
Additionally, findings indicate an appreciable variation between the laboratory and the in situ
behaviour of materials from rock mattress foundations for caissons. Dissimilarities between laboratory
and in situ moduli of deformation are examined in detail. Correlations between laboratory
and in situ values are made.
Finally, numerical modeling, based upon the research of Perucho (2004, 2008), is presented to
predict the deformation behavior of large granular media. The determination of microparameters
that control macropropierties requires extensive calibration effort. The calibration process was
carried out using the results of large-scale laboratory testing available from previous analysis.
The presented numerical method is both versatile and attractive as it reasonably predicts the
compressibility of large rock fill materials.