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Desde hace varias décadas, la sociedad y la economía están apostando fuerte por las energías renovables en general, y por las marinas en particular. Esto es un hecho relevante puesto de manifiesto en la Agenda 2030, así como en los ODS (Objetivos de Desarrollo Sostenible), especialmente el ODS 7, que apuesta por garantizar el acceso a una energía sostenible y moderna. También en el ODS 13 (combatir el cambio climático y sus efectos) y el 14 (utilizar de forma sostenible los océanos, los mares y los recursos marinos). Dentro de las energías renovables marinas, la que más avances tecnológicos y más implantación ha tenido ha sido la eólica marina. Por ello, la mayor parte de investigaciones científicas llevadas a cabo en estos últimos años en cuestión de energías marinas se han centrado en revisar, discutir y cuestionar los diseños de los elementos estructurales y las cimentaciones de los parques eólicos offshore. Las distintas incertidumbres surgidas en este campo de la ingeniería se deben principalmente a la limitada experiencia del sector (que sólo tiene unas pocas décadas de implantación) y por las continuas modificaciones y discrepancias en la normativa existente. Partiendo de la base anterior, en la presente investigación se han analizado las distintas variables que entran en juego en los parques eólicos marinos, como la vida útil, el período de retorno del temporal de cálculo (y su probabilidad de presentación), los modelos ondulatorios a emplear (Airy, Stokes de diversos órdenes, Cnoidal, Stream Function, etc), los dominios hidrodinámicos, la repercusión de monomios adimensionales como KC, y sus efectos en el terreno (principalmente en la socavación). Utilizando la experiencia acumulada en el sector, se ha discutido la sensibilidad del comportamiento hidrodinámico y estructural frente a los términos no lineales en teoría de ondas, la variación del campo de velocidades y repercusión en el parámetro de Keulegan y Carpenter, así como otros efectos, como los de orden cero, uno y dos en el comportamiento de la socavación. También y como consecuencia de los diferentes fallos ocurridos en parques en servicio y explotación (principalmente debidos a las cotas de instalación de cubiertas y plataformas), se han planteado formulaciones para el cálculo del remonte (run-up), así como el alcance de la vena líquida tras el impacto sobre la estructura. Las distintas expresiones obtenidas en esta investigación han permitido la propuesta de recomendaciones de diseño para la obtención de una cota de coronación fiable, eficiente y económica en las estructuras pilotadas, así como la necesidad de proteger o no las cimentaciones frente a la socavación, comprobando la aplicabilidad de los cálculos en parques eólicos reales, como Arklow Bank o Egmond Aan Zee, entre otros. Finalmente, los valores propuestos se han contrastado con el modelo físico llevado a cabo en Deltares (Holanda) para la plataforma noruega de Aibel (parte oriental del mar del Norte), lo cual ha facilitado la calibración de las fórmulas planteadas. Todos los efectos anteriores sobre las estructuras de los parques eólicos offshore, tanto los que suceden en la superficie del mar, como aquéllos que se manifiestan en la cimentación, se verán considerablemente magnificados con la subida del nivel del mar. Numerosos estudios científicos cifran este fenómeno en 1 a 2 mm/año durante el pasado siglo XX, valor que se ve aumentado a 3 mm/año en la primera mitad del siglo XXI.

Las playas son sistemas complejos que necesitan una gestión racional y eficiente ya que constituyen el soporte de gran parte de la actividad turística. Los sistemas existentes no responden totalmente a las necesidades del gestor; en parte por su parcialidad y también por su subjetividad. Por eso es conveniente un sistema simple simplificado que permita tomar las decisiones adecuadas y subsanar los defectos encontrados y para ello se desarrollan unos índices que sirvan a los gestores costeros para tal fin. En esta tesis se ha comprobado primeramente la validez de los índices actuales, para a continuación, crear o generar otros, que cumplan esta misión. Este último índice, a su vez, se compone de otros dos, uno para reflejar el estado físico de la playa y su evolución (índice de protección de costa) y el segundo para, la gestión de recursos de la misma (índice de recursos), que indica el funcionamiento de la playa de forma que permite al gestor cumplir las demandas de los usuarios con el uso correcto de los medios disponibles. A su vez consta de varios subíndices.: Medioambiente, Servicios, Ocupación, seguridad y Accesos.

Las columnas de grava constituyen uno de los métodos habituales de mejora del terreno para la cimentación de terraplenes o estructuras en suelos blandos. Mejoran la capacidad portante y la estabilidad al deslizamiento y reducen el valor del asiento y el tiempo que tarda en producirse.Las columnas acortan el camino de drenaje de una forma similar a los drenes verticales. Por ello, suelen emplearse las mismas soluciones para estudiar su consolidación radial. Sin embargo, las columnas son mucho más rígidas que los drenes y soportan una parte importante de la carga. En esta tesis se ha desarrollado una solución analítica que permite incluir la interacción radial y vertical entre el suelo y la columna en el estudio de su consolidación radial. La solución permite obtener las tensiones y las deformaciones en cualquier instante a través de una sencilla hoja de cálculo.Se presentan también los resultados de la instrumentación realizada en dos obras reales en las que el terreno fue mejorado con columnas de grava. / Stone columns, either by the vibro-replacement or vibro-displacement methods, are one of the most common improvement techniques for foundation of embankments or structures on soft soils. The main effects usually considered with respect to the untreated ground conditions are: improvement of bearing capacity, reduction of total and differential settlements, acceleration of consolidation, improvement of the stability of embankments and natural slopes, and reduction of liquefaction potential.In this thesis, a new closed-form solution that includes the radial and vertical interaction between soil and column has been developed. The solution gives all the stresses and displacements at any time by means of a simple spreadsheet.The instrumentation of two different field sites where the ground was improved with stone columns is shown and analysed.

El estudio del proceso de consolidación radial alrededor de las columna de grava y de la interacción suelo-columna suele realizarse analizando una celda unitaria formada por una columna de grava central y el área de terreno circundante, sobre la cual ejerce su acción de mejora. En esta tesis doctoral se ha modelizado a escala reducida una celda unidad para analizar la transferencia de carga entre la columna y el terreno y el proceso de consolidación que se produce alrededor de la columna, para condiciones de carga vertical rígida.Se han realizado ensayos con columnas de dos diámetros distintos, con el fin de estudiar también la influencia del área de suelo blando reemplazada por la columna. Se presentan los resultados obtenidos en cada ensayo, su interpretación, y la comparación con soluciones teóricas existentes. Todo ello tanto para el análisis de la consolidación radial como para el comportamiento deformacional del conjunto suelo-columna. / The analysis of the radial consolidation process around the column and the column-soil interaction is based on the study of a unit cell approach, which consists of a central column of gravel and the surrounding soil. In this thesis, a unit cell in small scale has been reproduced with the aim of analyzing load transfer between soil and column, settlement reduction and radial consolidation process that happen when a rigid vertical load is applied on surface.Tests with two different geometries are carried out.From the results, some conclusions related to consolidation process, stress concentration factor and settlement reduction have been obtained for each testing geometry.The influence of the replacement area has been studied comparing the results of both geometries.Finally, the results are presented and interpreted using some existing analytical solutions related to consolidation process and stone columns deformation.

Este trabajo de investigación, centrado en el Flysch carbonatado de Alicante, tiene como objetivos principales caracterizar los mecanismos de inestabilidad que afectan a los taludes de estas formaciones carbonatas heterogéneas, evaluar las medidas correctivas implementadas, y por último, caracterizar comportamiento diferencial frente a la degradación ambiental de las diferentes litologías aflorantes. Para ello, se ha realizado un extenso inventario de 194 taludes, permitiendo generar una base de datos que incluye las litologías, su competencia y la posición relativa entre ellas, las relaciones geométricas entre talud y estratificación y los mecanismos de inestabilidad asociados. También se han inventariado las medidas correctivas observadas y la valoración de su efectividad, ligadas al tipo de afloramiento y sus inestabilidades asociadas. Asimismo, se ha caracterizado el comportamiento frente al slaking de la roca matriz a través de cinco ciclos de slake, basado en los índices Id1, Id5, y en el Index of Weathering propuesto (IW5). Estos parámetros, junto con la identificación litológica y las propiedades mecánicas de las litologías representativas de la zona de estudio han permitido caracterizar su comportamiento frente a la degradación ambiental, que además ha sido relacionado con los patrones, longitudes y tasas de degradación observados in situ. Como resultado de lo anteriormente expuesto, este trabajo proporciona unas nuevas herramientas básicas, que pueden utilizarse fácilmente en fases de anteproyecto, para conocer los mecanismos de inestabilidad, el comportamiento frente a la degradación ambiental, así como recomendar las medidas correctivas adecuadas en estos taludes, u otros de características similares.

Las fórmulas basadas en la teoría de la elasticidad son ampliamente utilizadas para el cálculo de asientos de cimentaciones, ya que la mayor parte de la normativa y/o recomendaciones geotécnicas recomiendan su empleo. Estas fórmulas se han utilizado durante más de un siglo de forma satisfactoria, ofreciendo las comparaciones existentes entre asientos medidos y calculados según esta teoría un grado de acuerdo aceptable. Su fácil aplicación, la claridad y sencillez en la determinación de los parámetros intervinientes, son otras características que hacen que, en la actualidad, estas fórmulas se sigan utilizando profusamente en la mayor parte de los problemas geotécnicos. No obstante, estos métodos no cubren toda la casuística existente en la ingeniería geotécnica, por lo que se han desarrollado una serie de coeficientes, denominados factores de influencia, que modifican dichas fórmulas y las adecuan a casos particulares que quedan fuera del ámbito de aplicación de las fórmulas generales. La presente tesis, tiene por objeto la propuesta de nuevos factores de influencia mediante el Método de los Elementos Finitos, de modo que, bien se obtengan factores de influencia que mejoren la predicción de factores de influencia ya existentes, o bien se creen nuevos factores de influencia que cubran situaciones geotécnicas no estudiadas hasta la fecha. Para ello, se han resuelto un número elevado de modelos no lineales de elementos finitos, sobre los que se ha realizado previamente un estudio de verificación y optimización. Estos modelos verificados se resuelven variando los parámetros clave del problema. Posteriormente, con los resultados de los modelos, se ha realizado un estudio estadístico de los datos, del que se desprenden nuevas expresiones para determinar los factores de influencia obtenidos. Finalmente, con las expresiones validadas desde el punto de vista estadístico, se procede a verificar la aplicabilidad del factor propuesto, por comparación entre los valores medidos de asiento de cimentaciones instrumentadas y los calculados teniendo en cuenta los valores de los factores de influencia propuestos.

Los fenómenos de inestabilidad superficial de taludes en suelos suelen ir asociados a degradación de las propiedades mecánicas a partir de su superficie, por diferentes procesos (humectación, meteorización, etc.). Su análisis se realiza generalmente mediante el empleo de métodos de equilibrio límite, principalmente el método de talud indefinido. Dentro de este marco, la presente Tesis Doctoral plantea un análisis numérico consistente en simular la degradación del terreno mediante una formulación en elementos finitos, con el objetivo de aplicarlo en el análisis de taludes.Por otro lado, existen distintos sistemas de prevención y corrección de este tipo de inestabilidades, que van desde sistemas como la revegetación, hasta el empleo de sistemas flexibles anclados. Actualmente se comienza a emplear un sistema de refuerzo basado en mallas de alambre de acero de alta resistencia ancladas al talud, cuyo efecto principal es la transmisión de una presión al paramento, al deformarse la malla adquiriendo cierta curvatura bajo estado de tracción. Este tipo de sistemas es también analizado en la investigación que se presenta.Para ello, se comienza con el estudio del efecto del refuerzo, analizando la estabilidad de taludes sometidos a presión en su superficie, mediante el método de equilibrio límite.Seguidamente se realiza una caracterización de la malla de refuerzo, prestando especial atención a su comportamiento tensión-deformación, y a su anisotropía.La investigación continúa mediante el análisis numérico de la interacción entre el terreno y el refuerzo, considerando una serie de celdas elementales de contorno sencillo. Los resultados obtenidos permiten establecer una serie de factores críticos y condicionantes en el análisis de estos sistemas, y también relacionados con la forma de cálculo a emplear.Sobre la degradación del terreno, se propone una formulación general dentro de la Teoría de la Plasticidad, que se implementa en el programa de elementos finitos OXFEM de la Universidad de Oxford. Dicha formulación se verifica mediante el análisis de una cimentación superficial sometida a una degradación desde la superficie hacia el interior del terreno. Finalmente, se analiza el caso de taludes con y sin refuerzo, sometidos a distintos grados de degradación en su zona superficial. / Shallow instabilities in soil slopes are usually related to degradation of mechanical soil properties advancing from its surface, and due to different process (water infiltration, erosion, etc.) The analysis of this problem is usually carried out by limit equilibrium, considering the slope as being of infinite length. This Thesis proposes a numerical analysis based on a soil degradation formulation in finite elements.On the other hand, there are different systems for preventing and correcting these instabilities, as slope revegetation, the use of flexible systems nailed to the slope, etc. In the last years, increasing use in made of meshes of high strength steel wire, nailed to the slope face. In these systems, the mesh develops some curvature under deformation, so that, it exerts a normal pressure to the slope face.Limit equilibrium analyses of slopes with pressure acting on their surface are presented as part of the investigation.After that, characterization of the wire mesh is presented, with particular emphasis on its anisotropic stiffness and mechanical behaviour.Analysis of the interaction between the soil and the mesh is carried out by numerical analyses of some elementary cells. The results allow identifying some important factors that need to be taken into account in the analysis of the described systems.A formulation for soil degradation, based on Plasticity Theory, is proposed. It is implemented on the finite element program OXFEM of the University of Oxford. The computer implementation of the formulation is checked by the analysis of a shallow footing subjected to a degradation starting on the soil surface.Finally, this formulation of degradation is used to perform analyses of reinforced and un-reinforced slopes subjected to different degrees of degradation on its surface.

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