[EN] The armor layer of mound breakwaters, made of large quarry-stone or precast concrete units, must withstand the forces generated by waves breaking on the slope during wave storms. This PhD focuses on the hydraulic stability of mound breakwaters armored with quarry-stones, cubes and the new armor unit, Cubipod. The Heterogeneous Packing (HeP) is identified as a new essential failure mode of breakwater armors. When the armor erosion is being studied, HeP should be considered together with the armor unit extraction and sliding as a whole. The Virtual Net method was established to measure the dimensionless armor damage; this method takes into account the three failure modes. In order to solve the face-to-face coupling between units undergone by cube armors, a new concrete armor unit, Cubipod, is described in this PhD. This new armor unit has a basic cubic or parallelepiped shape, characterized by one or more protrusions on its faces, and these features solve the face-to-face fitting problems. Cubipod armors show higher hydraulic stability than cube armors, but maintain their advantages, such as the high structural strength and the easy production, stacking and placing in prototypes. Likewise, a new concrete armor unit classification is developed in terms of their structural strength and number of layers. This new classification introduces the concept of oriented and specific placement in addition to the random and uniform placement, commonly considered. This study shows the two-dimensional hydraulic stability tests carried out with three types of armor units: double-layer quarry-stones, double-layer cubes and single- and double-layer Cubipods. The models were tested under non-breaking and non-overtopping conditions; regular and irregular wave trains, with increasing wave height with a constant Iribarren number, were generated from no damage to Initiation of Destruction. The test results were used to calibrate and validate the wave-to-wave exponential model to estimate armor damage progression on double-layer quarry-stone and cube mound breakwaters, and this model is applicable to stationary and non-stationary wave conditions. Moreover, a comparison of the stability of cube and Cubipod armors completes the analysis. The hydraulic stability was higher for double-layer Cubipod armor than for single-layer Cubipod armor, which had a higher hydraulic stability than conventional double-layer cube armor. / [ES] El manto principal de los diques en talud, constituido por escollera de gran tamaño o elementos prefabricados de hormigón, es la parte del dique que debe resistir las acciones generadas por las olas rompiendo sobre el talud durante los grandes temporales. Esta tesis doctoral se centra en el estudio de la estabilidad hidráulica del manto principal de los diques en talud protegidos con escolleras, cubos y Cubípodos, un nuevo elemento de escollera artificial. La compactación heterogénea del manto se identifica como un nuevo modo de fallo fundamental del manto principal de los diques en talud. Este nuevo mecanismo se debe considerar junto con la extracción y deslizamiento de piezas cuando se estudia la erosión del manto principal. Por ello, se establece el método de la Malla Virtual para obtener el daño adimensional del manto, el cual considera conjuntamente todos los modos de fallo. Para dar respuesta al problema del adoquinamiento en mantos bicapa de bloques cúbicos, la tesis define un nuevo elemento de escollera artificial, el Cubípodo. Esta nueva pieza de forma básica cúbica o paralelepipédica con una o varias protuberancias en sus caras permite resolver los problemas de adoquinamiento y baja estabilidad hidráulica del cubo, pero manteniendo sus ventajas, como la elevada resistencia estructural y la facilidad de fabricación, acopio y colocación en obra. Así mismo, se presenta una nueva clasificación de las piezas especiales de hormigón utilizadas en mantos de diques respecto de su resistencia estructural y número de capas. Esta nueva clasificación introduce el concepto de colocación orientada y específica, además de la colocación aleatoria y uniforme comúnmente consideradas. El cuerpo central de la tesis presenta los ensayos bidimensionales de estabilidad hidráulica realizados con tres tipos de elementos: escolleras bicapa, cubos bicapa y Cubípodos monocapa y bicapa. Los modelos se han ensayado sin limitación de fondo, sin rebase y manteniendo constante el número de Iribarren, aumentando la altura de ola progresivamente hasta alcanzar el Inicio de Destrucción del manto. Los resultados obtenidos permiten establecer, calibrar y validar un modelo exponencial de progresión de daños válido en condiciones estacionarias y no estacionarias para mantos de escolleras y cubos bicapa. Además, se completa el análisis comparando la estabilidad de mantos de cubos y Cubípodos. La estabilidad hidráulica es mucho mayor en el caso de mantos bicapa de Cubípodos que monocapa, los cuales tienen a su vez mayor estabilidad hidráulica que los mantos convencionales de cubos bicapa. / [CA] El mantell principal dels dics en talús, constituït per escullera de grans dimensions o elements prefabricats de formigó, és la part del dic que ha de resistir les accions generades per les ones trencant sobre el talús durant els grans temporals. Esta tesi doctoral se centra en l'estudi de l'estabilitat hidràulica del mantell principal dels dics en talús protegits amb esculleres, cubs i Cubípodes, un nou element d'escullera artificial. La Compactació Heterogènia del mantell s'identifica com una nova manera de fallada fonamental del mantell principal de dics en talús. Este nou mecanisme s'ha de considerar juntament amb l'extracció i lliscament de peces quan s'estudia l'erosió del mantell principal. Per això, s'estableix el mètode de la Malla Virtual per obtenir el dany adimensional del mantell, el qual considera conjuntament totes les formes de fallada. Per donar resposta al problema de l'adoquinat en mantells bicapa de blocs cúbics, la tesi defineix un nou element d'escullera artificial, el Cubípode. Esta nova peça de forma bàsica cúbica o paral·lelepipèdica amb una o diverses protuberàncies en les seves cares permet resoldre els problemes de l'adoquinat i baixa estabilitat hidràulica del cub, però mantenint els seus avantatges, com l'elevada resistència estructural i la facilitat de fabricació, apilament i col·locació en obra. Així mateix, es presenta una nova classificació de les peces especials de formigó utilitzades en mantells de dics respecte de la seva resistència estructural i nombre de capes. Esta nova classificació introdueix el concepte de col·locació orientada i específica, a més de la col·locació aleatòria i uniforme comunament considerada. La part central de la tesi presenta els assajos bidimensionals d'estabilitat hidràulica realitzats amb tres tipus d'elements: esculleres bicapa, cubs bicapa i Cubípodes monocapa i bicapa. Els models s'han assajat sense limitació de fons, sense ultrapassament i mantenint constant el nombre d'Iribarren, augmentant l'alçada d'ona progressivament fins a aconseguir l'Inici de Destrucció del mantell. Els resultats obtinguts permeten establir, calibrar i validar un model exponencial de progressió de danys vàlid en condicions estacionàries y no estacionàries, per a mantells d'esculleres i cubs bicapa. A més, es completa l'anàlisi comparant l'estabilitat de cubs i Cubípodes. L'estabilitat hidràulica és molt major en el cas de mantells bicapa de Cubípodes que monocapa, els quals tenen a més major estabilitat hidràulica que els mantells convencionals de cubs bicapa. / Gómez Martín, ME. (2015). Análisis de la evolución de averías en el manto principal de diques en talud formado por escolleras, cubos y Cubípodos [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/59231 / TESIS / Premios Extraordinarios de tesis doctorales

El objetivo de la tesis fue estudiar el comportamiento de una grava gruesa, de tamaño máximo de 40 mm, en condiciones triaxiales y de succión controlada. En base al análisis los resultados obtenidos y conceptos tomados, de ensayos triaxiales en arenas a altas presiones, se planteó un modelo constitutivo que reproduce los ensayos realizados. El estudio experimental se realizó con una nueva célula triaxial, diseñada y construida para alojar una probeta de 250 mm de diámetro y 500 mm de altura; en el equipo es posible controlar la succión, mediante la humedad relativa. La célula triaxial está instrumentada totalmente en el interior. Se diseñaron y construyeron además nuevos transductores como la célula de medición diametral y transductores de desplazamiento loca para grandes deformaciones. La prensa de carga permite realizar ensayos con tensión controlada y deformación controlada. Se realizaron ensayos con deformación controlada con distintas humedades relativas en los que se observó, que la resistencia al corte está controlada por la humedad relativa; se presenta mayor resistencia cuanto menor la humedad relativa. En las deformaciones volumétricas obtenidas se observó, que la dilatancia disminuye apreciablemente cuando el material tiene mayor contenido de humedad. Se dedujo de los resultados también, que existe una dependencia directa del incremento de rotura de partículas con el aumento del contenido de humedad. Por otro lado, se verificó la posibilidad de que el material alcanzase el estado crítico; se observó que en la mayoría de los ensayos se alcanzó esta condición y en los otros existe la tendencia. Se encontró además, que la posición de la línea de estados críticos esta controlada por la succión que posee el material.Para obtener la forma de la superficie de fluencia fueron diseñadas otras trayectorias, el material se ensayó en condiciones saturadas y no saturadas. Los resultados muestran que la forma de la superficie de fluencia, en compresión triaxial, es elíptica girada hacia la zona de tensiones desviadoras. En trayectorias adicionales se fijó la superficie de fluencia en la zona no saturada, para después interceptarla en la zona saturada. Se obtuvo una superficie de fluencia en a zona saturada contraída respecto a la fijada en la zona no saturada. Apoyándose del análisis de los resultados de los ensayos triaxiales, y de algunos conceptos derivados del comportamiento de arenas sometidas a altas presiones, se plantea un modelo elásto-plástico. El modelo tiene dos superficies de fluencia; una superficie describe el mecanismo se produce entre las partículas cuando se someten a una tensión de corte y la otra mecanismo de reacomodo por compresión volumétrica. El potencial plástico de la parte desviadora está definido por la teoría de Rowe (1962), que fue modificada por Wan y Guo (1998) con un parámetro de estado. El potencial plástico de la parte volumétrica el modelo se considera asociado. El modelo reproduce el comportamiento del suelo bajo trayectorias triaxiales e isótropas sometidos a cambios de succión, además, tiene en cuenta la rotura de partículas que se presenta en el material.Por último se implementó el modelo y con él se reprodujeron los ensayos con deformación controlada. El modelo en general reproduce adecuadamente las características más importantes del comportamiento del material. / The aim of the thesis was to study the behaviour of gravel, with a maximum size of 40 mm, under triaxial conditions and suction control. With the analysis of the obtained results and some ideas, taken from high stress triaxial test performed in sand, a constitutive elasto-plastic model was proposed. The experimental study was carried out with a new triaxial cell designed and built to test a specimen of 250 mm in diameter and 500 mm in height. With the equipment, it is possible to control the suction by means of relative humidity. All instruments were placed inside the cell. New transducers were designed and built additionally (i.e. the diametral cell transducer and LDT for large strains). The load frame used is capable of functioning with stress and strain control. Strain control triaxial tests were made with different relative humidity and the results showed that the shear strength is a function of the relative humidity; it was obtained higher strength and dilatancy with low relative humidity. The tests also showed direct dependency of particle breakage on relative humidity. It was analyzed if the granular material reached the critical state, most tests showed that the material reached the condition but in the cases that it did not reach it, the tendency existed. It was found that the critical state line position is a function of suction.Another triaxial test campaign was made in order to obtain the yield surface form; consisting of unsaturated and saturated tests. The results showed that the yield surface has an ellipse form turned towards the deviatory part. In other tests the yield surface was fixed in the unsaturated zone and intercepted in the saturated; the results showed that the saturated yield surface contracts with saturation.With the analysis of the triaxial test and some ideas taken from the triaxial test on sand under high stresses an elasto-plastic model was proposed. The model has two yield surfaces; the first one describes the shear mechanism and the other one, the volumetric one. The flow rule of the deviatory part is defined by the dilatancy Rowe theory (1962), which was modified by Wan and Guo (1998) with a state parameter. The plastic potential of the volumetric part is considered associated. The model reproduces the soils behaviour under triaxial and isotropic paths subjected to suction changes. More over, it takes into account the particle breakage present in the material. Finally the model was implemented and the tests made with strain control were reproduced. The model matches, in general, all the characteristic behaviour of the material.