Caracterización de los sistemas de protección basados en materiales naturales destinados al control de la socavación en obras marítimas presentes en instalaciones eólicas marinas

摘要

El fenómeno de la socavación puede poner en peligro la operatividad o laudseguridad de estructuras offshore comprometiendo su estabilidad global.udHasta el momento, la gran mayoría de las investigaciones destinadas audestudiar el origen y el desarrollo de este fenómeno han estado centradas enudentornos fluviales, bajo condiciones de corriente continua. En la última década,uddebido al crecimiento del mercado de la eólica marina, han surgido numerososudestudios para la caracterización de este fenómeno en el entorno marino,udteniendo en cuenta que estas estructuras se encuentran sometidas de formaudsimultánea a los efectos de la corriente y el oleaje, y las corrientes provocadasudpor las mareas.udAnte la observada carencia de criterios existentes para el diseño deudprotecciones frente a la socavación, la presente Tesis Doctoral surge con eludobjetivo principal de desarrollar una serie de recomendaciones que permitanudmejorar y optimizar el diseño de estas estructuras, teniendo en cuenta no sóloudlos parámetros geométricos de las cimentaciones de los aerogeneradores, o laudpropia erosión, sino también, variables características del oleaje como la alturaudde ola, el periodo o la longitud de onda, así como la profundidad o laudbatimétrica de la cimentación.udLa caracterización de los sistemas de protección basados en materialesudnaturales destinados al control de la socavación en obras marítimas presentesuden instalaciones eólicas marinas no es el único objetivo alcanzado en laudpresente Tesis Doctoral. A través de la calibración del parámetro de altura deudola adimensional (H0) en diferentes parques eólicos europeos, y de acuerdo aludcriterio propuesto por Van der Meer (1988), se propone la clasificación de esteudtipo de estructuras de protección, basadas en material granular o escollera. La información recopilada sobre la socavación registrada en numerososudparques eólicos con protección también ha permitido estudiar la funcionalidadudde este tipo de protecciones instaladas hasta la fecha.udAsímismo, gracias al conocimiento adquirido sobre el fenómeno de laudsocavación, se plantea una propuesta para la mejora de la caracterización deudeste fenómeno en ambiente marino basada en el estudio de la influencia deludcampo de aceleraciones.udLa presente Tesis Doctoral permite mejorar el diseño de las protecciones frenteuda la socavación que se utilizan en parques eólicos marinos teniendo en cuentaudlas acciones del clima marítimo, supliendo de este modo las carencias queudhasta el momento presentan las formulaciones existentes, las cualesudúnicamente toman en consideración la geometría de las cimentaciones, eludángulo de rozamiento interno del terreno y la estimación de la máximaudsocavación que puede llegar a producirse. Scour phenomenon jeopardizes the stability and functionality of offshoreudstructures compromising its overall stability.udSo far, most studies about the origin and the development of this phenomenonudhave been focused on river environments (under steady current conditions). Inudthe last decade a lot of research projects about the characterization of thisudphenomenon have been carried out due to the growth of offshore wind industry.udThese projects take into account that these structures are subjectedudsimultaneously to current, waves and tidal effects.udThis PhD Thesis arises due to the current lack of criteria for the design of scourudprotections. Its main objective is to develop some recommendations to improveudand to optimize the design of scour protection structures. For that it isudnecessary to take into account not only the geometrical parameters ofudfoundations or the erosion forecasted, but also wave variables such as waveudheight, wave period or wavelength.udCharacterization of protection systems based on natural materials for theudcontrol of the scour in offshore wind farms was not the only goal achieved in thisudPhD Thesis. Through the calibration of the dimensionless wave heightudparameter (H0) in different European offshore wind farms, and according to theudcriteria proposed by Van der Meer (1988), a classification of these protectionudstructures based on natural elements (rocks or riprap) has been proposed.udScour data registered in numerous offshore wind farms with scour protectionudsystems also allowed to study the functionality of this type of protection installedudup to now.udThanks to the knowledge acquired about the scour development, a proposal forudthe improvement of the characterization of this phenomenon in marine environment is proposed. This has been based on the study of the influence ofudthe acceleration parameters.udThis PhD Thesis improves the design of scour protections used in offshore windudfacilities taking into account maritime climate actions. To solve the currentudformulae deficiencies only considering the foundation geometry, the internaludfriction angle of the seabed and the maximum scour depth forecasted.ud