Análisis a fatiga de las conexiones de un dique flotante mediante simulación numérica

• Cebada, A.J. ^[1] ; Aenlle, M. ^[1] ; López, M. ^[1]
  1. [1] Universidad de Oviedo

     Universidad de Oviedo

     Oviedo, España

     
• Localización: Revista española de mecánica de la fractura, ISSN-e 2792-4246, Nº. 5, 2023, págs. 205-212
• Idioma: español
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    Habitualmente se construyen diques en talud y diques de cajones verticales para abrigar las operaciones portuarias de la acción del oleaje. Si las condiciones de clima marítimo son moderadas, los diques flotantes modulares son una alternativa económica y de menor impacto medioambiental. No obstante, se han reportado un número elevado de fallos en estas estructuras relacionados en su mayoría con su punto más débil: los elementos de conexión entre los módulos. En este trabajo se investigó el daño por fatiga en las conexiones de un dique flotante compuesto de cinco pontones de hormigón fondeados al lecho marino mediante cabos elásticos. Las conexiones están formadas por juntas de neopreno que resisten las fuerzas de compresión y cables tranzados de acero que resisten las de tracción. Sobre estos últimos elementos se ha centrado el análisis. La interacción oleaje-estructura se simuló numéricamente en el dominio del tiempo mediante un código basado en la teoría del flujo potencial. Los resultados permitieron estimar la respuesta estructural bajo condiciones de oleaje operacional. El daño acumulado por fatiga se calculó utilizando la regla de Palmgren-Miner. El conteo de los ciclos de tensión de cada serie temporal se realizó con el algoritmo rainflow, y se consideró la curva S-N recogida en la norma DNVGL-OS-E301. Los resultados revelan que, para las condiciones de oleaje estudiadas, en 30 minutos los cables trenzados acumulan un daño de aproximadamente un 0.0002% de su vida útil.

  • English

    Rubble-mound breakwaters and vertical caisson breakwaters are usually built to shelter port operations from wave action.

    If maritime weather conditions are moderate, modular floating breakwater are an economical alternative with less environmental impact. However, a high number of failures have been reported in these structures, mostly related to their weakest point: the connection elements between the modules. In this work, fatigue damage was investigated in the connections of a floating breakwater made up of five concrete pontoons anchored to the seabed by means of elastic ropes.

    The connections are composed of neoprene fenders that resists compression forces and stranded steel cables that resist traction forces. The analysis has focused on these last elements. The wave-structure interaction was numerically simulated in the time domain using a code based on the potential flow theory. The results allowed estimating the structural response under operational wave conditions. The cumulative fatigue damage was calculated using Palmgren-Miner's rule. The count of the stress cycles of each time series was carried out with the rainflow algorithm, and the S-N curve from the DNVGL-OS-E301 standard was considered. The results reveal that, for the wave conditions studied, in 30 minutes the wire ropes accumulate damage of approximately 0.0002% of their service life