This thesis presents an original theoretical investigation, based on diffraction theory (extended for permeable structures by Sollitt & Cross [56]), of the performance of segmented rubble mound breakwaters. The amount of protection offered by such a breakwater is a function of the rubble construction (characterized by porosity and permeability), geometry and spacing of segments as well as depending on the the characteristics of the incident wave field. To explore the influence of these factors on the performance of these breakwaters, the diffraction by three related structures have been considered :a periodic array of impermeable blocks, a single continuous rectangular section permeable structure and a periodic array of permeable blocks in shallow water.

Black Sea coast line is a hazardous region especially in winter due to the dominant wave action. Therefore, rubble mound breakwaters used as ship shelters are vital structures especially for the fishermen. Construction of the breakwater requires good quality durable armourstones. Due to the nature of the rubble mound breakwaters, armourstones having various sizes and types are used in the construction of these structures. The deterioration of these armourstones with time in the form of abrasion and disintegration may result in the failure of the breakwater. Therefore, it is important to investigate the durability and quality of the armourstones to be used in these structures. In this thesis, the properties of the armourstones taken from five rock quarries and used in the Hisar&ouml / n&uuml / (Bartin), the Tarlaagzi (Bartin) and the Alapli (Zonguldak) rubble mound breakwaters were studied both in field and laboratory in order to assess their qualities and long term durabilities. Based on the in-situ observations and laboratory tests, the Kavakdere, Kavukkavlagi and the Tarlaagzi limestones are good (durable) rocks. However, the &Ccedil / &ouml / mlek&ccedil / ikuyu andesite is found to be generally marginal rock, and the Kiran sandstone is poor rock. CIRIA/CUR, RDId, RERS and Wet-Dry strength ratio classifications are in good agreement with the in-situ observations and the results of the laboratory tests. However RDIs, Average Pore Diameter and Saturation Coefficient classifications do not fully reflect the reality.

[EN] The influence of the type of armor on wave overtopping on mound breakwaters is usually represented by the roughness factor. However, different values of roughness factor for the same armor unit are given in the literature. Thus, the roughness factor depends not only on the type of armor, number of layers and permeability but also on the formula and database considered. In the present thesis, a new methodology based on bootstrapping techniques is developed and applied to characterize the roughness factors for different armor units. Differences up to 20% appeared when comparing the optimum roughness factors with those given in the literature. Armor porosity greatly affects the roughness factor and the armor stability: higher armor porosities reduce wave overtopping as well as hydraulic stability. Therefore, armor porosity values usually recommended in the literature should be used to avoid damage during lifetime. Formulas with few variables are easy to apply but they allow the roughness factor to absorb the information not explicitly included in the formula. However, the CLASH neural network avoids this problem and gives excellent estimation for wave overtopping on mound breakwaters. In this thesis, a new formula which emulates the behavior of the CLASH neural network is developed. The new formula has 16 parameters, six dimensionless input variables (Rc/Hm0, Ir, Rc/h, Gc/Hm0, Ac/Rc and a toe berm variable based on Rc/h) and two reduction factors (¿f and ¿ß). The new formula is built-up after systematic simulations using the CLASH neural network and provides the lowest prediction error. Wave overtopping on mound breakwaters can be minimized by increasing the crest freeboard, usually with a concrete crown wall. Crown walls must resist wave loads and armor earth pressure to be stable. In the present study, small-scale test results with cube- and Cubipod-armored mound breakwaters are used to develop a new estimator for calculating horizontal and up-lift forces from waves. The new formulas include four dimensionless input variables (¿f Ru0.1%/Rc, (Rc-Ac)/Ch, ¿(L_m/G_c ) and Fc/Ch) and the crown wall geometry. The roughness factor selected for overtopping prediction is used to consider the type of armor. Up-lift forces decreased sharply with increasing foundation levels. The new formulas provide the lowest error when predicting wave forces on crown walls. / [ES] La influencia del tipo de elemento del manto sobre le rebase de diques en talud se caracteriza habitualmente mediante el factor de rugosidad (¿f). Sin embargo, en la literatura existen diferentes valores del factor de rugosidad para el mismo tipo de elemento. El factor de rugosidad no depende solo del tipo de elemento, número de capas y permeabilidad del núcleo sino también de la formulación y de la base de datos empleada. En la presente tesis se desarrolla y aplica una nueva metodología basada en técnicas de bootstrapping para caracterizar estadísticamente el factor de rugosidad de diferentes elementos (entre ellos el Cubípodo) sobre diferentes formulaciones de rebase. Se observan diferencias de hasta el 20% entre los factores de rugosidad óptimos y los que se proporcionan en la literatura. La porosidad del manto afecta notablemente al factor de rugosidad pero también a la estabilidad del manto; mayores porosidades proporcionan menor rebase pero también menor estabilidad hidráulica. Por ello, las porosidades de diseño recomendadas deben emplearse para evitar daños durante la vida útil. Fórmulas con pocas variables de entrada son sencillas de emplear pero absorben a través del factor de rugosidad toda la información que no se incluye explícitamente en las variables de entrada. En cambio, la red neuronal de CLASH evita en gran medida estos inconvenientes y al mismo tiempo proporciona excelentes para estimar el rebase sobre diques en talud convencionales. En la presente tesis se ha desarrollado una fórmula explícita que permite emular el comportamiento de la red neuronal de CLASH. La nueva fórmula posee 16 parámetros, seis variables de entrada (Rc/Hm0, ¿0,-1, Rc/h, Gc/Hm0, Ac/Rc y una variable para representar a la berma de pie basada en Rc/h) y dos factores de reducción (¿f y ¿ß). La nueva fórmula se construye en base a simulaciones controladas empleando la red neuronal de CLASH y proporciona el menor error en la predicción de rebase sobre diques en talud de entre los estimadores estudiados. Una de las maneras más efectivas de disminuir el rebase sobre diques en talud es incrementar la cota de coronación mediante un espaldón de hormigón. Estas estructuras sufren el impacto del oleaje y deben ser diseñadas para resistirlo. En la presente tesis se han empleado ensayos de laboratorio de cubos y Cubípodos para desarrollar una nueva fórmula que permita calcular las fuerzas horizontales y verticales del oleaje sobre el espaldón. Las nuevas fórmulas incluyen la influencia de cuatro variables adimensionales (¿f Ru0.1%/Rc, (Rc-Ac)/Ch, ¿(L_m/G_c ) y Fc/Ch) y de la geometría del espaldón. Incluyen la influencia del tipo de elemento mediante el factor de rugosidad al igual que las fórmulas de rebase. Las fuerzas verticales disminuyen significativamente con el aumento de la cota de cimentación. Las nuevas fórmulas proporcionan el menor error de predicción sobre los registros de laboratorio analizados. / [CAT] La influència del tipus d'element del mantell principal en l'ultrapassament dics en talús és caracteritza habitualment mitjançant el factor de rugositat (¿f). En canvi, en la literatura existeixen diferents valors del factor de rugositat per al mateix tipus d'element. Així doncs, el factor de rugositat no depèn només del tipus d'element, nombre de capes i permeabilitat del nucli però també de la formulació i de la base de dades utilitzada. En la present tesi es desenvolupa i aplica una nova metodologia basada en tècniques de bootstrapping per a caracteritzar estadísticament el factor de rugositat de diferent elements (entre ells el Cubípode) utilitzant diferents formulacions d'ultrapassament. S'observen diferències fins al 20% entre els factors de rugositat òptims i els que apareixen en la literatura. La porositat del mantell afecta notablement el factor de rugositat però també a l'estabilitat del mantell; majors porositats proporcionen menor ultrapassament però també menor estabilitat hidràulica. Per això, les porositats de disseny recomanades deuen emprar-se per a evitar danys durant la vida útil. Formules amb poques variables d'entrada són senzilles d'utilitzar però absorbeixen mitjançant el factor del factor de rugositat tota la informació que no s'inclou de manera explícita en les variables d'entrada. D'altra banda, la xarxa neuronal de CLASH evita en gran mesura aquests inconvenients i al mateix temps proporciona excel·lents resultats per a estimar l'ultrapassament sobre els dics en talús convencionals. En la present tesi s'ha desenvolupat una formulació explícita que permet emular el comportament de la xarxa neuronal de CLASH. La nova formulació té 16 paràmetres, sis variables d'entrada (Rc/Hm0, Ir, Rc/h, Gc/Hm0, Ac/Rc i una variable per a representar la berma de peu basada en Rc/h) i dos factors de reducció (¿f y ¿ß). La nova fórmula es construeix mitjançant simulacions controlades amb la xarxa neuronal de CLASH i proporciona el menor error en la predicció de l'ultrapassament sobre dics en talús de entre els estimadors analitzats. Una de les maneres més efectives de disminuir l'ultrapassament sobre dics en talús és incrementar la cota de coronació mitjançant un espatller de formigó. Aquestes estructures sofreixen l'impacte de les ones i deuen ser dissenyades per a resistir. En la present tesi, s'utilitzen assajos de laboratori de cubs i Cubípodes per a desenvolupar una nova formulació per a calcular les forces horitzontals i verticals causades per l'onatge en l'espatller. Les noves fórmules inclouen la influència de quatre variables adimensionals (¿f Ru0.1%/Rc, (Rc-Ac)/Ch, ¿(L_m/G_c ) y Fc/Ch) i de la geometria de l'espatller. Inclouen la influència del tipus d'element mitjançant el factor de rugositat al igual que les fórmules d'ultrapassament. Les forces verticals disminueixen significativament amb l'augment de la cota de cimentació. Les noves fórmules proporcionen el menor error en la predicció sobre els registres de laboratori analitzats. / Molines Llodra, J. (2016). Wave overtopping and crown wall stability of cube and Cubipod-armored mound breakwaters [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/62178 / TESIS

The design of rubble mound breakwaters usually focuses on the main armor layer. A review of the existing literature reveals that different equations are used to design rock armors in non-breaking wave conditions. However, most rubble mound breakwaters are constructed in the depth-induced breaking zone where they are attacked by waves breaking in the foreshore; in these conditions, existing design equations are not valid. Therefore, in this PhD thesis, the hydraulic stability of double-layer rock armors is analyzed through a series of small-scale tests conducted with a bottom slope m=1/50. Based on test results, a new potential relationship is given to design rock armors in depth-limited breaking wave conditions with armor slope cot¿=1.5, stability numbers within the range 0.98¿Hm0/(¿Dn50)¿2.5, and relative water depth at the toe 3.75¿hs/(¿Dn50)¿7.50. When concrete units are used for the armor layer, mound breakwaters are usually protected by a toe berm. This toe berm is placed on the seafloor or underlayer, providing support for the concrete armor units which are placed later on the structure slope. Toe berm design is commonly related to the armor design; in non-breaking wave conditions, the mass of toe berm rocks is one order of magnitude lower than the units of the layer. In breaking wave conditions, however, the highest waves start breaking on the bottom and impact directly on the toe berm. This is the common case of rocky sea bottoms with m=1/10 or higher slopes and thus, a correct design of the toe berm is crucial to guarantee the armor stability. The present PhD thesis examines the hydraulic stability of rock toe berms placed on a m=1/10 bottom slope and in very shallow waters (0.5<hs/Dn50<5.01). Small-scale tests were conducted with double-layer cube armored breakwaters and rock toe berms with different widths (Bt) and thicknesses (tt). Firstly, a new equation is proposed to design emerged and submerged standard rock toe berms (Bt=3Dn50 and tt=2 Dn50) using three parameters: (1) deep water wave height, Hs0, (2) deep water wave length, L0p, and (3) water depth at the toe, hs. Secondly, the influence of toe berm width (Bt) on toe berm stability is analyzed introducing two new concepts to characterize wide toe berms (Bt>3Dn50): (1) the nominal toe berm or the most shoreward toe berm area which effectively supports the armor layer, and (2) the sacrificial toe berm or the most seaward toe berm area which serves to protect the nominal toe berm. Considering the nominal toe berm damage, a new method is developed to reduce the rock toe berm size (Dn50) by increasing the toe berm width (Bt) if the required rock size is not available at the quarries. Finally, cube armor damage is examined, and the influence of the placement technique on armor stability is also characterized from physical tests conducted with cubes randomly- and uniformly- placed on the armor in two layers. / El manto principal de los diques en talud suele estar formado por escollera natural o elementos prefabricados de hormigón; su función es resistir la acción del oleaje. Una revisión del estado del arte pone de manifiesto que son numerosas las fórmulas existentes para el diseño de mantos derivadas de ensayos físicos a escala reducida con oleaje sin rotura por fondo. Sin embargo, la mayoría de diques en talud se construyen en la zona de rompientes con oleaje limitado por fondo, donde las ecuaciones de diseño habituales no son del todo válidas. En esta tesis doctoral se analiza la estabilidad hidráulica de mantos bicapa de escollera, a partir de ensayos a escala reducida con pendiente de fondo m=1/50. En base a los resultados obtenidos de los ensayos físicos, se propone una nueva relación potencial para el diseño de mantos de escollera en condiciones de oleaje limitado por fondo, válida para taludes con cot¿=1.5, números de estabilidad 0.98¿Hm0/(¿Dn50)¿2.5, y profundidades relativas a pie de dique de 3.75¿hs/(¿Dn50)¿7.50. Cuando el manto principal está formado por elementos de hormigón, es habitual construir una berma de pie que proporciona apoyo a los elementos del manto y, en su caso, colabora en la protección de la zona inferior del dique contra la socavación. Dicha berma suele construirse con escollera natural y su peso está condicionado al de los elementos del manto en el caso de no haber rotura por fondo. El peso de los elementos de la berma de pie suele ser un orden de magnitud inferior al peso de las unidades del manto; sin embargo, si la pendiente de fondo es fuerte (p.e. m=1/10) y las aguas someras esta regla no se cumple ya que algunas olas rompen sobre el fondo impactando directamente sobre la berma de pie. En estos casos, el peso de la escollera de la berma puede sobrepasar el de las unidades del manto y su correcto diseño es crucial para garantizar la estabilidad del dique. Además de estudiar la estabilidad del manto principal de diques de escollera, la presente tesis doctoral analiza también la estabilidad hidráulica de bermas de pie de escollera ubicadas en fondos con pendiente m=1/10 y aguas someras (0.5<hs/Dn50<5.01), en base a ensayos físicos a escala reducida realizados con mantos bicapa de cubos y bermas de escollera con diferentes dimensiones. En primer lugar, se propone una nueva ecuación para el diseño de bermas escollera estándar (Bt=3Dn50 y tt=2 Dn50), tanto emergidas como sumergidas, a partir de tres parámetros: (1) altura de ola en aguas profundas, Hs0, (2) longitud de onda en aguas profundas, L0p, (3) profundidad a pie de dique, hs. Posteriormente, se analiza la influencia del ancho de la berma (Bt) en su estabilidad hidráulica, introduciendo dos nuevos conceptos para caracterizar bermas de pie anchas (Bt>3Dn50): (1) berma nominal o zona de la berma de pie sobre la que realmente apoya el manto principal, y (2) berma de sacrificio o zona de la berma de pie que protege a la berma nominal. A partir del daño de la berma de pie nominal, se propone un nuevo método para reducir el tamaño de piedra (Dn50) incrementando el ancho de la berma (Bt) cuando no se disponga del tamaño requerido en cantera. Finalmente, se examina el daño del manto de cubos y se analiza la influencia del método de colocación sobre el mismo, a partir de ensayos realizados con mantos bicapa de cubos con colocación aleatoria y uniforme. / El mantell principal dels dics en talús sol estar format per roca o elements prefabricats de formigó, la seva funció és resistir l'acció de l'onatge. Una revisió de l'estat de l'art manifesta que són nombroses les equacions de disseny existents per a condicions d'onatge no trencat. No obstant això, la majoria de dics en talús es construeixen a la zona de rompents amb onatge limitat per fons, on les equacions de disseny existents no són del tot vàlides. En aquesta tesi doctoral s'analitza l'estabilitat hidràulica de mantells bicapa de roca, a partir d'assajos a escala reduïda realitzats amb pendent de fons m = 1/50. En base als resultats obtinguts dels assajos, es proposa una relació potencial per al disseny de mantells de roca en condicions d'onatge limitat per fons vàlida per a talussos amb cot¿ = 1.5, nombres d'estabilitat 0.98¿Hm0/(¿Dn50) ¿2.5, i profunditats relatives a peu de dic de 3.75¿hs/(¿Dn50)¿7.50. Quan mantell principal està format per elements de formigó , és habitual construir una berma de peu que proporciona suport als elements del mantell i, si escau, col¿labora en la protecció de la zona inferior del dic contra la soscavació. Aquesta berma sol construir amb roca i el seu pes està condicionat al dels elements del mantell en el cas de no haver trencament per fons. El pes dels elements de la berma de peu sol ser un ordre de magnitud inferior al pes de les unitats del mantell; però, si el pendent de fons és fort ( p.e. m = 1 /10) i les aigües someres aquesta regla no es compleix ja que algunes onades trenquen sobre el fons impactant directament sobre la berma de peu. En aquests casos, el pes de la roca de la berma pot sobrepassar el de les unitats del mantell, i el seu correcte disseny és crucial per garantir l'estabilitat del dic. A més d'estudiar l'estabilitat del mantell principal de dics de roca, la present tesi doctoral analitza també l'estabilitat hidràulica de bermes de roca ubicades en fons amb pendents m = 1/10 i aigües someres (0.5<hs/Dn50<5.01), utilitzant assajos a escala reduïda realitzats amb mantells de doble capa de cubs i bermes de roca amb diferents dimensions. En primer lloc, es proposa una nova equació per al disseny de bermes de roca estàndard (Bt = 3 Dn50 i tt = 2 Dn50), tant emergides com submergides, a partir de tres paràmetres: (1) alçada d'ona significant en aigües profundes, Hs0, (2) longitud d'ona en aigües profundes, L0p, i (3) profunditat a peu de dic, hs. Posteriorment, s'analitza la influència de l'amplada de la berma (Bt) en la seua estabilitat hidràulica, introduint dos nous conceptes per caracteritzar bermes de peu amples (Bt > 3 Dn50): (1) berma nominal o zona de la berma de peu sobre la qual recolza el mantell principal, i (2) berma de sacrifici o zona de la berma de peu que protegeix la berma nominal. A partir del dany de la berma de peu nominal, es proposa un nou mètode per reduir el tamany de roca (Dn50) incrementant l'amplada de la berma (Bt) quan no es disposi de la mida requerit en pedrera. Finalment, s'examina el dany del mantell de cubs i s'analitza la influència del mètode de col¿locació sobre el mateix , a partir d'assajos realitzats amb mantells bicapa de cubs amb col¿locació aleatòria i uniforme. / Herrera Gamboa, MP. (2017). Mound Breakwater Design in Depth-Limited Breaking Wave Conditions [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/82553 / TESIS

There are some empirical formulas used in the design of rubble mound breakwaters to find the weight of armour layer stone. The effect of wave grouping and spectral shape could not put into these design formulas since their effects are still under question. The influences of wave groups and spectral shape on the stability of rubble mound breakwaters have been investigated by several researchers up to now. However, results were not conclusive in these researches, where different wave grouping and spectral shape parameters were used. This study aims to investigate the influences of wave groups and spectral shape on the stability of rubble mound breakwaters by means of hydraulic model experiments. According to the result of the experiments, the damage to breakwater armour layer is almost same for different spectrum shapes and pronounced wave grouping, under the condition of similar wave statistics. Experiments also indicated that the wave trains with same significant wave height, H1/3, but with different distribution of the heights of extreme waves which were defined as wave heights higher than H1/3 in this study, cause different damage levels. Based on these results, extended experiments were conducted to observe the effect of heights of extreme waves in a wave train on the stability of rubble mound breakwaters. Results of the experiments showed that the higher the extreme waves are, the more destructive the wave train is. By carrying experimental results into design conditions, it was shown that a wave train with high extreme waves may affect the design weight of armour stone. Finally, in order to achieve more practical tools for engineering applications, occurrence probabilities of extreme waves under different spectral shapes were obtained by a numerical simulation. As a result, for different occurrence probabilities of extreme waves under the most widely used spectrums of PM and JONSWAP, necessary weight of armour stone was given in a range comparing with the formula of Meer. Moreover, it was noted that the spectral shape indirectly affects the stability not due to the wave grouping but due to the extreme waves in a wave train since the occurrence probability of the high extreme waves becomes higher as the spectral shape becomes narrower under same significant wave height condition.

Coastal defense structures have primary importance from obtainabilty of resources and benefits served by the coastal regions point of view. However, the construction of coastal defense structures demand a high amount of investment. Therefore, in order to reduce the risk of collapse of these structures, model studies should be carried during the design process. In this study, model investigations were carried out on Eastern Black Sea Highway Project regarding the serviceability and damage thus stability parameters. 5 different models were constructed as berm type rubble-mound breakwaters using Van Der Meer&rsquo / s approach and berm design guidelines, with a scale of 1/31.08 and they were tested both for breaking and non-breaking waves. The experiments took place in the Coastal and Harbor Engineering Laboratory of the Middle East Technical University, Civil Engineering Department. The models were constructed and tested with different berm widths and armor stone sizes forming the back armor layer in order to examine the effect of these design parameters on the stability and serviceability of the coastal defense structure to obtain the optimum alternative cross-section. Cumulative damage was minimum for the cross-section constructed with berm width 15 m assigning the width of the prototype. Water spray and run-up values were also not significant. The test results were confirming with Van Der Meer design approach.

[ES] El cambio climático y la conciencia social sobre el impacto de las infraestructuras en el medio está llevando a la necesidad de diseñar diques en talud con cotas de coronación reducidas frente a eventos de rebase más extremos. Además, la mayoría de estos diques se construyen en zonas de profundidades reducidas, donde el oleaje rompe a causa de la limitación por fondo. Estudios recientes apuntan a la necesidad de considerar no sólo la caudal medio de rebase (q) sino también el máximo volumen individual de rebase (Vmax), el espesor de lámina de agua (OLT) y la velocidad del flujo de rebase (OFV) en el diseño de la cota de coronación de un dique en talud según criterios de rebase. No obstante, existen pocos estudios en la literatura científica centrados en Vmax en estructuras costeras sometidas a oleaje limitado por fondo. Además, estos estudios proporcionan resultados contradictorios en relación a la influencia de la limitación por fondo del oleaje sobre Vmax. En cuanto a OLT y OFV, no se han encontrado estudios en la literatura científica que permitan su predicción en diques en talud. En esta tesis doctoral, se han realizado ensayos físicos 2D en diques en talud rebasables (0.3≤Rc/Hm0≤2.5) sin espaldón y con tres mantos principales (Cubípodo®-1L, cubo-2L y escollera-2L) sobre dos pendientes de fondo suaves (m=2% and 4%) en condiciones de oleaje limitado por fondo (0.2≤Hm0/h≤0.9). Vmax junto con q son las variables más recomendadas en la literatura científica para diseñar la cota de coronación de diques en talud según criterios de rebase. En el presente estudio, los mejores resultados en la estimación de Vmax*=Vmax/(gHm0T012) se han obtenido empleando la función de distribución Weibull de dos parámetros con un coeficiente de determinación R2=0.833. Durante la fase de diseño de un dique en talud, es necesario predecir q para calcular Vmax cuando se emplean los métodos dados en la literatura científica. Por tanto, se debe estimar q con fines de diseño si no se dispone de observaciones directas. En caso de emplear la red neuronal CLASH NN para estimar q (R2=0.636), la bondad de ajuste de la función de distribución Weibull de dos parámetros propuesta en esta tesis para predecir Vmax* es R2=0.617. Así, el ratio entre Vmax* medido y estimado cae dentro del rango de 1/2 a 2 (banda de confianza del 90%) cuando se emplea q estimado con CLASH NN. Los nuevos estimadores desarrollados en la presente disertación proporcionan resultados satisfactorios en la predicción de Vmax* con un método más simple que aquellos propuestos en la literatura científica. No se ha encontrado una influencia significativa de la pendiente de fondo ni de la limitación por fondo del oleaje sobre Vmax* en este estudio. OLT y OFV están directamente relacionados con la estabilidad hidráulica de la coronación del dique y la seguridad peatonal frente a rebase. Por tanto, se requiere estimar OLT y OFV en la coronación del dique para diseñar apropiadamente su cota de coronación empleando criterios de rebase. En este estudio, se han empleado redes neuronales para desarrollar nuevos estimadores explícitos que permiten predecir OLT y OFV superados por el 2% del oleaje incidente con un alto coeficiente de determinación (0.866≤R2≤0.867). El número de cifras significativas apropiado para los coeficientes experimentales de dichos estimadores se ha determinado en base a su variabilidad. El punto óptimo en el que las características del oleaje deben ser estimadas para predecir OLT y OFV se ha identificado a una distancia de 3h desde el pie de la estructura (siendo h la profundidad a pie de dique). La pendiente de fondo tiene influencia sobre OLT y OFV. Los valores más extremos de OLT y OFV se han descrito empleando las distribuciones Exponencial de un parámetro y Rayleigh, respectivamente, con resultados satisfactorios (0.803≤R2≤0.812). / [CA] El canvi climàtic i la consciència social sobre l'impacte de les infraestructures al medi està portant a la necessitat de dissenyar dics en talús amb cotes de coronació reduïdes front a esdeveniments d'ultrapassament més extrems. A més, la majoria dels dics es construeixen en zones amb profunditats reduïdes on l'onatge es trenca a causa de la limitació per fons. Estudis recents apunten a la necessitat de considerar no solament el cabal mitjà de sobrepasse (q) sinó també el màxim volum individual de sobrepasse (Vmax), l'espessor de la làmina d'aigua (OLT) i la velocitat del flux de sobrepasse (OFV) pel disseny de la cota de coronació d'un dic en talús segons criteris de sobrepasse. No obstant, existeixen pocs estudis a la literatura científica centrats en Vmax en estructures costeres sotmeses a onatge limitat per fons. Addicionalment, aquests estudis proporcionen resultats contradictoris en relació a la influència de la limitació per fons de l'onatge sobre Vmax. Quant a OLT i OFV, no s'han trobat estudis a la literatura científica que permeten la seua predicció a dics en talús. En aquesta tesi doctoral, s'han realitzat assajos físics 2D amb dics en talús amb sobrepassos rellevants (0.3≤Rc/Hm0≤2.5) sense espatlló i amb tres elements al mantell principal (Cubípode-1L, cubs-2L i esculleres-2L) ubicats sobre pendents de fons suaus (m=2% i 4%) en condicions d'onatge limitat pel fons (0.2≤Hm0/h≤0.9). Vmax conjuntament amb q són les variables més recomanades a la literatura científica per dissenyar la cota de coronació en dics en talús segons criteris d'ultrapassament. Al present estudi, els millors resultats en l'estimació de Vmax*=Vmax/(gHm0T012) s'han obtingut utilitzant la funció de distribució Weibull de dos paràmetres amb un elevat coeficient de determinació R2=0.833. Durant la fase de disseny d'un dic en talús, és necessari predir q per calcular Vmax quan s'utilitzen els mètodes donats a la literatura científica. Per tant, es deu estimar q amb fins de disseny si no es disposa d'observacions directes. Si s'aplica la xarxa neuronal de CLASH NN per estimar q (R2=0.636), la bondat d'ajust de la funció de distribució Weibull de dos paràmetres proposada a aquesta tesi per predir Vmax* és R2=0.617. Així doncs, el ràtio entre el Vmax* mesurat i estimat es troba dins del rang de 1/2 a 2 (banda de confiança del 90%) quan s'usa q predit amb CLASH NN. Els nous estimadors desenvolupats a aquesta dissertació proporcionen resultats satisfactoris en la predicció de Vmax* amb un mètode més senzill que aquells proposats a la literatura científica. No s'ha trobat una influència significativa de la pendent de fons ni de la limitació de l'onatge per fons sobre Vmax* a aquest estudi. OLT i OFV estan directament relacionats amb l'estabilitat hidràulica de la coronació de dics i la seguretat de vianants front a ultrapassaments. Per tant, es requereix estimar OLT i OFV en la coronació de dics per dissenyar apropiadament la seua cota de coronació utilitzant criteris de sobrepasse. En aquest estudi, s'han usat xarxes neuronals per desenvolupar nous estimadors explícits que permeten predir OLT i OFV superats pel 2% de l'onatge incident amb un elevat coeficient de determinació (0.866≤R2≤0.867). El nombre de xifres significatives apropiat per als coeficients experimentals dels mencionats estimadors s'ha determinat basant-se en la seua variabilitat. El punt òptim on determinar les característiques de l'onatge deuen ser estimades per predir OLT i OFV s'ha identificat a una distància de 3h des del peu de l'estructura (on h és la profunditat a peu de dic). La pendent de fons té influència sobre OLT i OFV. Els valors més extrems de OLT i OFV s'han descrit amb les distribucions Exponencial d'un paràmetre i Rayleigh, respectivament, amb resultats satisfactoris (0.803≤R2≤0.812). / [EN] Climate change and the social concern about the impact of infrastructures is leading to mound breakwaters with reduced crest freeboards facing higher extreme overtopping events. In addition, most mound breakwaters are built in the surf zone where depth-limited wave breaking takes place. Recent studies point out the need of considering not only the mean wave overtopping discharge (q) but also the maximum individual wave overtopping volume (Vmax), the overtopping layer thickness (OLT) and the overtopping flow velocity (OFV) when designing mound breakwater crest elevation using overtopping criteria. However, few studies in the literature are focused on Vmax on coastal structures under depth-limited breaking wave conditions. In addition, those few studies report contradictory conclusions regarding the significance of depth-limited breaking waves on Vmax. With respect to OLT and OFV, no studies are found in the literature for their prediction on mound breakwaters. In this PhD thesis, 2D physical model tests were conducted on overtopped mound breakwaters (0.3≤Rc/Hm0≤2.5) without a crown wall armored with three armor layers (Cubipod®-1L, cube-2L and rock-2L) on two gentle bottom slopes (m=2% and 4%) in depth-limited breaking wave conditions (0.2≤Hm0/h≤0.9). Vmax together with q are the most recommended variables in the literature to design mound breakwater crest elevation based on overtopping criteria. In the present study, the 2-parameter Weibull distribution provides the best results when estimating Vmax*=Vmax/(gHm0T012) with coefficient of determination R2=0.833. During the design phase of a mound breakwater, q is needed to predict Vmax using methods given in the literature. Thus, q must be estimated for design purposes when direct observations are not available. If CLASH NN is used to estimate q (R2=0.636), the goodness-of-fit of the 2-parameter Weibull distribution proposed in this thesis to predict Vmax* is R2=0.617. Hence, the ratio between the estimated and measured Vmax* falls within the range 1/2 to 2 (90% error band) when q is predicted using CLASH NN. The new estimators derived in this study provide satisfactory estimations of Vmax* with a method simpler than those found in the literature. Neither the bottom slope nor the depth-induced wave breaking seem to significantly influence the dimensionless Vmax* in this study. OLT and OFV are directly related to the hydraulic stability of the armored crest and the pedestrian safety. Thus, OLT and OFV are required to properly design crest elevation using overtopping criteria. Neural Networks (NNs) are used in this study to develop new explicit unbiased estimators for the OLT and OFV exceeded by 2% of the incoming waves with a high coefficient of determination (0.866≤R2≤0.867). The appropriate number of significant figures of the empirical coefficients of such estimators is selected according to their variability. The optimum point where wave characteristics are determined to predict OLT and OFV was identified at a distance of 3h from the toe of the structure (where h is the water depth at the toe of the structure). The bottom slope does influence both OLT and OFV. The most extreme values of OLT and OFV are described with the 1-parameter Exponential and Rayleigh distribution functions, respectively, with satisfactory results (0.803≤R2≤0.812). / Al Ministerio de Educación, Cultura y Deporte, por la financiación brindada con el programa de Formación de Profesorado Universitario (FPU16/05081). Al Ministerio de Economía y Competitividad, por la financiación de los proyectos ESBECO (EStabilidad hidráulica del manto, BErmas y COronación de diques en talud con rebase y rotura por fondo, BIA2015-70436-R) y HOLOBREAK (Estabilidad Hidráulica y Transmisión de Diques Rompeolas Homogéneos de Baja Cota Diseñados a Rotura por Fondo, RTI2018-101073-B-I00-AR). / Mares Nasarre, P. (2021). Overtopping flow on mound breakwaters under depth-limited breaking wave conditions [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/163154 / TESIS