aula estr port by 05pHue

VIEWS: 26 PAGES: 16

									    ESTRUTURAS PORTUÁRIAS
               Notas de Aula
          Helio José da Costa Santos




1
ÍNDICE




1- Arranjo Portuário                  3

2- Locação de um Porto                5

3- Estruturas de Atracação            6

4- Obras de Abrigo e Proteção         14

5- Recomendações Bibliográficas       16




                                  2
1       ARRANJO PORTUÁRIO

Um porto é basicamente constituído por obras de retroárea ( retaguarda ), obras
de atracação, obras de abrigo e proteção e obras de navegação.


Hoje em dia para se obter maior eficiência na produtividade o Porto é constituído
por terminais que tendem cada vez mais a uma maior especialidade.


Abaixo são listadas algumas destas especialidades:


    i. Terminal para Granéis Líquidos;
 ii. Terminal Para Contêineres;
iii. Terminal para Granéis Sólidos;
               Cereais
               Fertilizantes
               Minérios
               Cavacos de Madeira, etc.
iv. Terminal “Roll-on Roll-Off” ( movimentação com veículos );
v. Terminal para Produtos Siderúrgicos;
vi. Terminal para Produtos Frigoríficos;
vii. Terminal para Movimentação de Celulose, etc.


Obras de retroárea

            Na retroárea é onde se encontram as áreas de estocagem, circulação
            rodoferroviária e os prédios de apoio operacional. É basicamente
            constituida por:

                   Armazéns e Silos;
                   Pátios de Estocagem;
                     Para Contêineres;


                                           3
            Para Graneis Sólidos;
            Para Produtos Siderúrgicos;
          Tanques para Estocagem de Granéis Líquidos
          Vias de Circulação Rodoviária
          Vias de Circulação Ferroviária
          Prédios de Apoio
            Administração
            Receita federal
            Vestiários
            Refeitório
            Oficinas
            Portaria e Controle
            Subestação,Etc..

-   Obras de Atracação

      São aquelas destinadas a proporcionar atracação e amarração das
embarcações que demandam o porto e basicamente podem ser dos
seguintes tipos:

          Cais;
           Estruturas contínuas contíguas à retaguarda
          Píer;
           Estruturas Contínuas afastada do terrapleno e a ele ligado por
           pontes ou passarelas
          Obras descontínuas
               Sistema de Dolfins e Plataformas de Operação
               Sistema de Dolfins e Torres de Carregamento
               Sistema de Monobóia

-   Obras de Abrigo e Proteção

    São obras que garantem, quando necessárias, tranqüilidade das águas
    da bacia portuária proporcionando um nível de agitação compatível com
    as estruturas de atracação e operação, garantem profundidades em
    canais de acesso, fixação de barras e proteção de margens e praias, e
    podem ser:

          Molhe
          Quebra-mar
          Guia Corrente
          Proteção Marginal
          Espigões



                                   4
   2    LOCAÇÃO DE UM PORTO

       Um Porto ou Terminal Portuário pode estar localizado, relativamente à costa
       ou margem, nas seguintes posições relativas:

a- “Off-Shore” - genericamente são aqueles locados em alto mar, fora da linha
   de costa.

       Podem estar ligados ao continente por pontes, passarelas ou dutos

       Seu berço de atracação pode ser em píer ou estrutura descontínua com
       dolfins.

       Por estarem em mar aberto é necessária a construção de uma obra de
       abrigo e proteção( molhe ou quebra-mar )

b- “ On - Shore ” - genericamente são aqueles locados na linha de costa.

       Quando a costa está voltada para alto-mar normalmente existe a
       necessidade de obras de abrigo e proteção

       A obra de atracação, neste caso, poderá ser um cais, píer ou estrutura
       descontínua.


c- Terminal Interior - São aqueles locados no interior de estuários e baías.
    Normalmente são construídos em águas protegidas, não precisando, muitas
    vezes de obras de abrigo. Ressalta-se aqui que no porto de Salvador, apesar
    de estar implantado no interior da baía de Todos os Santos, foi necessária a
    construção de um quebra-mar em toda sua frente de acostagem.

       Relativamente às estruturas de atracação, qualquer um dos tipos poderá
       estar implantado no porto.




                                          5
3   ESTRUTURAS DE ATRACAÇÃO

    a- Cais

    Cais é uma estrutura contígua ao terrapleno de retaguarda.

    O cais pode ser de atracação ou de saneamento.

    Cais de saneamento são muros de contenção construídos ao longo de
    margens de rios ou praias.

    Os cais de atracação são estruturas de contenção onde existe possibilidade
    de atracação de embarcações.

    a.1 - Tipos de Cais

    Os cais podem ser de vários tipos, quais sejam:

    i - Cais de Peso
    Cais de peso é uma estrutura em que todos os esforços atuantes são
    equilibrados pelo peso da estrutura.

    Os esforços atuantes em uma estrutura do tipo cais são basicamente os
    seguintes:]

    -   Empuxo do terrapleno de retroárea;
    -   Peso próprio da estrutura ;
    -   Cargas verticais e horizontais devido ao equipamento;
    -   Sobrecargas definidas em norma
    -   Cargas devido à atracação dos navios; e,
    -   Cargas devido à amarração dos navios.

        o        Muro Cais

    É o cais feito em pedra argamassada, alvenaria de pedra ou concreto
    ciclópico. É o tipo mais antigo de construção. O cais do Valongo do porto de
    Santos é feito com esta tecnologia.

    Suas fundações podem ser diretas ou sobre estacas, dependendo do tipo
    de solo. Interessante que no cais do Valongo foram usadas estacas de
    madeira.




                                      6
Para distribuição dos esforços sobre o leito marinho normalmente estas
estruturas são apoiadas sobre uma base feita em pedra, como leito
ferroviário.

Para diminuição dos esforços de empuxo do terrapleno, exatamente na
retaguarda do cais é construído um prisma de enrocamento.

Os cabeços são fixados no coroamento da estrutura.

Apesar de ser de fácil tecnologia e relativamente barato, para uma altura de
cerca de 10 m é extremamente laborioso, implicando na construção de
ensecadeiras para sua construção.

Esta técnica foi utilizada na década de 80 para construção dos porto, de
Santa Helena, Porto Mendes e Foz do Iguaçu, pela antiga Portobras, antes
da enchente do lago da Usina Hidroelétrica de Itapu.

Para estes casos a solução foi bem econômica dado que a altura do cais
não passou dos 8 m e a construção foi feita em seco com empreiteiros
locais.

Outra tecnologias com por exemplo gabiões ou sacos VLS podem ser
usados.

   o         Caixão Flutuante

É um muro cais de peso constituído por flutuantes que, construído em seco,
segue flutuando até o local de implantação, quando então é afundado por
enchimento de seu " porão " com material inerte, areia ou pedra. Depois de
posicionado são então fixados os equipamentos e acessórios assim como é
aterrada sua retaguarda.

Normalmente,é apoiado no fundo sobre um lastro de pedras previamente
construído.

É dimensionado para resistir aos esforços normais a que um cais de
atracação é submetido alem dos esforços, provenientes de sua condição de
" flutuador".

É usado principalmente quando o porto está locado em área com
afloramento rochoso no leito. Por ser flutuante, pode ser construído longe,
fora da zona de sua implantação. Pode significar uma vantagem quando
não existe área para canteiro de obras na retaguarda do cais ou não seja
admissíveis interferências na operação portuária.



                                  7
O cais do porto de Singapura é um exemplo de recente construção deste
tipo de cais.

ii - Cais sobre estacas

É a forma mais comum de construção de um cais. E constituído
basicamente por uma laje sobre estacas.

Os esforços que nele atuam são os mesmos que atuam em um cais de
peso, ou seja:

-   Empuxo do terrapleno da retroárea;
-   Peso próprio da estrutura;
-   Cargas verticais e horizontais devido ao equipamento;
-   Sobrecargas definidas em norma
-   Cargas devido à atracação dos navios; e,
-   Cargas devido à amarração dos navios.

Estes esforços horizontais e verticais atuando sobre a estrutura são então
transmitidos às fundações em estacas.

Fundações

As estacas podem ser:

-   quanto a sua finalidade:

       Estacas-Prancha, que têm como finalidade conter o terrapleno.
       Estacas de Carga, que são aquelas dimensionadas para resistir aos
        esforços atuantes no cais

-   quanto a seu tipo:

       Pré-fabricadas em concreto armado

              São estacas de pequenos comprimentos e pequenas seções,
              fabricadas numa unidade fabril ou no canteiro de obras e
              depois transportadas até a obra onde, com o auxílio de bate
              estacas, são cravadas até seu embutimento ou ficha.

       Pré-fabricadas em concreto protendido

              São estacas de maiores portes, seções e comprimento que
              resistem a maiores esforços de tração e compressão. São


                                  8
         também fabricadas no canteiro ou unidades fabris especiais,
         transportadas e cravadas no local da construção com
         equipamento de grande porte até seu embutimento.
         Normalmente não são usadas com estacas-prancha.


   Camisa metálica

         São estacas normalmente tubulares, fabricadas fora do
         canteiro. São cravadas por equipamentos de menor porte do
         que aqueles utilizados na cravação das estacas de concreto
         protendido. A camisa metálica pode ser perdida ou não. No
         primeiro caso seu fuste é preenchido com concreto armado e
         sua parede é dimensionada somente para resistir aos esforços
         de cravação. No segundo caso as paredes são dimensionadas
         para os esforços de cravação e funcionamento do cais. Neste
         caso, camisa perdida é necessária uma sobre largura para
         efeitos de corrosão do aço e proteção catótica.

   Tubulões

         Quando não há possibilidade de cravação são usados
         tubulões, que podem ser de camisas metálicas ou a ar
         comprimido:

         Eles são constituídos por elementos pré- fabricados. Quando
         posicionados, equipamentos de perfuração iniciam o
         aprofundamento até a profundidade de projeto quando então
         são lançadas as armaduras e é feita a concretagem " in loco "
         de seu fuste.

         Os tubulões não devem ser inclinados em função de seu
         processo construtivo.

         Podem ser também a ar comprimido, onde seu interior é
         mantido seco por efeito de maior pressão atmosférica,
         possibilitando escavação manual e posterior concretagem do
         fuste.

         Neste caso, muitas vezes é necessário atirantar o cais para
         evitar seu deslocamento devido aos esforços horizontais.




                             9
Contenção do Terrapleno

Relativamente à contenção do terrapleno de retaguarda são usadas as
seguintes soluções:

-   Estacas prancha

    Formam uma cortina chamada de " cortina de estacas-prancha ". São
    retangulares e contíguas umas com as outras, de modo a não
    possibilitar fuga do material de retaguarda. Para garantir sua
    estanqueidade usam-se embrechamento entre cada estaca.

    Normalmente são frontais a estrutura do cais para diminuir os esforços
    de empuxo tirando proveito da sobra da laje do cais.

    Seu coroamento faz-se por uma viga/bloco ligado à laje do cais

-   Enrocamento sob o cais

    Quando as condições de fundações não são adequadas, a contenção
    do terrapleno de retaguarda pode ser feito usando-se um prismas de
    enrocamento.

Laje do cais

    A laje do cais pode estar capeada na mesma cota do pátio de
    retaguarda, onde a estrutura é o próprio piso do cais ou em cota mais
    baixa.

       No primeiro caso, atualmente mais usado, as vigas bloco sobre as
        estacas devem ser dimensionadas para transmitir os esforços dos
        trilhos de rolamento dos equipamentos diretamente para as
        fundações. Assim, a largura do cais é função direta do equipamento
        que atuará no berço. É também boa técnica, para proteção do
        elemento estrutural, revestimento da laje.
        Nas lajes também deverão estar embutidas as canaletas de
        utilidades e suas respectivas caixas.

       No segundo caso o nível da retaguarda sobre a estrutura do cais é
        conseguida pela construção de um aterro que distribuirá os esforços
        ao longo da laje. Dessa forma, as dimensões, em planta da laje
        independem das dimensões dos equipamentos.




                                  10
Profundidade do Berço

       Relativamente a profundidade do berço deve ser aquela suficiente
       para atender o calado máximo do maior navio de projeto, mais a
       folga, pé de piloto, que deve ser o calado somado de 0,5 m.

Acessórios

       Os acessórios, como cabeços e defensas, são fixados normalmente
       na viga de coroamento das estacas-prancha ou em pontos especiais
       na estruturas.

   o         Cais Dinamarquês

Até o início da década de sessenta a tecnologia para cravação de estacas
de grande porte era relativamente limitada.Usavam-se então estacas leves,
curtas e de seção reta pequena.

Os engenheiros, tinham, entretanto, um grande desafio pela frente, que era
dimensionar um estaqueamento capaz de absorver os esforços horizontais
e verticais sem onerar a construção com lajes muito espessas e largas.

A Christiane Nielsen, construtora de origem dinamarquesa atuante em tudo
o mundo, inclusive no Brasil, na construção de portos usa, a tecnologia de
inclinar as estacas de modo a combater os esforços verticais de um cais,
transformando-os em esforços de tração e/ou compressão nas estacas.

Aqui mais uma vez, um grande desafio para época já que tanto o
embutimento das estacas no solo quanto a própria estaca não atendiam
aos critérios mínimos de dimensionamento.

Para garantir que estes esforços de tração ficariam dentro de certos limites
era necessário um peso extra na superestrutura. Para não onerar a obra
com maiores volumes de concreto, sobre a laje foi feito um aterro confinado
à superestrutura garantindo o peso adicional necessário.Evidentemente
este tipo de construção só é aplicável onde as condições de solo o
permitem.

Outra característica do cais dinamarquês é a existência de uma cortina de
estacas-prancha formando seu paramento. Os cabeços de amarração são
fixados sobre a viga de coroamento das estacas-prancha e as defensas,
também ficam nesta viga, porem em sua lateral.




                                  11
Os trilhos dos equipamento, canaletas e caixas de utilidades são fixados no
aterro sobre a laje que tambem é pavimentado.


iii - Cais em cortina de estacas

Este cais é constituido por uma cortina de estacas coroadas por uma
viga/bloco de coroamento, atirantado ao terrapleno. É muito utilizado para
cais pouco profundos. Pode ser feito em estacas prancha, em concreto
armado ou estacas metálicas.

Tecnicamente é uma solução possível, mas deve ser usada somente em
casos extremos quando qualquer outra solução for impossível ou
impraticável.

b- Píer

Entende-se por píer uma estrutura de atracação contínua, afastada da
retroária e a ela ligada por ponte de acesso. Pode ser perpendicular ou
paralela a margem da bacia portuária.

A forma mais tradicional de construção de um píer é deplataforma sobre
estacas inclinadas e horizontais.

Os píeres podem ou não admitir atracação em ambos os lados. Todas as
considerações feitas para estaqueamento, em cais, são válidas para um
píer.

Pouco comum, mas com alguns exemplos na Engenharia, são píeres
formados por cortina de estacas-prancha em ambas as frentes de
acostagem cheias com material inerte.

São normalmente utilizados quando não há necessidade de contigüidade
entre a estrutura de atracação e a retroárea. Ou quando as condições de
subsolo são tais que inviabilizem qualquer solução de cais.

Estas condições inadequadas de subsolo, normalmente estão relacionadas
à existência de grandes camadas argilosas.

No primeiro caso quando não existe necessidade de contiguidade entre a
retroárea e a estrutura de atracação pode-se citar como exemplo os
terminais de graneis onde os produtos são transportados até a frente de
acostagem por correias transportadoras ou tudos.




                                   12
Quando as condições de solo não permitem a construção de um cais, o píer
deverá ser projetado com largura suficiente para atender todas as
necessidades de operação.

No caso de um terminal de contêineres, por exemplo, será necessária a
previsão de faixas de rolamento para carretas transportadoras do cofre até
a frente de atracação, no mínimo, área para apoio das tampas de escotilha,
área para circulação dos equipamentos e área para utilidades.

A profundidade na frente de atracação deverá ser calculada e adotada de
acordo com o mesmo critério usado para o cais de atracação.

Acessórios como defensas, cabeços de amarração e redes de utilidades
também deverão ser considerados nos píeres.

c- Estrutura descontínua de atracação

Da mesma forma que o píer são estruturas da retroárea utilizadas para
movimentação de graneis líquidos e sólidos, principalmente cereais.

Sua frente de acostagem é formada por dolfins de atracação/amarração. A
amarração é feita em cabeços instalados em dolfins de amarração e
também no dolfins de amarração e atracação.

Os dolfins podem ser em concreto sobre estacas, os chamados dolfins
elásticos, podem ser de peso ou em cortina de estacas-prancha.

O dolfim elástico é um bloco de concreto com cerca de 1,5 m de espessura
e 100 m2 de área ( 10 m x 10 m) sobre estacas.

O dolfim de peso é uma estruturas feita com caixões flutuantes com a
mesma tecnologia adotada no cais em caixões flutuantes,

O dolfim de estaca prancha consiste na cravação de estacas prancha, em
círculo, atirantadas entre si com seu interior cheio com material inerte.

Uma estrutura descontínua pode ou não estar ligada fisicamente à
retroárea. No caso de Terminais de graneis líquidos o produto pode vir por
dutos.

Numa atracação descontínua é sempre necessária uma estrutura de apoio.
No caso de graneis sólidos podem ser torres de carregamento e, no caso
de graneis líquidos, plataforma de operação.




                                 13
4 OBRAS DE ABRIGO E PROTEÇÃO

  a - Finalidades:

     Diminuir a agitação marítima no interior de bacias portuárias para níveis
      aceitáveis para a operação com navios;
     Diminuir e/ou desviar o fluxo de correntes junto a bacia de atracação;
     Garantir através da orientação do fluxo de correntes, a posição e
      profundidade de canais navegáveis e fixação de barras;
     Proteção de margens contra ação de ondas e correntes; e,
     Controlar a erosão de praias e de margens de rios.

  b- Tipo :

  Molhe – São obras ligadas a linha de costa ou margem. São usados como
  quebra mar quando garantem a tranqüilidade das águas interiores a uma
  bacia portuária, guia corrente quando usadas na fixação de barras.

  Quebra-mar – São obras desligadas das margens ou linha de costa. Sua
  principal finalidade é garantir tranqüilidade às águas das bacias portuárias.
  Podem também ser usadas na proteção de praias e canais de acesso.

  Espigões – São obras de menor porte. São, quase sempre normais a linha
  de costa ou margens e têm como principias finalidades controlar o fluxo de
  correntes. Junto a uma bacia portuária sujeita a fortes correntes devia o
  fluxos garantindo melhores condições de operação e menores riscos de
  solapamento das fundações

  Quando colocados em praias sujeitas a erosão, confina as areias nas
  enseadas formadas entre elas e garantindo a estabilidade da praia e,
  quando colocados em rios de correntes livres, controlam o fluxo de
  correntes garantindo sua permanência numa posição determinada,
  garantindo, por conseqüência a permanência da posição do talvegue do rio

  c - Materiais e Forma Construtivas

  Os tipos de maior porte, molhes e quebra mares, são geralmente
  construídos em primas de enrocamento.

  Enrocamento são estruturas de peso, flexíveis formadas por pedras
  arrumadas em camadas, formando um prisma.

  O núcleo, a camada interna do enrocamento e responsável pela inércia da
  obra, é geralmente construído por pedras de qualquer tamanho. Para


                                     14
proteção do núcleo são construídas as camadas de armadura, que podem
ser mais de uma, dependendo do vulto da obra. As armaduras também
podem ser feitas por elementos de concreto quando pedras de maior porte
não são disponíveis.

Existem hoje basicamente duas formas de enrocamento, quais sejam o
tradicional e com berma de sacrifício.

O enrocamento tradicional é aquele em que a camada de armadura é
formada por no máximo duas camadas de pedra de grande porte e seu
talude assume a declividade do ângulo de repouso do enrocamento. O
dano ao longo da obra é relativamente pequeno e pequenas manutenções
são indispensáveis ao longo de sua vida útil.

No enrocamento com berma de sacrifício o núcleo é protegido por uma
berma formada por pedras de menor porte, se comparado ao enrocamento
tradicional. A camada da berma é muitas vezes superior e ela tende a se
acomodar a um talude de equilíbrio, devido a ação das, ao longo de sua
vida útil, não havendo necessidade de constantes manutenções.

As pedras da carapaça em um enrocamento tradicional têm que ser
arrumadas uma a uma , garantindo seu embricamento. Já no enrocamento
com berma de equilíbrio este embricamento já não é tão importante e as
pedras podem ser simplesmente empurradas.

Hoje em dia devido as facilidades construtivas esta técnica construtiva está
sendo cada vez mais usada.

O esforço dimensionante é a ação da onda sobre a estrutura. Para calculo
do peso das pedras de carapaça existem fórmulas empíricas que
determinam qual o peso da pedra para um dano de 30 %. A formulação de
Hudson é a mundialmente mais aceita e adotada. No projeto destas
estruturas, entretanto, é indispensável o ensaio em modelo reduzido.
Algumas formulações para aplicação em modelos matemáticos têm sido
apresentadas porem até agora não conseguiram superar a resposta de um
modelo físico.

O coroamento destas estruturas dependem fundamentalmente de sua
utilização. Assim para um quebra mar o galgamento de ondas admissível é
o maior possível, Já para um guia corrente este galgamento pode ser mais
tolerado implicando em uma crista mais baixa. Relativamente a sua
dimensão em planta é função da forma construtiva. Se a obra for feita em
ponta de aterro sua largura teve ser no mínimo suficiente para circulação de
caminhões.



                                  15
  Um esquema de obras de proteção é um cunjunto de obras de proteção
  que funcionando em conjunto garantirão o sucesso do empreendimento.
  Para este caso já existem disponíveis no mercado modelos matemáticos
  que tem resposta bastante confiáveis com alguns anos de uso e
  comprovação.


5 RECOMENDAÇÕES BIBLIOGRÁFICAS

  a) Per Bruun - Port Engineering

  b) U.S. Army Coastal Engineering Research Center - Shore Protection
     Manual.

  c) EAU 1996 - Recommentations of the Committee for Waterfront
     Structyres Harbours and Watrways

  d) Jayme Mason - Obras Portuárias

  e) Carl A. Thoresen - Port Design- Guidelines and Recomentations

  f) Delft University of Tecnology - Breakwater Design

  g) Sigurdarson, Viggosson, Benediktsson, Iceland Port Authority, - Berm
     Breakwater, Tailor-Made Size Graded Structures - Harbour Congress -
     Antwerpen June 1996

  h) OCIMF - oil Company International Marine Forum" -Comissãao de
     Portos Petroleiros - Orientação e recomendações para a amarração com
     segurança dos Petroleiros de grande porte ( VLCC ) aos píers e portos
     oceânicos.

  i) ABNT - Norma NBR 9782 - Ações em estruturas Portuárias, Marítimas e
     Fluviais




                                    16

								
To top