Metodología para la rehabilitación y mantenimiento de obras portuarias

Introducción

En los años actuales, el trasporte marítimo se caracteriza por el uso de contenedores de gran capacidad, y la tendencia a establecer rutas marítimas con puertos como base de almacenamiento, a partir de los cuales se intercambia las mercancías, todo ellos con el empleo de contenedores, dejando atrás el trasiego a granel de productos. Por otra parte, los puertos construidos en las décadas de los 50 al 80, fueron diseñados para cargas pequeñas y el uso del ferrocarril para el trasiego a granel de nuestras producciones.

Esta situación, precisó la necesidad de resolver el siguiente Problema Científico: Existe la necesidad de evaluar la capacidad resistente los puertos y determinar la carga máxima a la cual pueden ser explotados. Por otra parte en nuestro país varias de las instalaciones portuarias fueron diseñadas para sistemas de cargas de bajo tonelaje, las cuales no se usan hoy en día a nivel internacional.

Después de valorar estos factores, se decidió realizar este trabajo partiendo de la siguiente Hipótesis: Utilizando la modelación matemática basada en métodos numéricos como el Método de los Elementos Finitos (MEF), se pueden modelar los elementos estructurales que conforman un puerto, y estimar su resistencia estructural, todo lo cual queda avalado por la realización de pruebas de carga a escala real, lo cual permite definir las cargas de trabajo de un puerto. Para lo cual se enunció como Objetivo central: Verificar y/o definir a través de la modelación matemática la capacidad resistente de los puertos objetos de estudio, a partir del cual se centró el desarrollo y los resultados de esta investigación.

Figura 1. Modelación de la Cimentación. Modelo axial-simétrico.

A través de la modelación matemática basada en el Método de los Elementos Finitos (MEF) se estableció un modelo en el cual se cuantificó y evaluó la capacidad de carga de las cimentaciones sobre pilotes. La modelación en 3D de cada estructura permitió determinar la redistribución de cargas en un muelle en función de su configuración (Figura 1). Se estudió la cimentación de dos puertos, con una variada estratificación, y donde no se conocía la longitud real del pilote, por lo que se analizaron más de 120 casos determinado la capacidad de carga y se establece la respuesta de la cimentación bajo los diferentes sistemas de cargas, así como el comportamiento de las pruebas de carga que se realizaría en el lugar. Se modela además el fenómeno de la distribución de esfuerzos en la cimentación (interacción suelo – estructura), estableciendo recomendaciones prácticas para evaluar este fenómeno.

Por otra parte, se aportan nuevos criterios y coeficientes, basado en la modelación matemática, lo que significará una reducción de los gastos de investigación ya que prácticamente se eliminará el uso de los costosos ensayos de laboratorio y/o campo, utilizando las pruebas de cargas para la calibración del modelo.

Figura 2. Prueba de Carga Puerto del Mariel. 250 Toneladas.

Figura 3. Prueba de Carga en el Puerto de Pastelillo. Nuevitas. Camaguey.

Figura 4. Pruebas de Carga Puerto del Mariel. Base de almacenamiento REPSOL-YPF.

En el siguiente gráfico se representa la metodología utilizada de forma general en la solución de cada proyecto: