ORIENTAÇÃO - ?· blocos de protecção e do enrocamento, bem como das espessuras das diferentes camadas…

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ORIENTAOLuiz Carlos Guerreiro Lopes

Nuno Miguel Barros de SousaMESTRADO EM ENGENHARIA CIVIL

Obras Martimas de Acostagem:O Caso do Porto de Abrigo da Ilha do Porto SantoDISSERTAO DE MESTRADO

OBRAS MARTIMAS DE ACOSTAGEM: O CASO DO

PORTO DE ABRIGO DA ILHA DO PORTO SANTO

Nuno Miguel Barros de Sousa Licenciado em Engenharia Civil

Orientador:

Prof. Doutor Luiz Carlos Guerreiro Lopes

Co-Orientador:

Eng. Lus Filipe Madeira Teixeira

Dissertao apresentada Universidade da Madeira para cumprimento

dos requisitos necessrios obteno do Grau de Mestre em

Engenharia Civil

Funchal, Agosto de 2011

iii

AGRADECIMENTOS

O autor deseja agradecer e reconhecer todo o apoio, disponibilidade, ensinamentos

e orientao prestados pelo seu orientador, Prof. Doutor Luiz Carlos Guerreiro

Lopes, durante a realizao desta dissertao.

Agradecer de igual forma ao Eng. Lus Filipe Madeira Teixeira, responsvel pela

ETERMAR Engenharia e Construo, S.A. na Ilha da Madeira, pelo seu interesse

na co-orientao.

Agradecer tambm ETERMAR Engenharia e Construo, S.A. (Madeira),

na pessoa do Eng. Ricardo Emanuel Quaresma Nunes, por toda a documentao

fornecida e pelos ensinamentos prestados.

Deus!

iv

NDICE

RESUMO. vii

ABSTRACT.. viii

LISTA DE FIGURAS........... ix

LISTA DE TABELAS..... xii

1 INTRODUO...... 1

2 FACTORES DE PLANEAMENTO E CONCEPO DE PROJECTOS DE ENGENHARIA

COSTEIRA E MARTIMA................................. 3

2.1 Planeamento e projecto... 5 2.2 Optimizao do projecto e estudo de risco... 7

3 PRINCIPAIS TIPOS E FUNES DAS ESTRUTURAS MARTIMAS.............. 12

3.1 Diques.............. 12

3.2 Espores.. 13

3.3 Paredes......... 15

3.4 Revestimentos............ 16

3.5 Paredes verticais.... 17

3.6 Quebra-mares destacados 18

3.7 Quebra-mares recife.... 20

3.8 Soleiras submersas....... 21

3.9 Alimentao de praias e construo de dunas.................................. 22

3.10 Quebra-mares...... 24

3.10.1 Quebra-mares de talude....... 25

3.10.2 Quebra-mares de parede vertical... 27

3.10.3 Quebra-mares mistos............ 28

3.11 Quebra-mares flutuantes.. 28

3.12 Molhes.......... 29

3.13 Muros guias....... 30

3.14 Barreiras contra mars de tempestade...................... 31

3.15 Emissrios......... 32

3.16 Estruturas de estacas...... 33

v

3.17 Proteces contra a eroso.. 34

4 OBRAS MARTIMAS DE ACOSTAGEM.......... 37

4.1 Paramento fechado...... 38 4.1.1 Estruturas gravticas de acostagem.... 38

4.1.1.1 Paredes de blocos 38

4.1.1.2 Paredes de caixotes........ 40 4.1.1.3 Paredes de elementos celulares................... 41

4.1.2 Paredes de estacas-prancha........ 44 4.1.2.1 Paredes de estacas-prancha simples...... 44 4.1.2.2 Paredes de estacas-prancha com plataforma de alvio.... 45

4.2 Paramento aberto..... 47 4.3 Tipos de configurao dos molhes...... 48

4.3.1 Molhes paralelos costa........... 48 4.3.2 Molhes convergentes entre si......... 48

4.3.3 Molhes paralelos entre si...... 50 4.4 Aces das embarcaes e sistemas de defensa..... 50

4.4.1 Atracao....................... 50

4.4.2 Amarrao..................... 51

4.4.3 Defensas.................. 53

4.4.3.1 Defensas de gravidade............ 54 4.4.3.2 Defensas elsticas.................. 55

4.4.3.3 Defensas flutuantes.............. 55

5 TIPOS DE BLOCOS DE BETO UTILIZADOS EM OBRAS MARTIMAS 56

6 DESCRIO E ANLISE DA OBRA DE RECUPERAO DO PORTO DE ABRIGO

DO PORTO SANTO............................................. 62 6.1 Enquadramento da rea em estudo....... 62

6.1.1 Enquadramento geogrfico...... 62

6.1.2 Enquadramento climtico..... 63

6.2 Estudos realizados para a preparao da obra de recuperao do porto

de abrigo..... 64 6.2.1 Batimetria e natureza dos fundos. 64

6.2.2 Elementos hidrogrficos e outras inspeces... 66

vi

6.2.3 Regime de mars e correntes......... 67 6.2.4 Agitao martima.. 67

6.2.5 Estudo da estabilidade do manto..... 69 6.3 Caracterizao da obra existente..... 70

6.4 Diagnstico da situao que motivou a reparao 74

6.5 Descrio da soluo implementada. 75 6.6 Ordem de trabalhos..... 83 6.7 Meios, quantidades e volumes utilizados... 90

6.7.1 Volumes e quantidades de material.... 90

6.7.2 Meios humanos e equipamentos... 91

7 CONCLUSES E CONSIDERAES FINAIS..... 95 7.1 Principais concluses do estudo realizado.... 95

7.2 Sugestes de trabalho futuro..... 99

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS.... 100

A DIMENSIONAMENTO DA PROTECO CONTRA A ACO DAS ONDAS... 108

B MATERIAIS USUALMENTE UTILIZADOS EM OBRAS MARTIMAS.. 120

vii

RESUMO

O projecto e a execuo de estruturas costeiras, martimas e porturias

apresentam elavada complexidade, envolvendo a considerao de um grande

nmero de factores e restries e a utilizao sinergtica de conhecimentos

oriundos de diferentes reas do saber.

Nesta dissertao, efectua-se inicialmente uma breve descrio das questes e

preocupaes que decorrem destas obras, bem como dos mtodos de auxlio e

validao dos clculos utilizados no dimensionamento dessas estruturas, de modo

a melhor aproximar o projecto realidade, permitindo com isto antecipar e

corrigir potenciais problemas.

Alm disso, nesta dissertao so apresentados os diferentes tipos de obras

martimas, as suas funes e os objectivos de cada uma delas, bem como os

materiais utilizados e alguns dos seus mtodos constructivos, descrevendo-se as

diversas solues que podem ser implementadas consoante as necessidades locais,

a realidade econmica existente e os materiais mais adequados a aplicar, sendo

dada especial nfase s obras martimas de acostagem, tendo como caso de estudo

a obra de recuperao do porto de abrigo da Ilha do Porto Santo, no Arquiplago

da Madeira, sendo focados neste estudo os seus parmetros essenciais, como o

enquadramento climtico e geogrfico, os estudos preliminares e diagnsticos

realizados, a caracterizao da obra e da soluo implementada, bem como a

ordem de trabalhos e os meios necessrios sua execuo.

So tambm expostas as metodologias de clculo das dimenses e do peso dos

blocos de proteco e do enrocamento, bem como das espessuras das diferentes

camadas por estes formadas, projectadas para dissipar a energia da agitao

martima, sendo ainda apresentados os resultados da aplicao de tais metodologias

simplificadas de clculo obra de reabilitao porturia escolhida para este estudo.

Palavras-chave:

Obras martimas e porturias, estruturas costeiras, molhes, porto de abrigo,

Ilha do Porto Santo.

viii

ABSTRACT

The design and execution of coastal, marine and port structures are highly

complex, involving the consideration of a variety of factors and constraints and the

synergetic use of knowledge from different areas.

In this dissertation, it is first provided a brief description of the issues and

concerns arising from these works, as well as of the methods to support and

validate the structural engineering calculations, in order to bring the project to

reality and thus allowing to anticipate and fix potential problems.

In addition, this dissertation outlines the different types of marine works, the

function and objective of each one of them, along with the materials and methods

used in their construction, describing the various solutions that can be implemented

according to the local needs, the existing economic reality, and the most appropriate

materials to use, being given particular emphasis on harbour works, taking as a case

study the rehabilitation works of the shelter harbour of Porto Santo island, in the

Archipelago of Madeira, focusing this study on their essential parameters, such as

the climatic and geographical framework, the preliminary studies and diagnostics

performed, the characterization of the work and of the implemented solution,

as well as the task schedule and the means for its execution.

The methodologies for calculating the dimensions and weight of the protection

blocks and of the rockfill, as well as the thickness of the different layers formed

by them, designed to dissipate the energy of sea waves are also exposed,

being presented the results of the application of such simplified calculation

methodologies to the harbour rehabilitation work chosen for this study.

Keywords:

Marine and harbour works, coastal structures, jetties, shelter habour, Porto Santo

Island.

ix

LISTA DE FIGURAS

Figura 2.1 Exemplo de um modelo fsico de uma obra martima...8

Figura 3.1 Dique.13

Figura 3.2 Campo de espores..15

Figura 3.3 Paredo e paredo e esporo ...16

Figura 3.4 Revestimento em beto.17

Figura 3.5 Parede vertical formada por estacas-prancha18

Figura 3.6 Quebra-mar destacado..20

Figura 3.7 Quebra-mar recife....21

Figura 3.8 Coloca