Foto com duas imagens comparativas do porto de Hall’s Harbour no Canadá, barcos encalhados na baixa-mar (foto a cima) e desencalhados (foto a baixo) após 75 minutos de maré enchendo.

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Questões Técnicas

Estudos das condições do local

A questão do zoneamento de uma região para atividades portuárias, previamente avaliadas no que concerne à salvaguarda ambiental, antecede aos estudos das condições locais. Normalmente, são escolhidas as regiões estuarinas para a construção de portos porque reúnem características mais favoráveis do que desfavoráveis às atividades portuárias. No entanto, um anteprojeto ou projeto conceitual do novo porto, sempre limitado ao zoneamento, com dados e perspectivas das dimensões necessárias para comportar o fluxo de embarcações e a dinâmica das operações, embasará os estudos preliminares do local, podendo resultar em adequações ao projeto de porto definitivo.

O estudo das condições do local é uma prática constante e imprescindível para atender à política de zoneamento com vistas ao desenvolvimento futuro, para o projeto do novo porto, acréscimos ou para a manutenção das instalações já existentes mesmo que não ocorram mudanças significativas na geomorfologia da região. Diversos métodos com suas respectivas taxionomias, específicos para a consolidação de estudos e levantamentos sobre as características do local são aplicados para os tópicos que se seguem.

(Leia também PDZ)

Levantamento Topográfico

Visando obter, medir e delinear as características tridimensionais da área (forma, configuração e alívios do solo), destacando elementos naturais (árvores, rochas) e artificiais (muros, ruas, etc.),utilizando a aerofotogrametria, o GPS e estação total (instrumento ótico de precisão, servo motorizado, rádio comandado e integrado a software topográfico), a pesquisa topográfica registra os contornos do local. Como resultado, um relatório técnico que conterá as reais dimensões da área; a planta geográfica; a indicação de serviços de terraplanagem e transposição de árvores; e quantitativos de volumes implicados em possíveis melhorias. A partir do levantamento topográfico, serão conhecidos os problemas de ordem natural a serem enfrentados. A permeabilidade do solo poderá exigir obras de drenagem temporárias ou permanentes.

Análise do solo terrestre e do solo aquático

Nas duas situações, a análise dos solos será obtida por meio da aplicação da geotecnia (mecânica dos solos e mecânica das rochas), geologia, geofísica e hidrologia a fim de se prever o desempenho das estruturas de sustentação das edificações no contexto do local. O que se espera do resultado dessa análise é um laudo técnico que indique, não raramente, os trabalhos complementares para consolidação e estabilização desse solo para cada parte específica que seja, em que for se diferenciando nos trechos estudados, bem como os respectivos limites de profundidade de penetração de estacas. Aqui, entra em cena o levantamento batimétrico que é mapeamento das características de leito de rios e mares, em que se delineia o revelo submerso por meio do cruzamento das linhas de sondagem com as linhas isobatimétricas ou isobáticas. Dessa forma, será possível determinar os pontos exatos das fundações das obras portuárias para que tenham estabilidade, inibindo oscilações de ordem natural ou dinâmica.

(Leia também Batimetria)

Ventos

Sobre o globo terrestre sopram ventos de grandes extensões: alísios, contra-alísios, brisas e monções. Porém, o estudo dos ventos requer a coleta de dados locais por um determinado período, medindo-se a velocidade em m/s (metros por segundo) e registrando-se a direção de onde sopra, considerando a rosa dos ventos graduada em quatro pontos cardeais e mais quatro pontos colaterais, ou seja, oito direções distintas.

De acordo com a Norma Brasileira – NBR6123, a velocidade e direção a serem consideradas são aquelas que permanecem constantes por dez minutos (10’ - no mínimo) e acima dos 20m/s, devendo o aparelho de medição estar instalado em campo aberto e a dez metros (10m) de altura. Os dados obtidos serão plotados num gráfico radial e serão utilizados para subsidiar os cálculos da resistência das estruturas portuárias, possíveis adaptações arquitetônicas e estudos aerodinâmicos. É importante notar que os ventos exercem dois tipos de efeitos sobre as estruturas: pressão, a barlavento e arrasto, a sotavento.

Marés

Antes de lançar mão da hidrologia, da oceanografia ou defender técnicas de levantamento de dados do local escolhido para o projeto de porto, cabe esclarecer que os estudos sobre as marés são amplos e extensos, vão além do uso do marégrafo. Resta, contudo, observar que as marés afetarão o nível médio do espelho d’água, a partir do qual são projetadas as edificações que comporão o complexo portuário a ser construído, bem como o calado máximo em termos operacionais para as embarcações de grande porte.

As marés astronômicas são cíclicas e promovem elevação e redução do volume das águas do lugar geográfico pela ação da força de atração magnética dos astros sobre a massa de água do planeta Terra, sendo a Lua e o Sol os astros que mais influenciam esse fenômeno respectivamente. Ao longo de um dia ocorrem a maré alta (preamar) e a maré baixa (baixa mar) duas vezes em sequência. As marés meteorológicas, no entanto, são ocasionais e estão associadas às condições dos ventos. Quando positivas (ressaca), contribuem com a elevação das ondas e da preamar, deflagrando processos de erosão. Quando negativas, acentuam a baixa mar, podendo comprometer as condições operacionais do canal de acesso ao porto. É possível ocorrer a atuação desses fenômenos simultaneamente: os dois tipos de maré; o aumento do fluxo de água doce e a onda seiche(seicha). Se isso acontecer, o espelho d’água no complexo portuário será afetado, indo muito além do que se pode prever a partir das tábuas de maré, culminando no galgamento das estruturas portuárias.

Da preamar até a baixa mar, o período é de vazante, da baixa mar até a preamar, de enchente. O período em que o volume de águas permanece elevado é chamado de estofo de maré, sendo o oposto, o recuo da maré. A diferença da medição da altura do espelho d’água na maior preamar (maior nível de volume de águas) e na menor baixa mar (zero hidrográfico - menor nível de volume de águas) é chamada de amplitude máxima de maré. Vale lembrar que as marés são as artesãs da linha da costa e que promovem a alteração dos esforços nas edificações que compõem o complexo portuário, quer seja pelas pressões hidrostáticas, quer seja pelo empuxo do solo. Há lugares no globo terrestre em que a amplitude de maré torna inviável a exploração da atividade portuária.

O comportamento das águas como resultado das observações e medições das marés, para o efeito do projeto de porto, embasará o delineamento do avanço máximo e a altura das edificações portuárias sobre o espelho d’água. A projeção ideal das áreas para acostagem e das áreas para manobra das embarcações tornará possíveis o maior número de operações nas situações de recuo ou de estofo da maré. O melhor das condições operacionais de um porto está diretamente vinculada à independência das marés altas.proj porto fig07

Na figura acima, pretende-se deixar claro que as variações da maré combinadas com o relevo aquático determinarão o quanto de obras de engenharia avançarão e proporcionarão a elevação ideal sobre as águas para tornar viáveis as operações portuárias.

Ondas

A energia dos ventos perturba a lâmina d’água, produzindo ondas que variam do movimento cicloidal para o trocoidal de acordo com as mudanças de contexto do lugar geográfico. Essas ondas transmitem sua energia até que essa seja dissipada de alguma forma. A observação das ondas predominantes será feita considerando o período, a direção para onde correm as águas da superfície e altura máxima que atingem. Para o projeto de porto, o importante é conseguir dissipar a energia das ondas antes de atingirem as estruturas portuárias. Quando isso não é possível, leva-se em conta a chamada onda de projeto que deverá ser suficiente para o dimensionamento das estruturas portuárias face à exposição aos fenômenos de empinamento, refração, difração, reflexão, ressonância e arrebentação gerados pelas ondas.

Correntes

Nos mares e oceanos, as correntes consistem na migração de massas d’água cujas características de densidade, temperatura, salinidade e turbidez as uniformizam, gerando a dinâmica de trocas de massa de águas, condicionada às oscilações dos campos magnéticos e rotação da terra, ao relevo subaquático e aos ventos de grande extensão. Não obstante às direções que podem seguir, as correntes podem gerar correntes de reação ou contracorrentes nos lugares por onde passam, assim como turbilhonamentos.

No caso dos rios, o perfil longitudinal de seu curso é o maior fator de influência, pois a declividade do leito em relação ao nível do mar irá determinar a vazão. O fenômeno das correntezas está ligado ao aumento substancial da corrente do rio em virtude dos trechos mais acidentados e de maior declividade. Os trechos de correnteza não se prestam à navegação comercial, em alguns casos, somente ao lazer.

Para um projeto de porto é essencial identificar, observar e medir as correntes do local, quer seja por métodos diretos ou indiretos, desde que a precisão requerida seja alcançada. Exempo de um método direto: para determinar as correntes no local escolhido, utilizam-se flutuadores com posição inicial definida, presos a uma linha e que quando soltos na lâmina d’água vão se deslocar, permitindo medição precisa da velocidade e direção. Conhecidas as correntes do lugar, o dimensionamento das estruturas portuárias levará em consideração os esforços gerados pelas correntes. Vale destacar que as marés se associam às correntes e podem causar o deslocamento de sedimentos ou a remoção de material em níveis críticos de forma tal que as estruturas portuárias, em alguns pontos, possam necessitar de proteção submersa adicional.

Deslocamento de Sedimentos

O transporte de sedimentos ou deslocamento de sedimentos é um efeito das ações das marés, das ondas e das correntes nos trechos em que a profundidade é inferior a três metros. O destino dos sedimentos na zona das operações portuárias cria uma questão complexa para os engenheiros costeiros participantes do projeto de porto. Além de poderem modificar os resultados dos levantamentos batimétricos, são incertas a localização do novo local onde serão depositados. Dessa forma, outros levantamentos batimétricos deverão ser feitos de tempos em tempos e, como resultado, o uso das técnicas de dragagem para manutenção das condições operacionais do porto.

(Leia também Assoreamento)

(Continua...)

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