Transcript
ESCOLA POLITÉCNICA DA USP PHA 2415 – Portos e Obras Hidráulicas Fluviais e Marítimas Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental
TRABALHO PRÁTICO DE ANTE-PROJETO DE OBRAS PORTUÁRIAS E COSTEIRAS
TURMA 1 – GRUPO 3
Paula Savino Simões Melo Paulo Cezar Bianchi Pedro Brazinkas Chiovetti Rafael Valente Felitte Raul Moysés Neto Renato Mizuta Rodolfo Schweiser de Paiva Lopes Ruben Hiroaki Nakano Sandra Polo Jiménez Thaís Mösken Pera Thomaz Bragança Rizzo Victor França Diniz de Aguiar Vinicius Lopes de Faria
Abril de 2014
nº 7632616 nº 7211401 nº 6851352 nº 5434789 nº 7211770 nº 6851713 nº 7632936 nº 5247832 nº 8733534 nº 5906722 nº 6860071 nº 7211892 nº 6483470
Sumário
1. Objetivo.................................................................................................................4 2. Máximo e mínimo nível de maré ..........................................................................5 3. Dados de projeto ...................................................................................................6
1ª ETAPA
4. Análise da melhor região.............................................................................................7 4.1. Abrigo..................................................................................................................7 4.2. Acessibilidade Marítima......................................................................................9 4.3. Área de retroporto................................................................................................9 4.4. Acessibilidade aos demais modais de transporte...............................................12 4.4.1. Ferroviário...............................................................................................12 4.4.2. Aéreo.......................................................................................................13 4.4.3. Rodoviário...............................................................................................14 4.5. Ambiental..........................................................................................................15 5. Matriz de decisão.......................................................................................................16 6. Conclusão..................................................................................................................16
2ª ETAPA
7. Cálculos preliminares................................................................................................17 8. Canal de acesso..........................................................................................................17 8.1.Profundidade e Largura.................................................................................17 8.2.Traçado..........................................................................................................20 9. Bacias Portuárias.......................................................................................................20 9.1. Bacia de evolução ........................................................................................20 9.1.1 Profundidade........................................................................................20 9.1.2 Área da bacia........................................................................................21 9.2.Bacia de espera..............................................................................................21 9.2.1 Profundidade........................................................................................21 9.2.2 Área da bacia........................................................................................21
2
9.3.Bacia de berço...............................................................................................22 9.3.1 Profundidade........................................................................................22 9.3.2 Área da bacia........................................................................................22 10. Dragagem...................................................................................................................23 10.1. Volume Dragado......................................................................................23 10.2. Custo .......................................................................................................24 11. Abrigo........................................................................................................................24 11.1. Avaliação.................................................................................................24 11.2. Dimensionamento....................................................................................25 11.2.1 Alinhamento em planta......................................................................25 11.2.2 Peso dos blocos...................................................................................29 11.2.3 Altura do talude..................................................................................30 11.2.4 Espessura............................................................................................30 12. Retroporto..................................................................................................................31 14. Questões ambientais..................................................................................................34 13.1 Descarte de material dragado...........................................................................34 13.2 Enrocamento para o molhe...............................................................................34 13.3 Medidas mitigadoras..........................................................................................34 15. Bibliografia................................................................................................................36
3
1. Objetivo A fim de realizar um ante-projeto de obras portuárias e costeiras realizou-se uma pesquisa de máximo e mínimo nível de maré e as condições de abrigo das ondas na região da carta náutica disponibilizada (1903 – Canal Norte de S. Catarina). E analisando-a em conjunto com imagens do Google Earth determinou-se 5 possíveis áreas para a implantação de um porto para posteriormente eleger a mais favorável, considerando a embarcação tipo do projeto, abrigo, acessibilidade marítima, área de retroporto, acessibilidade aos demais modais de transporte e ambiental, através de uma matriz de decisão. A seguir estão as regiões destacadas na carta em questão, nomeadas com as letras A, B, C, D e E, sendo a mais ao norte a região A e mais ao sul a região E.
Figura 1 – Regiões destacadas na Carta Náutica 1903
4
2. Máximo e mínimo nível de maré Foi realizado um estudo dos níveis máximos e mínimos de maré nos últimos 19 anos. Adotaram-se como referência os dados do Porto de Florianópolis, por sua localização ser mais próxima das áreas selecionadas em relação aos demais portos da região. A seguir está a tabela com 19 anos de dados coletados em uma primeira etapa consultando a biblioteca do Centro Tecnológico de Hidráulica e em uma segunda etapa via internet através dos dados da Diretoria de Hidrografia de Navegação (DHN).
Porto de Florianópolis - Latitude: 27°35,3'S Longitude: 48°33,4'W 1996 NA med 0,39 NA max (m) 1,2 NA min -0,3
1997 0,39 1,2 -0,3
1998 0,39 1,2 -0,4
1999 0,39 1,1 -0,4
2000 0,39 1,3 -0,4
2001 0,39 1,2 -0,5
2002 0,39 1,3 -0,5
2003 0,39 1,3 -0,5
2004 0,39 1,2 -0,5
2005 0,39 1,3 -0,6
2006 0,64 1,5 -0,4
2007 0,64 1,6 -0,2
2008 0,64 1,4 -0,3
2009 0,64 1,6 -0,3
2010 0,64 1,4 -0,3
Média 2011 2012 2013 2014 0,64 0,64 0,64 0,64 0,5 1,4 1,3 1,3 1,3 1,3 -0,2 0 -0,1 -0,1 -0,3
Tabela 1 - Dados de máximo e mínimo nível de maré no Porto de Florianópolis.
Níveis máximos e mínimos das marés Altura das marés (m)
2,0 1,5 1,0
0,5 0,0 -0,5 -1,0 0,0
20,0
40,0
60,0
80,0
100,0
Frequência de ocorrência (%)
Gráfico 1 – Relação entre os níveis de maré e a frequência em que ocorre.
Posteriormente a esta pesquisa foi orientado que os dados de maré deste porto são muito distorcidos por este estar localizado em um estreito entre a ilha de Florianópolis e o estado de Santa Catarina. Assim, para fins de projeto se considerará como maré mínima -0,3 m e máxima 1,6 m. O nível d’água médio será de 0,5 m.
5
3. Dados de projeto - Maré meteorológica: ± 0,5 m - Onda de projeto (na isóbata de 10 m): Tipo 1 ( H = 6,0 m, Tz = 8 s e RUMO (°NV): 67°30’ a 112°30’) Tipo 2 ( H = 6,0 m, Tz = 12 s e RUMO (°NV): 112°30’ a 157°30’).
- Embarcação tipo: Cabotagem de carga geral Deslocamento de 2500 tpb Deslocamento total de 4000 t Comprimento total (L): 85 m Boca(B): 13,0 m Calado (T): 5,0 m
6
1ª ETAPA___________________________________________________ 4. Análise da melhor região Para cada área analisaram-se os seguintes fatores: abrigo, acessibilidade marítima, área de retroporto, acessibilidade aos demais modais de transporte e ambiental. 4.1. Abrigo O abrigo tem a função de promover a proteção da embarcação-tipo de ventos, ondas e correntes a fim de garantir mínimos esforços na atracação. Assim, foram avaliadas as condições necessárias de abrigo a partir das ondas de projeto. Caracterização das ondas de projeto: Tipo 1( H = 6,0 m, Tz = 8 s e RUMO (°NV): 67°30’ a 112°30’) e Tipo 2( H = 6,0 m, Tz = 12 s e RUMO (°NV): 112°30’ a 157°30’), simbolizadas da seguinte forma a fim de evidenciar seu rumo.
- Tipo 1
- Tipo 2
Pontos A e B
Figura 2 – Representação dos pontos A e B com as ondas de projeto do tipo 1 e 2.
A partir da figura 2 se pode ver que o ponto B está abrigado tanto da onda do tipo 1 como da onda do tipo 2 enquanto o ponto A está parcialmente abrigado sofrendo uma influência parcial da onda do tipo 1 com rumo (°NV) próximo a 67°30’.
7
Ponto C
Figura 3 – Representação do ponto C com as ondas de projeto do tipo 1 e 2.
Nota-se na figura 3 que as duas ondas de projeto não atingem o ponto C, caracterizando-o como uma região abrigada das ondas.
Pontos D e E
Figura 4 - Representação pontos D e E com as ondas de projeto tipo 1 e 2.
8
Observando a figura 4 nota-se que as regiões D e E estão expostas tanto à onda de projeto tipo 1 como à onda de projeto tipo 2, necessitando dessa forma a adoção uma obra de abrigo para o berço e a bacia de evolução. Considerando as observações sobre cada área podemos dizer que as áreas B e C estão em uma situação favorável, as áreas D e E em uma situação desfavorável e a área A em uma situação intermediaria.
4.2. Acessibilidade marítima A lâmina d'água deve ser compatível com as dimensões e características da embarcação de projeto (dimensões, tipo de carga, manobrabilidade e etc.) no canal de acesso, bacias portuárias e berços de acostagem. Tem-se que o valor da profundidade requerida pela embarcação de projeto no canal de acesso portuário pode ser obtido através da soma dos diferentes aspectos relacionados à maré local, efeitos de onda, squat, calado estático da embarcação de projeto, além de certos fatores de segurança. Para a nossa região, onde não temos nenhuma região de estuário, ou abrigo natural para alocarmos o porto, adotaremos os mesmos fatores para os 5 pontos selecionados, sendo que os fatores limitantes serão a profundidade natural e o espaço nas redondezas. Analisando as profundidades em torno dos pontos A e B, observa-se que no ponto A há uma profundidade de 15 metros, exceto pela existência de um banco de areia com cota de 7m, e no ponto B os valores variam entre 5 e 10 metros. Para os pontos C, D e E, temos valores similares, variando entre 6m e 10m. Há de se ressaltar ainda a presença de formações rochosas na costa dessa região, o que resultaria em um maior esforço para viabilizar um porto. Em relação à largura dos canais de acesso portuários, deve-se apenas que verificar, previamente, a área externa, pois a parte abrigada dependerá de onde o abrigo for alocado. Todos os pontos estão em região aberta, portanto, não há nenhum tipo de impedimento para que eles manobrem com espaço. O mesmo ocorre para as bacias de espera e de evolução. Uma ressalva há de se fazer para o ponto A, onde há a presença de rochas em sua região, não é um fator decisivo, pois o espaçamento entre elas é o suficiente para passar nossa embarcação de projeto, mas deve-se tomar um cuidado na manobra para entrar no porto.
4.3. Área de retroporto Um retroporto é uma área de carga, descarga e estocagem de mercadorias situada próxima de um porto. Ela possui armazéns de estocagem especializados para cada tipo de produto e até pequenas instalações de empresas. Usaremos como critério de avaliação dos pontos estudados a possibilidade de construção de um retroporto, já que esta área é fundamental para as atividades portuárias. Para realizar esta análise contaremos com o auxílio de imagens de satélite para melhor reconhecimento da área.
9
De modo geral, estima-se que uma tonelada armazenada ocupa 1 m² (para cargas gerais como sacarias e caixas). A embarcação tipo do porto a ser projetado pode transportar até 2500 t. Considerando que a área de retroporto deve estocar cargas de até duas embarcações tipo, a área de armazenamento deverá possuir, no mínimo, 5000 m².
Ponto A
Figura 5 – Delimitação do retroporto no ponto A
A área delimitada é viável para a construção de um retroporto porque não há ocupação na região, o relevo é regular e há aproximadamente 180000 m² disponíveis.
Ponto B
Figura 6 – Delimitação do retroporto no ponto B.
10
Nota-se a presença de casas perto do ponto, todavia, não é necessário desapropriar porque há espaço suficiente para a construção do retroporto a nordeste da região (área marcada). Porém, essa solução acarretaria em uma maior distância de transporte das cargas e dos equipamentos. A área em amarelo possui aproximadamente 240000 m².
Ponto C
Figura 7 - Delimitação do retroporto no ponto C.
Há espaço suficiente para a construção do retroporto (aproximadamente 130000 m²) e o relevo é regular, porém, a região é densamente ocupada e a desapropriação pode ser trabalhosa e cara.
Ponto D
Figura 8 - Delimitação do retroporto no ponto D.
11
A região demarcada é relativamente plana e possui aproximadamente 280000 m². Não há sinais de ocupação e, portanto, a área é recomendada para a construção de um retroporto.
Ponto E
Figura 9 - Delimitação do retroporto no ponto E.
Há espaço suficiente para construção do retroporto (120000 m²) e o releve é regular, no entanto a desapropriação seria inviável pela presença de um condomínio de alto padrão.
4.4. Acessibilidade aos demais modais de transporte Para estudar as condições de acessibilidade se pesquisou a comunicação com os modais de transporte ferroviário, aéreo e rodoviário. 4.4.1
Ferroviário
Como ilustra a figura 10, Santa Catarina conta com duas linhas ferroviárias:
ALL-Sul (amarela): América Latina Logística Malha Sul S.A.
FTC: Ferrovia Tereza Cristina S.A.
A malha ferroviária mais próxima é muito pequena e inconexa. As outras duas estão muito longe dos pontos escolhidos, portanto o sistema ferroviário não teve resultado relevante nesta análise.
12
Figura 10 - Mapa de redes ferroviárias de Santa Catarina.
4.4.2
Aéreo
O aeroporto mais próximo da área objeto deste trabalho é o Aeroporto Internacional Hercílio Luz em Florianópolis. Além de efetuar transporte de passageiros, este aeroporto é parte da INFRAERO, uma Rede de Terminais de Logística de Cargas, que é apresentada na figura 11.
Figura 11 - Mapa da Rede de Terminais de Logística de Cargas INFRAERO. Fonte INFRAERO aeroportos.
13
4.4.3
Rodoviário.
As principais rodovias que passam pela área em questão são duas, a BR-101, que é uma rodovia federal que passa por todo o litoral leste do Brasil, e a SC-410, uma rodovia estadual que liga o municipio de Governador Celso Ramos à BR-101 e o contorna, passando pelos pontos C, D e E. Nos pontos mais ao norte (A e B), não há rodovias próximas aos pontos, apenas pequenas avenidas e estradas que ligam o município de Bombinhas à BR-101, não ideais para caminhões carregando a carga no caso de haver um porto em um dos dois pontos.
Figura 12 - Mapa da rede rodoviária de Santa Catarina
14
4.5 Ambiental Segundo a ANTAQ, é considerado impacto ambiental qualquer alteração das propriedades físicas, químicas e biológicas do meio ambiente, causada por qualquer forma de matéria ou energia, resultante das atividades humanas, que afete direta ou indiretamente a saúde, a segurança e o bem-estar da população, as atividades sociais e econômicas, a biota, as condições estéticas e sanitárias do meio ambiente e a qualidade dos recursos ambientais. Para a análise dos impactos ambientais possíveis em cada ponto serão considerados os seguintes tópicos: Desmatamento Impactos sobre o meio Biótico Impactos Indiretos Impacto sobre o meio Socioeconômico Foi considerado o impacto causado na área portuária durante a obra, enquanto ativo e aqueles causados para que o porto opere, como obras de acesso e manutenção. Além disso, foi considerado que a fauna aquática desses cinco pontos são praticamente iguais. É válido comentar que uma obra nestes cinco pontos causaria impactos diretos e indiretos na Reserva Biológica Marinha do Arvoredo, localizada no Arquipélago do Arvoredo, devido à sua área de 17400 ha. Para viabilizar a realização deste trabalho, desconsideraremos a existência desta reserva, porém, em um projeto real, grande parte da região estaria comprometida do ponto de vista ambiental. Ponto A O ponto A está localizado próximo ao município de Bombinhas, e nele existe uma alta densidade de Mata Atlantica virgem que terá que ser desmatada tanto para a implantação da obra por si só como para a implantação das obras de acesso e área de retroporto, pois há uma grande dificuldade de acesso à essa área, visto que não existe rodovias que levem a esta região e o relevo é irregular. Ponto B O ponto B, assim como o A está localizado no município de Bombinhas. Na região em questão, existem vias de acesso, assim como uma pequena área construída, o que diminuiria o impacto que poderia ser causado pela construção tanto da obra quanto das vias de acesso. Porém aumentaria o impacto sobre os habitantes dessa área, devido ao som, trânsito de veículos, e outras atividades provocadas pela implantação e operação do porto. Ponto C Este ponto se localiza muito próximo à cidade de Governador Celso Ramos e, portanto pode causar transtornos aos habitantes. Por outro lado, o acesso a esse Ponto é relativamente fácil, o que diminuiria os danos causados devido à construção de vias de
15
acesso. Outro ponto positivo é que a área que deve ser desmatada para a construção é relativamente pequena, e pode ser recuperada. Ponto D O ponto D pertence ao município de Governador Celso Ramos, e uma obra neste local causaria desmatamento de uma área reflorestada, porém este ponto é relativamente perto de uma rodovia, e longe da cidade, o que minimiza tanto os impactos socioeconômicos quanto os de obras de acesso. Visto que a área que seria danificada poderia ser replantada e de densidade média, e o fato de que praticamente não será necessária a construção de vias de acesso, este ponto, ambientalmente, é o mais adequado para a construção do porto. Ponto E O ponto E pertence ao município de Governador Celso Ramos e uma obra neste local causariam impactos na Mata Atlântica nativa existente na região, além disso, existem residências na região, e seria necessário realocar os residentes. Segundo estudos existe numa área ao Sul deste ponto, uma espécie de rã, que está em risco de extinção e só existe na região, e a construção de um porto nessa área pode modificar o ecossistema e aumentar as chances desta espécie desaparecer.
5
Matriz de decisão
Fatores \ Região Abrigo Acessibilidade Marítima Área de retroporto Modais de transporte Ambiental TOTAL
A 5 5 10 5 5 30
B 10 10 5 5 5 35
C 10 5 0 10 5 30
D 0 5 10 10 10 35
E 0 5 5 10 0 20
Tabela 2- Matriz de decisão
6
Conclusão
A partir da matriz de decisão que considerou igualmente os cinco fatores analisados tem-se que as regiões B e D são as mais favoráveis para a implantação do porto. Como critério de escolha determinou-se a seguinte ordem de importância para os fatores: Abrigo, acessibilidade marítima, área de retroporto, modais de transporte e ambiental, sendo o fator abrigo considerado mais importante. Justifica-se essa ordenação pelo fato de os maiores custos de uma obra portuária terem como origem os abrigos e a dragagem, que é levada em conta no fator de acessibilidade marítima (segundo na ordem de importância). Desta forma, a região mais favorável para a implantação do porto é a área B.
16
2ª ETAPA___________________________________________________
7
Cálculos preliminares
Para alguns dimensionamentos será necessário definir algumas propriedades da onda de projeto. Assim, a partir da equação 1, 2 e 3 determinou-se respectivamente o comprimento, a celeridade e a esbeltez das ondas tipo 1 e 2 na isóbata de 10 metros.
(
)
Eq. 1
Eq. 2 Eq. 3 Propriedades das ondas para h = 10 m:
Rumo (°NV) T (1/s) H (m) L (m) c (m/s) Δ
TIPO 1 67°30’ a 112°30’ 8 6 70,9 8,86 0,085
TIPO2 112°30’ a 157°30’ 12 6 113,3 9,44 0,053
Tabela 3 – Propriedade das Ondas
8
Canal de acesso
O canal de acesso visa promover o a chegada e saída de embarcações ao porto de maneira segura, um canal bem dimensionado evita atrasos, congestionamentos, incidentes e acidentes, com sérias consequências econômicas.
8.1
Profundidade e Largura
Profundidade do canal Utilizando os dados de mares fornecidos pelas tábuas obtidas no CTH, as informações disponíveis no site da Marinha do Brasil para a região do Canal de Sta. Catarina e as informações disponibilizadas no enunciado do trabalho prático, podemos aplicar o método estipulado pela PIANC para dimensionar o canal de acesso. Sendo assim, temos:
Nível de maré selecionado (NAmédio): 0,5 m;
17
Nível de maré de referência (Carta náutica): 0,39 m
Maré metereológica: - 0,5 m;
Calado estático: 5,0m;
Variação da densidade da água do mar: desprezado;
Squat: 0,2m;
Efeito de onda: 0,6m
Folga sob quilha e tolerâncias de incertezas e dragagem: 1,2m. Temos portanto, que a profundidade mínima do canal será de: h = 0,5 -(0,5-0,39) + 5 + 0,2 + 0,6 + 1,2 = 7,4 m.
Este valor foi calculado através do menor valor de maré encontrado em relação ao nível da maré selecionada, nível d’água médio dos últimos 19 anos. Para o nível d’água de referência considerado (carta náutica) este valor seria de 7,5 m. Esta profundidade seria o pior dos casos que poderíamos encontrar. Se calcularmos a profundidade mínima para o valor médio do mar, teríamos:
Nível de maré selecionado (NAmédio): 0,5 m;
Nível de maré de referência (Carta náutica): 0,39 m
Maré metereológica: 0,5 m;
Calado estático: 5,0m;
Variação da densidade da água do mar: desprezado;
Squat: 0,2m;
Efeito de onda: 0,6m
Folga sob quilha e tolerâncias de incertezas e dragagem: 1,2m.
Teremos então, que a profundidade mínima em relação ao nível d’água médio será de: h = -0,5 - (0,5-0,39) + 5 + 0,2 + 0,6 + 1,2 = 6,4 m. Sendo esta profundidade de 6,5 m em relação ao referencial da carta. Logo, a profundidade da dragagem será de 6,4 m para a maré média e de 7,4 m para o nível mínimo minimorum. Ambos os dados se apresentam relevantes uma vez que devemos considerar se a operação do porto ocorrerá ou não nas janelas de maré,
18
dando por um lado a vantagem de apresentar reduzidas dragagens e por outro, uma limitação temporal de passagem pelo canal. Largura do canal Para o dimensionamento da largura do canal, adotaremos que a operação ocorre em mão única. Usaremos as recomendações da PIANC (1997), adotando a obra como porte médio.
Fator
Característica
Correção
Manobrabilidade
Boa
1,3 B
Velocidade do navio
Moderada
0
Ventos Transversais
Moderada
0,4 B
Correntes Transversais
Negligenciável
0
Correntes Longitudinais
Negligenciável
0
Altura significativa Hs e Comprimento de onda L
Hs>3 e L>Lpp
2,2 B
Moderada
Auxílios à navegação
Moderado(frequente ocorrência de pobre visibilidade)
0,5 B
Superfície de fundo
Profundidade <1,5T e lisa e macia
0,1 B
Nível de periculosidade da carga
Baixa (Carga Geral)
0,1 B
Intensidade do tráfego
Baixa (mão única)
0
Profundidade da via navegável
> 1,25 T e < 1,5 T
0
Largura adicional devido à folga com a margem
Laterais taludadas e com bancos de areia
0,5 B
TOTAL
-
5,1 B = 66,3 m
Tabela 4 – Cálculo da Largura do Canal de Acesso
19
8.2 Traçado
Figura 13 – Esboço Porto
9 Bacias Portuárias
9.1 Bacia de evolução Destinada para manobras de atracação e desatracação, esta área deve estar protegida de ondas, fortes correntes e ventos. 9.1.1 Profundidade Nesta bacia, teremos o efeito da onda sendo relevante, sendo que o mais crítico será proveniente da onda vindo mais do sul, esta deverá ter uma altura na região de no máximo 1,5 m. Para canais e bacias abrigados das ondas é prática comum estabelecer um mínimo de 1,1 para a relação profundidade/calado. No nosso caso, onde o calado é de 5,0m, podemos adotar a profundidade de 5,5m mais uma folga de 1,0 m, resultando então em 6,5 m (6,6 m para a carta náutica).
20
9.1.2 Área da bacia Sua dimensão é em função do comprimento e manobrabilidade da embarcaçãotipo. Apesar de dispormos de rebocadores, adotaremos uma dimensão de bacia igual à área de um círculo de raio igual a quatro vezes o comprimento da embarcação, facilitando assim a manobra e reservando os rebocadores para atuarem nos berços.
A Comprimento total da embarcação (m)
B Multiplicador
85,00
C=AxB Diametro da bacia de evolução (m)
4,00x
340,00
Tabela 5 - Cálculo do raio da bacia de evolução
9.2 Bacia de espera
9.2.1 Profundidade A profundidade na bacia de espera segue um raciocínio análogo às profundidades encontradas anteriormente, ou seja, necessitamos novamente de 6,5 m (6,6 m para o referencial da carta náutica).
9.2.2 Área da bacia Adotaremos que nossa embarcação tipo seja fundeada numa única âncora, neste caso, deve ser disponibilizada uma área de um círculo de raio igual a 5 vezes a profundidade local em preamares de sizígia acrescido do comprimento de navio e uma folga para eventual movimentação da âncora (cinco metros para boa tença).
A
B
Profundidade Local (m)
Comprimento total da embarcação (m)
6,60
85,00
C Folga para movimentação da âncora (m) 5,00
D= 5 x A + B + C Diâmetro da bacia de espera (m) 247,00
Tabela 6 - Cálculo do raio da bacia de espera
21
9.3 Bacia de berço 9.3.1 Profundidade O cálculo é análogo ao cálculo da profundidade do canal, porem desconsidera-se os efeitos de onda e o squat, pois este está em uma região abrigada pelo mole, sofrendo uma onda de altura máxima de 0,5 m. Para o berço também deve-se considerar a condição de maré mais desfavorável. Assim tem-se: hberço = 7,4 – 0,2 – 0,6 =6,6 m em relação ao NAmédio e 6,7 m em relação a carta náutica. Onde: 7,4 = Pior situação de maré 0,2 = Squat 0,6 = Efeito de onda 9.3.2 Área da bacia Segundo a NBR 13.246/95 e considerando a presença de rebocadores, cada bacia do berço deve apresentar comprimento 1,25 vezes o comprimento da maior embarcação de projeto e largura igual a 1,25 vezes a boca da maior embarcação de projeto. Cálculo do comprimento do berço A
B
C=AxB
Comprimento total da embarcação (m)
Multiplicador
Comprimento de cada berço (m)
85,00
1,25x
106,25
A
B
C=AxB
Largura da embarcação (m)
Multiplicador
Largura de cada berço (m)
13,00
1,25x
16,25
Cálculo do largura do berço
A largura da plataforma para um terminal de contêineres é fundamentalmente dependente do porteiner a ser operado. Para tal, a largura da plataforma será fixada em 30m, uma dimensão intermediária para um porto nas características do projeto (esta largura essencialmente deve estar compreendida entre 20m e 50m).
22
Figura 14 - Profundidades
10
Dragagem
Analisando as profundidades mínimas, percebe-se que o canal de acesso e a bacia de espera terão profundidade suficiente para a embarcação-tipo, e somente a bacia de evolução e a bacia de berço terá que haver dragagem.
10.1
Volume Dragado
Para estimar o volume necessário dragado, foi considerado que as profundidades diminuem linearmente até chegar à costa.
Figura 15 – Dragagem Berço
23
Figura 16 – Dragagem Bacia de Evolução
Assim, os volumes calculados foram 4143,8 m3 na dragagem da bacia de berço e 90570 m3 na da bacia de evolução. 10.2
Custo
Considerando um custo de R$ 22,00 para cada metro cubico dragado, estima-se que o custo total de dragagem seja de R$ 2.083.703,60. 11
Abrigo
Abrigo é uma obra portuária que visa a criação de uma área protegida contra as ondas para as embarcações na região de instalação do porto. 11.1
Avaliação
Para avaliar se a região escolhida para a implantação das bacias portuárias está abrigada é necessário avaliar a difração na Ponta do Tinguá, e um método usual para isso é através dos gráficos de Wiegel. Este gráfico mostra a variação do coeficiente de difração (H/Hi) em torno da extremidade de obstáculo semi-infinito para diferentes direções de ataque de onda. A embarcação tipo deste porto exige altura de onda máxima de 0,5 m no berço e 1,5 m na bacia de evolução. Assim, os coeficientes de difração mínimos requeridos são os seguintes:
Estudando-se as ondas de projeto e a geografia da região determinou-se como onda crítica a onda provinda mais do sul. Assim, a onda de projeto objeto da analise é a do tipo 2 com rumo (°NV) de 157°30’. A partir da direção entre a frente de onda e o obstáculo natural (80 °) determinou-se o gráfico de Weigel para onda com ataque de 75° por este ser o mais próximo do caso em questão.
24
Gráfico 2 – Gráfico de Weigel para onda de ataque de 75°
Figura 17 – Frente de onda na Ponta do Tinguá
Posicionando-se o gráfico 2 com centro no ponto E da figura 17 e linha horizontal alinhada a costa observa-se que as bacias portuárias não possuem o abrigo requerido, necessitando a construção de um molhe. 11.2
Dimensionamento
11.2.1 Alinhamento em planta A fim de determinar a melhor direção do molhe foram analisados 3 gráficos de Wiegel, um para cada direção de ataque de onda ( 120°, 135° e 150°). A melhor solução será aquela que além de promover a área necessária gere a maior área protegida por unidade de comprimento do molhe.
Gráfico 3 - Gráfico de Weigel para onda de ataque de 120°
25
Figura 18 – Representação molhe com ataque de onda de 120°
Gráfico 4 - Gráfico de Weigel para onda de ataque de 135°
26
Figura 19 - Representação molhe com ataque de onda de 135°
Gráfico 5 - Molhe com ataque de onda de 150°
27
Figura 20 - Representação molhe com ataque de onda de 150°
Desta forma, tem-se que o melhor posicionamento para o molhe é aquele em que a onda de ataque apresenta um ângulo de 150°em relação a ele. Assim, a direção do molhe em relação ao norte verdadeiro é de 307° 30’ (157° 30’+150°) e seu comprimento a partir da costa é de 500 metros.
Figura 20 – Esboço da Posição do Molhe
28
11.2.2 Peso dos blocos Para o pré-dimensionamento do peso dos blocos de armadura, pode-se utilizar a fórmula de Hudson:
(
)
Onde:
H: altura da onda de projeto (6 m). : peso específico dos blocos (2,4 tf/m³ - mais comum). : peso específico da água (1,05 tf/m³). : 2. Foi considerado o valor médio entre a solução mais segura porém mais cara e a solução mais econômica (α corresponde ao ângulo do talude da faixa mais comum). “Obras e gestão de portos e costas”). Definiu-se o tetrápodo como enrocamento e uma declividade do talude intermediária (2,0) no cabeço da estrutura. Estudouse também a arrebentação da onda, concluindo-se que esta não ocorre na obra de abrigo. Condição para arrebentação: índice limite de arrebentação proposto por Mc Cowan ( , assim, como... é menor que 0,78 a arrebentação não ocorre. Assim,
De acordo com a SPM a graduação de peso do enrocamento da armadura varia entre 125% a 75%, logo: 22,17*1,25 = 27,7 toneladas 22,17*0,75 = 16,6 toneladas Para o peso dos blocos da camada intermediária considera-se de 1/10 do peso dos blocos da armadura variando entre 130% e 70%. Assim: (22,17/10)*1,3 = 2,9 toneladas (22,17/10)*0,7 = 1,6 toneladas Finalmente, o peso do enrocamento do núcleo será de 1/200 do peso do bloco da armadura com variação de 170% a 30%. Calcularemos o peso máximo e mínimo: (22,17/200)*1,5 = 166 kilogramas (22,17/200)*0,3 = 33 kilogramas
29
Tem-se, portanto: Camada Armadura Camada intermediária Núcleo
Peso máximo 27,7 t 2,9 t 166 kg
Peso mínimo 16,6 t 1,6 t 33 kg
Tabela 7 – Peso dos Blocos
11.2.3 Altura do talude A altura do molhe será calculada a partir da soma: nível de premar máximo (1,25H) + variação da maré + máximo refluxo (1,5H). Nível de preamar máximo: 1,25*6 = 7,5 metros Variação da maré: o nível mínimo é -0,3 metros e o máximo 1,6 metros. Logo, a variação é de 1,9 metros. Máximo refluxo: 1,5*6 = 9 metros Altura total do talude: 7,5 + 1,9 + 9 = 18,4 metros
11.2.4 Espessura A espessura da armadura é aproximada pela equação √ Onde: n = 2 (blocos de concreto) P = 22,2 tf = 2,4 tf/m³ Portanto, Para a camada intermediária o peso do bloco passa a ser de 2,22tf (P/10), levando a uma espessura de:
Abaixo, na figura 21 está representado o cabeço do molhe com suas camadas.
30
Figura 21 – Seção Transversal do Molhe
12
Retroporto
Para a escolha da área para a instalação do retroporto, consideramos dois complicadores mais relevantes: ocupação e relevo. Nas imagens a seguir, podemos identificar as regiões já ocupadas, que devem ser evitadas, poupando possíveis desapropriações; e de relevo mais acidentado ou íngreme, que demandariam maiores investimentos em terraplanagem.
Figura 22 - foto satélite local
31
Figura 133 - relevo local
Estudando as possibilidades, conclui-se que a escolha de uma região ainda não ocupada inviabilizaria a construção do retroporto devido as elevadas declividades do terreno. Resta somente a alternativa pela desapropriação de residências localizadas em uma área relativamente plana na região mais a sudoeste da península. A seleção compreendida pelo polígono vermelho mostra o terreno reservado para o retroporto. Sua área é de aproximadamente 180000m2.
Figura 24 - Área destinada ao retroporto
32
Conforme especificado no desenho abaixo, o retroporto possuirá um pátio de contêineres e uma área de rodagem para carretas, em apoio aos portêineres.
Figura 24 – Vista retroporto
No pátio de contêineres, devem ser previstas as áreas para circulação de caminhões, bem como as áreas para circulação dos transtêineres e reachstakers que deverão acomodar os contêineres em cada pilha.
Figura 25 - Reachstaker
Figura 26 - Transtêiner
A presença de transtêineres em todas as filas do pátio não é essencial para um porto decabotagem nas dimensões deste projeto. Para tanto, os transtêineres foram suprimidos nas filas mais afastadas do berço, e em substituição acrescidos os reachstakers, que podem administrar pilhas de dois contêineres.
33
13
Questões ambientais
Os grandes impactos ambientais na construção deste porto serão principalmente três: aqueles causados pela dragagem, pela construção do molhe e pela construção do retroporto. 13.1
Descarte de Material Dragado
Parte do material dragado poderá ser usado como agregado miúdo de concreto. Este que será utilizado na construção do retroporto ou na construção das peças de concreto do molhe. A parte que sobrar, deverá ser descartado a uma distancia de pelo menos 3 milhas náuticas.
13.2
Enrocamento para o molhe
Para a construção do abrigo serão utilizados tetrápodos no cabeço, que, em relação às rochas naturais, oferecem as seguintes vantagens:
Intertravamento, reduzindo a possibilidade de rolamentos e os consequentes gastos com manutenção; Menor custo; Menor impacto ambiental por não necessitarem diretamente da exploração de jazidas naturais de rocha; Possibilidade de produção em canteiro ou compra de mais pré-fabricados, caso sejam necessárias mais unidades para complementar a obra, ou restaurá-la; Facilidade de lançamento, agilizando a execução da obra; Controle de densidade dependendo das necessidades do projeto.
As outras necessidades de materiais poderão ser facilmente supridas pelas diversas pedreiras que atendem a região, sendo as maiores estabelecidas em Florianópolis, Camboriú e Itajaí.
13.3
Medidas mitigadoras
Asfaltamento da Avenida Tatuira e das ruas Tamaratuca e Ouriço do Mar, facilitando tanto o acesso ao porto como também oferecendo uma benfeitoria à população estabelecida na área adjacente.
34
Figura 27 - Vias a serem asfaltadas.
Replantio de árvores equivalentes às da área que será ocupada pelas obras portuárias, com reflorestamento nas áreas adjacentes com menor densidade vegetal, e plantio de árvores nativas ao longo das ruas e avenidas da cidade, de acordo com a disponibilidade local. Introdução a programas de preservação das riquezas naturais da região, como suas praias e área verde, com placas de conscientização distribuídas na cidade, ao longo das vias, e ao redor do porto.
35
14
Bibliografia
ALFREDINI, Paolo. Obras e Gestão de Portos e Costas – A Técnica Aliada ao Enfoque Logístico Ambiental. 2ªed. São Paulo: Editora Edgard Blucher, 2009.
Alfredine, P. e Martins, R.G. CARACTERIZAÇÃO DE CANAIS DE ACESSO
EXTERNOS A ÁREAS PORTUÁRIAS BRASILEIRAS SEGUNDO AS RECOMENDAÇÕES DA PIANC - ANÁLISE DE LARGURAS. RBRH Revista Brasileira de Recursos Hídricos Volume 5 n.4 Out/Dez 2000, 57-65.
Rafael, R.B. DIMENSIONAMENTO DE MOLHES PARA RETENÇÃO DA AREIA E FIXAÇÃO DA FOZ DO RIO ARARANGUÁ/SC – ESTUDO DE CASO. Trabalho de Conclusão de Curso. Universidade do Extremo Sul Catarinense-UNESC. Criciúma, Dezembro de 2010.
Biblioteca do CTH – Centro Tecnológico de Hidráulica
http://www.icmbio.gov.br/portal/ - Portal do Instituto Chico Mendes de Conservação da Biodiversidade
http://www.mma.gov.br/ - Portal do Ministério do Meio Ambiente
https://www.google.com.br/maps/ - Google Maps
http://www.wikipedia.com - Wikipedia
Carta 12000 - SÍMBOLOS, ABREVIATURAS E TERMOS USADOS NAS CARTAS NÁUTICAS BRASILEIRAS. Acesso em 5 de março de 2014, disponível em http://www.mar.mil.br/dhn/chm/cartas/carta12000.html
Diretoria de hidrografia e navegação (DHN) – Tábuas de marés. Acesso em 5 de Março de 2014, disponível em http://www.mar.mil.br/dhn/chm/tabuas/index.htm.
Google Earth
SBE notícias. Acesso em 12 de março de 2014, http://www.sbe.com.br/sbenoticias/SBENoticias_241.pdf
disponível
em
36
