Dragagem - Obras e Gestao de Portos

2ª Edição Revista e Ampliada

Obras e Gestão de Portos e Costas 2ª Edição Ediç ão Revista Revista e Ampliada Ampliada Paolo Alfredini Emilia Arasaki Lançamento 2009 ISBN: 9788521204862 Páginas: 804 Formato: 20,5X25,5 cm Peso: 1,870 kg

2ª Edição Revista e Ampliada

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Obras e Gestão de Portos e Costas

PrOÊMIO ............. ......... .. 1 PaNOraMa HidrOviáriO e dO GereNciaMeNtO cOsteirO NO brasil ......

1 2 3

4

Panora ma Hidrov Panorama Hidroviário iário Nacional ........................ ............................................... ............................. ...... 8 Panorama Panora ma do Gerenciament Gerenciamentoo Costeiro Nacional ..................... ........................ ... 19 Fundamentos Fund amentos sobre Porto Concentrador de Carga e Cabotagem ....................... ............................................... ............................................... ...................................... ............... 23 3.1 Introduç Introdução ão..................... ............................................. ............................................... .................................. ........... 23 3.1.1 3.1 .1 Sustentabil idade da cabotagem cabota gem ........................ .................................... ............ 28 Marinas Mar inas e Atraca Atracadouros douros Pesqueiros ..................... ............................................ ....................... 33

Parte 1

Hidráulica M arÍtiMa ............................................. ...................................... 35

1

Hidrodinâmica das Ondas do Mar .................... ............................................ ................................... ........... 37

1.1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6

1.7 1.7 1.8 1.9

2

Introduçã o sobre Ondas de Oscila Introdução Oscilação ção ..................... ......................................... .................... 37 Ondas Monocromáticas e Ondas Natur Naturais ais ....................... ................................... ............ 43 Dispersão Dispers ão da Onda e Velocidade de Grupo............................... Grupo.................................. ... 45 Energia da Onda ...................... ............................................. ............................................... ............................... ....... 47 1.4.11 Pressã 1.4. Pressãoo subsuperci subsupercial al ..................... ............................................. ................................... ........... 47 1.4.2 Energia e potência das ondas ..................... ............................................ ....................... 48 Características Estatísticas das Altur Alturas as das Ondas Oceânicas ....49 1.5.1 1.5 .1 Distribuição das altu ras de ondas numa tempestade ..... ........ ... 49 1.5.2 Distribuição estatística de longo período ............................51 Eeitos de Águ Águas as Rasas ....................... .............................................. .......................................... ................... 56 1.6.11 Empolamento 1.6. Empola mento e reraç reração ão ....................... ............................................... ............................... ....... 56 1.6.2 Arrebentação Arrebent ação ...................................... ............................................................. .................................. ........... 66 Diração Di ração ........................ ................................................ ............................................... .......................................... ................... 71 Refexão .................... ............................................ ............................................... .............................................. ....................... 76 Correntes Longitudinais Produzidas pela Arrebentação ..... .......... ....... 78 1.9.11 Considerações gerais 1.9. gerai s ........................ ............................................... ................................... ............ 78

Marés e Correntes ..................... ............................................ ............................................... .......................................8 ...............811

2.1

2.2

Din âmica da Maré Estua Dinâmica Estuari rina na..................... ............................................ ....................................8 .............811 2.1.1 2.1 .1 Considerações gerais gera is sobre a maré astronômica a stronômica ................8 ................811 2.1.2 2.1 .2 Considerações gerais sobre a maré meteorológica ........... 88 2.1.3 2.1 .3 Descrição matemática das marés astronômicas ........ ............. ......... 89 2.1.4 2.1 .4 A maré astronômica astronômic a real em estuários estuár ios ....................... ...............................9 ........911 2.1.5 2.1 .5 Modicações dinâmicas da maré astronômica em em estuários estuá rios ..................... ............................................. ............................................... ...................................9 ............911 2.1.6 2.1 .6 Eeitos das larguras e proundidades nas massas estuarin estua rinas as ...................... ............................................. ............................................... ............................... ....... 92 2.1.7 2.1 .7 Previsão da maré astronômica a stronômica por por análise análi se harmônica ..... 93 Propagação Propagaç ão da Maré em Estuá Estuários rios ....................... ............................................. ......................102 102 2.2.1 Circu Circulação lação e misturaçã mist uraçãoo ...................... .............................................. ..............................1 ......102 02 2.2.2 Tipos de circulação circu lação ....................... .............................................. .....................................1 ..............112 12 2.2.3 Variação relativa do nível médio do mar e seus impactos .................... ............................................ ................................................ .................................11 .........1133

XVII  

XVIII  

Obras e Gestão de Portos e Costas

3

Processos Litorâneos .............................................................................131

3.1 3.2

3.3

3.4

3.5 3.6

 4

Introdução.....................................................................................131 Origens e Características dos Sedimentos de Praia ................. 134 3.2.1 Considerações gerais ......................................................... 134 3.2.2 Balanço sedimentar .......................................................... 136 3.2.3 Características dos sedimentos de praia ..........................140 Circulação Induzida pelas Ondas junto à Costa.........................142 3.3.1 Considerações gerais ..........................................................142 3.3.2 Ataque rontal.....................................................................143 3.3.3 Ataque oblíquo ....................................................................143 Descrição do Transporte de Sedimentos Litorâneo ..................145 3.4.1 Considerações gerais ..........................................................145 3.4.2 Ao largo da arrebentação ...................................................146 3.4.3 Região de arrebentação .....................................................147 Pers de Praia e Formações Costeiras Típicas ..........................151 3.5.1 Pers transversais de praia ...............................................151 3.5.2 Formações costeiras típicas ............................................. 154 Análise Quantitativa do Processo de Transporte Litorâneo ....173 3.6.1 Início do movimento de sedimentos não-coesivos e conormações de undo ......................................................173 3.6.2 A estimativa da vazão do transporte litorâneo ................178

Hidráulica Estuarina .............................................................................. 185

4.1

4.2

4.3 4.4

4.5

Descrição Geral das Embocaduras Marítimas .......................... 185 4.1.1 Denição generalizada de estuário e a importância do seu estudo ..................................................................... 185 4.1.2 Classicação dos estuários ............................................... 188 4.1.3 Características gerais dos processos estuarinos ............. 193 Intrusão Salina em Estuários ..................................................... 196 4.2.1 Descrição da dinâmica da intru são salina ...................... 196 4.2.2 Mecanismo de uma cunha salina estacionária ............... 198 4.2.3 Análise de estuários misturados ...................................... 199 Processos Sedimentológicos....................................................... 200 4.3.1 Fontes sedimentares ......................................................... 200 4.3.2 Dinâmica do transporte de sedimentos .......................... 204 Processos Morológicos ................................................................216 4.4.1 Considerações gerais ..........................................................216 4.4.2 Conceito de equilíbrio dinâm ico ou de regime em estuários ..............................................................................216 4.4.3 Conceito de estuário ideal .................................................216 4.4.4 Processos morológicos em deltas .....................................217 4.4.5 Processos morológicos em embocaduras de maré ........ 223 Estudos de Casos ......................................................................... 225 4.5.1 Aspectos relativos à dinâm ica hidráulico-salina do baixo Rio Cubatão (SP) .................................................... 225 4.5.2 Modelo analítico para vazão de barreira hidráulica no Rio Cubatão (SP)............................................................... 231 4.5.3 Impacto da vazão da Barragem do Valo Grande na distribuição de salin idade no Complexo EstuarinoLagunar de Iguape-Cananeia (SP) .................................. 234 4.5.4 O Terminal Marítimo de Ponta da Madeira (MA) ........... 238 4.5.5 Estudo da dispersão de efuentes de emissários submarinos na Baixada Santista (SP) ............................. 247

Obras e Gestão de Portos e Costas

Parte 2

Hidráulica Fluvial................................................. .................................... 253

5

Transporte de Sedimentos — Curva-chave e Distribuição das Tensões na Fronteira ............................................... 255 5.1

5.2 5.3 5.4 5.5

6

Transporte de Sedimentos — Início do Movimento/Conormações de Fundo/Rugosidade .......................................................................... 273 6.1

6.2 6.3 6.4

7

7.3

Capacidade de Transporte por Arrastamento de Fundo ......... 283 Transporte Sólido em Suspensão............................................... 284 7.2.1 Distribuição da concentração de sedimentos transportados em suspensão ............................................ 284 7.2.2 Determinação da vazão sólida em suspensão ................. 286 Transporte Sólido Total .............................................................. 287 7.3.1 Transporte sólido eetivo .................................................. 287 7.3.2 Vazão sólida total ............................................................... 287

Morologia Fluvial — Princípios.......................................................... 289

8.1 8.2 8.3

9

Hidráulica dos Escoamentos com Fundo Móvel ....................... 273 6.1.1 Lei de distribuição de velocidades ................................... 273 6.1.2 Perdas de carga nos escoamentos com undo móvel .......274 6.1.3 Turbulência .........................................................................274 Propriedade dos Sedimentos .......................................................274 6.2.1 Caracter ização ....................................................................274 6.2.2 Ori gem................................................................................ 275 Início do Transporte Sólido por Arrasta mento ..........................276 6.3.1 Considerações gerais ..........................................................276 6.3.2 Início do transporte............................................................276 Conormações de Fundo ............................................................. 281

Transporte de Sedimentos — Arrastamento de Fundo e em Suspensão .............................................................................................. 283 7.1 7.2

8

Introdução.................................................................................... 255 5.1.1 Considerações gerais ......................................................... 255 5.1.2 Condicionantes do transporte de sedimentos ................. 256 5.1.3 A erosão por ação hidráulica ............................................ 257 5.1.4 A viabilidade de obras de Engenharia Hidráulica e o transporte de sedimentos ................................................ 264 Modalidades do Transporte Sólido ............................................ 266 Equilíbr io dos Escoamentos com Fundo Móvel ........................ 267 Curva-chave Sólida ..................................................................... 267 Distribuição de Tensões de Arrastamento na Fronteira .......... 271

Introdução.................................................................................... 289 Teoria do Regime ........................................................................ 292 8.2.1 Geometria Hidráulica ........................................................ 292 8.2.2 Resposta fuvial ................................................................. 293 Evolução dos Cursos D’Água ...................................................... 295 8.3.1 Princípios undamentais que regem a modelação do leito ................................................................................ 295 8.3.2 Pers longitudinais fuviais .............................................. 297 8.3.3 Eeito dos letes líquidos no processo hidrossedimentológico ...................................................... 297

Morologia Fluvial — Características Planialtimétricas dos Cursos D’Água de Planície Aluvionar..................................................301 9.1 9.2

Leis de Fargue ..............................................................................301 Meandros Divagantes .................................................................. 305

XIX  

XX  

Obras e Gestão de Portos e Costas

Parte 3

Obras POrtuárias e cOsteiras ............................................... ................... 307

10

11

12

Arranjo Geral Portuário........................................................................ 309

10.1 Classicação dos Tipos de Portos .............................................. 309 10.1.1 Denição ........................................................................... 309 10.1.2 Natureza dos portos .........................................................310 10.1.3 Localização........................................................................310 10.1.4 Utilização ...........................................................................310 10.2 Obras de Melhoramento dos Portos ............................................311 10.3 Arranjo Geral das Obras Portuárias ...........................................311 10.3.1 Obras portuárias encravadas na costa ou estuarinas ....311 10.3.2 Obras portuárias salientes à costa e protegidas por molhes .......................................................................318 10.3.3 Obra portuária ao largo protegida por quebra-mar ...... 322 10.3.4 Outros tipos de arra njos gerais....................................... 322 10.4 Localização de Quebra-mares .................................................... 325 10.5 Questões Fundamentais do Projeto das Obras Portuárias ...... 329 10.6 Ações em Estruturas Portuárias Marítimas ou Fluviais .......... 329

Dimensões de Canais e Bacias Portuários ........................................ 331

11.1 Canais de Acesso ......................................................................... 331 11.1.1 Aspectos relacionados à proundidade de canais de acesso portuários ....................................................... 331 11.1.2 Aspectos relacionados à largu ra de canais de acesso portuários ............................................................ 333 11.1.3 Exemplos de canais de acesso portuários ..................... 344 11.2 Bacias Portuárias ........................................................................ 346 11.2.1 Bacias de evolução ........................................................... 346 11.2.2 Bacias de espera .............................................................. 347 11.2.3 Bacias do berço ................................................................ 347

Obras de Abrigo Portuárias — Quebra-mares, Guias-correntes e Espigões .................................................................................................. 349

12.1 Considerações Gerais sobre as Obras de Abrigo ....................... 349 12.1.1 Função .............................................................................. 349 12.1.2 Finalidades....................................................................... 349 12.2 Tipos Convencionais de Obras de Abrigo .................................. 350 12.3 Tipos Não-convencionais de Obras de Abrigo ........................... 352 12.4 Escolha do Tipo de Obra ............................................................. 355

13

Obras de Abrigo Portuárias — Dimensionamento, Pers Transversais, Cotas ............................................................................... 367

13.1 Anteprojeto de Quebra-mar de Talude ...................................... 367 13.1.1 Características gerais da seção transversal ................... 367 13.1.2 Composição do maciço .................................................... 368 13.1.3 Equipamentos e métodos construtivos .......................... 370 13.1.4 Fatores de projeto ............................................................ 370 13.1.5 Pré-dimensiona mento da armadura .............................. 370 13.1.6 Pré-dimensionamento da seção transversal .................. 372 13.2 Metodologia de Projeto de um Quebra-mar de Berma ............. 375 13.3 Diagrama de Pressões sobre uma Parede Vertical ................... 377 13.4 Dimensionamento do Peso dos Blocos de Espigões de Enrocamento ............................................................................... 378

Obras e Gestão de Portos e Costas

14

Obras Portuárias Internas — Tipos de Estruturas Acostáveis e Acessórios ................................................................................ 381

14.1

Características Gerais, Classicação e Tipos Principais das Obras Acostáveis ......................................................................... 381 14.2 Ação das Embarcações nas Obras Acostáveis ........................... 389 14.2.1 Considerações gerais ....................................................... 389 14.2.2 Deensas ............................................................................391 14.2.3 Cabos de amarração ........................................................ 401 14.2.4 Equipamento de amarração baseado em terra ............. 405 14.3 Elementos Básicos no Projeto Estrutural das Obras de Acostagem .................................................................................... 408 14.3.1 Considerações gerais ....................................................... 408 14.3.2 Classicação do tipo estrutural ...................................... 408 14.4 Portos Fluviais ............................................................................. 425 14.4.1 Considerações gerais ....................................................... 425 14.4.2 Acesso e abrigo ................................................................ 425 14.4.3 Obras de acostagem ......................................................... 425

15

Obras Portuárias Internas — Instalações de Movimentação e Armazenamento de Cargas ................................................................. 433

15.1 Introdução.................................................................................... 433 15.2 Berços para Carga Geral ............................................................. 434 15.2.1 Cota................................................................................... 434 15.2.2 Largu ras das plataormas ............................................... 434 15.2.3 Largura total da área no tardoz da rente do cais ........ 435 15.2.4 Armazenamento coberto das cargas.............................. 435 15.2.5 Pátios de estocagem ........................................................ 435 15.2.6 Equipamento para movimentação de carga .................. 437 15.3 Terminais de Contêineres........................................................... 446 15.3.1 Considerações gerais ....................................................... 446 15.3.2 Cota e largura da plataorm a .......................................... 446 15.3.3 Pátio de contêineres e equipamento .............................. 447 15.3.4 Terminais mistos de carga geral e contêineres ............. 450 15.4 Terminais  Roll-on /  Roll-off ......................................................... 450 15.5 Terminais para Granéis Líquidos ............................................... 451 15.5.1 Considerações gerais ....................................................... 451 15.5.2 Berços convencionais para óleo cru e derivados de petróleo ....................................................................... 451 15.5.3 Estocagem de granéis líquidos ....................................... 454 15.5.4 Terminais convencionais para gases liqueeitos reri gerados e/ou comprimidos ...................................... 454 15.5.5 Instalações de estocagem para gases liqueeitos .......... 455 15.5.6 Terminais operando com boias ...................................... 455 15.6 Terminais para Granéis Sólidos ................................................. 457 15.6.1 Considerações gerais ....................................................... 457 15.6.2 Terminais convencionais de exportação ....................... 459 15.6.3 Terminais convencionais de importação ....................... 466 15.7 Exemplo de Equipamentos de um Porto com Carga Diversicada .................................................................................470 15.8 Terminais e Portos Fluviais.........................................................471

16

Organização, Gerenciamento e Operação Portuária...................... 477 16.1 Modelos de Política Portuária ..................................................... 477 16.1.1 Considerações gerais ....................................................... 477 16.1.2 Modelos de controle portuário ........................................ 477 16.1.3 Atividade portuária ......................................................... 480

XXI  

XXII  

Obras e Gestão de Portos e Costas

16.2 16.3 16.4 16.5

Mão-de-obra ................................................................................. 485 Tarias Portuárias ....................................................................... 486 A Política de Gestão Integrada ................................................... 487 Considerações sobre Anteprojeto de Dimensionamento Operacional .................................................................................. 490 16.5.1 Aspectos básicos .............................................................. 490 16.5.2 Dimensionamento do número de berços ....................... 490 16.5.3 Dimensionamento de instalações de armazenagem para granéis ..................................................................... 492 16.6 Centro Integrado de Operação ................................................... 492

17

Obras de Deesa dos Litorais — Tipos de Obras ............................. 495

17.1

17.2 17.3 17.4

17.5

17.6

17.7

17.8

Introdução.................................................................................... 495 17.1.1 Erosão costeira ................................................................. 495 17.1.2 Obras de deesa dos litorais ............................................. 495 17.1.3 Intervenções não-estruturais .......................................... 496 Levantamento de Dados para o Projeto..................................... 496 As Obras de Deesa ..................................................................... 497 17.3.1 Classicações genéricas .................................................. 497 Obras Longitudinais Aderentes ................................................. 497 17.4.1 Descrição .......................................................................... 497 17.4.2 Funções ............................................................................ 498 17.4.3 Lim itações ........................................................................ 498 17.4.4 Parâmetros uncionais do projeto ................................... 498 17.4.5 Materiais empregados ...................................................... 499 17.4.6 Modelos de obras longitudinais aderentes ..................... 499 Espigões ....................................................................................... 504 17.5.1 Descrição .......................................................................... 504 17.5.2 Funções ............................................................................ 504 17.5.3 Limitações ........................................................................ 504 17.5.4 Utilização de espigão isolado .......................................... 504 17.5.5 Utilização de um campo de espigões.............................. 505 17.5.6 Parâmetros uncionais do projeto ................................... 507 17.5.7 Materiais empregados ...................................................... 508 Quebra-mares Destacados da Costa .......................................... 508 17.6.1 Descrição .......................................................................... 508 17.6.2 Função .............................................................................. 509 17.6.3 Funcionamento ................................................................ 509 17.6.4 Limitações ........................................................................ 509 17.6.5 Parâmetros uncionais de projeto ....................................510 17.6.6 Indicações para o estudo prelim inar de um sistema de quebra-mares destacados ...........................................510 17.6.7 Materiais empregados .......................................................510 Alimentação Articial das Praias ...............................................511 17.7.1 Descrição ............................................................................511 17.7.2 Funções..............................................................................512 17.7.3 Limitações..........................................................................512 17.7.4 Parâmetros uncionais de projeto ....................................512 17.7.5 Modelos de engordamentos articiais de praias .............513 Obras de Proteção contra a Ação do Mar ...................................515 17.8.1 Diques ................................................................................515 17.8.2 Fixação das dunas de areia ..............................................517

Obras e Gestão de Portos e Costas

18

Obras de Deesa dos Litorais — Estimativa do Impacto sobre a Linha de Costa .....................................................................................519

18.1 Espigões ........................................................................................519 18.1.1 Descrição conceitual do impacto sobre a linha de costa ........................................................................................519 18.1.2 Exemplicação de obras de campos de espigões .......... 521 18.2 Quebra-mares Destacados .......................................................... 526 18.2.1 Descrição conceitual do impacto sobre a linha de costa ............................................................................ 526 18.2.2 Características uncionais de quebra-mar isolado emerso destacado da costa ............................... 529 18.2.3 Características uncionais de quebra-mares emersos segmentados .................................................... 531 18.3 Alimentação Articial de Praias ................................................ 532 18.4 Instalação de Comportas e Solução Integrada .......................... 533

19

Obras Estuarinas ................................................................................... 535

19.1

19.2 19.3

19.4 19.5

20

Princípios das Obras de Controle e Aproveitamento dos Estuários ...................................................................................... 535 19.1.1 Princípios gerais ............................................................... 535 Métodos de Controle ................................................................... 537 Controle Hidráulico ..................................................................... 537 19.3.1 Revestimentos de margem .............................................. 537 19.3.2 Diques direcionadores ..................................................... 538 19.3.3 Espigões ........................................................................... 542 19.3.4 Aumento do volume do prisma de maré ........................ 543 19.3.5 Alterações da deasagem entre variações de níveis e velocidades ......................................................... 543 19.3.6 Delimitações lagunares ................................................... 544 Controle do Transporte de Sedimentos..................................... 545 19.4.1 Controle do fuxo de sólidos ............................................ 545 Exemplos de Obras em Embocaduras Estuarinas .................... 546

Emissários Submarinos, Dispersão de Efuentes e Processo de Licenciamento Ambiental............................................................... 553

20.1 Emissários Submarinos .............................................................. 553 20.2 Conceituação sobre o Comportamento de Vazamentos de Óleo ......................................................................................... 559 20.3 Processo de Licenciamento Ambiental ...................................... 561 20.4 Impacto Ambiental e Gerenciamento Ambiental Integrado .... 571 20.4.1 Impacto ambiental causado por emissário submarino ....................................................................... 571 20.4.2 Critérios de emissão de cargas poluentes .....................574 20.4.3 Brasil ............................................................................... 575 20.4.4 China............................................................................... 578 20.4.5 Escócia ............................................................................ 581 20.4.6 Estados Unidos .............................................................. 584 20.4.7 Comunidade Europeia ................................................... 588 20.4.8 A problemática do Mar Mediterrâneo .......................... 590 20.4.9 Padrões e parâmetros recomendados .......................... 592 20.4.10 Características ambientais ............................................ 595 20.4.11 Alternativas de pré-tratamento para efuentes de emissários.................................................................. 598 20.4.12 Pri ncipais procedimentos a serem considerados no projeto de emissários.................................................601

XXIII  

XXIV  

Obras e Gestão de Portos e Costas

20.4.13 Monitoramento de emissários submarinos .................. 602 20.4.14 Precauções na construção e manutenção .................... 603 20.4.15 Estações de tratamento de esgoto na região do Mar Mediterâneo....................................................... 605 20.4.16 Gerenciamento ambiental sugerido para o Mar Mediterrâneo ...........................................................610 20.4.17 O processo para a emissão de critérios e licenças .......613 20.5 Considerações nais.................................................................... 620 Parte 4

Obras HidrOviárias............................................... .................................... 623

21

Dragagem e Derrocamento ................................................................. 625 21.1 Dragagem ..................................................................................... 625 21.1.1 Introdução ........................................................................ 625 21.1.2 Dragas mecânicas ............................................................ 627 21.1.3 Dragas hidráulicas ........................................................... 635 21.1.4 Medições dos volumes dragados ..................................... 645 21.2 Derrocamento .............................................................................. 648 21.2.1 Considerações gerais ....................................................... 648 21.2.2 Métodos de derrocagem .................................................. 648 21.3 Gestão Ambienta l de Dragados Não-iner tes ............................. 650

22

Dimensões Básicas das Hidrovias e Obras de Melhoramento para a Navegação .................................................................................. 657

22.1 Embarcações Fluviais ................................................................. 657 22.1.1 Características das embarcações fuviais ...................... 657 22.1.2 Automotores..................................................................... 658 22.1.3 Empurradores .................................................................. 659 22.1.4 Chatas ............................................................................... 660 22.1.5 Comboios de empurra ..................................................... 663 22.1.6 Embarcações especializadas .......................................... 665 22.2 Dimensões Básicas das Hidrovias .............................................. 665 22.2.1 Considerações gerais ....................................................... 665 22.2.2 Proundidade mínima ..................................................... 665 22.2.3 Largu ra mín ima .............................................................. 665 22.2.4 Área mínima da seção molhada ..................................... 665 22.2.5 Raio de curvatura............................................................ 666 22.2.6 Vão e altura livres nas pontes ........................................ 667 22.2.7 Velocidade máxima das águas ........................................ 667 22.2.8 Gabaritos propostos pelo Ministério dos Transportes ..................................................................... 667 22.3 Estruturas Especiais de Canais Arti ciais para a Navegação .................................................................................... 668 22.4 Obras de Melhoramento do Leito para a Navegação................. 669

23

Obras de Normalização e Regularização do Leito........................... 673 23.1 Obras de Normal ização ............................................................... 673 23.1.1 Considerações gerais ....................................................... 673 23.1.2 Desobstrução e limpeza .................................................. 673 23.1.3 Limitação dos leitos de inundação ................................. 673 23.1.4 Biurcação fuvial e confuência de tributários ..............674 23.1.5 Obras de proteção de margens ........................................674 23.1.6 Reticação de meandros ................................................. 684

Obras e Gestão de Portos e Costas

23.1.7 Obras de proteção de pilares de pontes ......................... 688 23.2 Obras de Regularização do Leito ............................................... 693 23.2.1 Considerações gerais ....................................................... 693 23.2.2 Regularização em undo xo.......................................... 693 23.2.3 Regularização em undo móvel ...................................... 694

24

25

Eclusas de Navegação e Capacidade de Tráego em Hidrovias...... 707 24.1 Princípio de Funcionamento das Eclusas de Navegação ......... 707 24.1.1 Considerações gerais ....................................................... 707 24.1.2 Critérios de projeto...........................................................718 24.2 Dimensões Típicas das Eclusas Brasileiras ............................... 723 24.3 Segurança nas Eclusagens.......................................................... 725 24.4 Equipamentos das Eclusas de Navegação ................................. 728 24.4.1 Considerações gerais ...................................................... 728 24.4.2 Portas .............................................................................. 728 24.4.3 Válvulas ............................................................................731 24.5 Funcionamento Hidráu lico das Eclusas .....................................731 24.5.1 Considerações gerais .......................................................731 24.5.2 Descrição do escoamento de enchimento .....................731 24.5.3 Condições de aproximação ao emboque da tomada d’água ................................................................. 733 24.5.4 Condições de escoamento nos aquedutos das  válvulas ........................................................................... 736 24.5.5 Condições de distribuição das vazões nos aquedutos de alimentação ............................................................... 736 24.5.6 Manobras das válvula s ....................................................740 24.6 Capacidade de Tráego das Eclusas ............................................741 24.6.1 Considerações gerais ........................................................741 24.6.2 Estimativa da capacidade de tráego das eclusas ..........741 24.6.3 Fatores a considerar no tempo de transposição total .....742 24.6.4 Estimativa do esorço num cabo de amarração .............742 24.6.5 Pré-dimensionamento de rota numa hidrovia ..............743 O Papel da Aquavia na Economia Contemporânea ..........................745

25.1 25.2 25.3 25.4 25.5 25.6

Considerações Gerais ...................................................................745 A Aquavia como Instrumento de Transporte.............................746 O Vetor d’Água ..............................................................................747 A Luta contra as Inundações .......................................................747 Atividades Relativas à Aquavia ...................................................747 O Papel da Aquavia no Desenvolvimento Territorial Sustentável....................................................................................748 25.7 O Exemplo das Hidrovias Europeias Consolidadas ...................749 25.8 A Consistência da Aquavia no Brasil ..........................................761

Bibliograa ...................................................................................................... 763

XXV  

XXVI   Complexo Portuário de Tubarão da Vale, em Vitória (ES).

Obras e Gestão de Portos e Costas

1  

PANORAMA HIDROVIÁRIO E DO GERENCIAMENTO COSTEIRO NO BRASIL

Proêmio   1

Panorama Hidroviário Nacional

8

2

Panorama do Gerenciamento Costeiro Nacional 19

3

Fundamentos sobre Porto Concentrador  de Carga e Cabotagem 23

4

Marinas e  Atracadouros Pesqueiros

33

28  – Leste da América do Sul e Caribe – Oeste da América do Sul 3 – Leste da América do Norte e Caribe 4 – Golfo do México 5 – Oeste da América do Norte 6 – Oeste da África 7  – África do Sul 8  – Leste da África 9  – Norte Europeu 10  – Mediterrâneo 11 – Oriente Médio 12  – Extremo Oriente 13  – Oceania

Panorama Hidroviário e do Gerenciamento Costeiro no Brasil

1 2

9 10 4

12

3 11

5 1 8 6 2 1

7 13

Figura 21 Rotas marítimas de cabotagem e longo curso a partir do Porto de Santos.

3.1.1 Sustentabilidade da cabotagem  A partir de pesquisas de transbordo e tonelagens movimentadas comparativamente entre os portos (ver Fig. 22), é possível evidenciar as potencialidades de cada estrutura e logística portuárias. De ato, as pesquisas de janeiro a junho de 2003, em linhas de navegação, confrmam o potencial do Porto de Santos como porto concentrador de carga, com 5.659 transbordos – 53% do total de 10.827 TEU – dessa operação realizados entre os portos de Fortaleza e Buenos Aires. Na mesma fgura, apresentam-se os dados de pesquisa sobre movimentação de contêineres pelas linhas de navegação que operaram no Porto de Santos em janeiro de 2004, cuja operação consegue atingir até 100 TEU/h. Os navios para eetuarem essa operação poderiam situar-se entre 500 e 2.500 TEU (em média, 15 t/TEU), enquanto os de longo curso situam-se acima de 3.500 TEU, até os maiores de mais de 8.000 TEU. Em 2004 havia no mundo 3.300 navios porta-contêineres em operação, totalizando capacidade global para 7,2 MTEU, com crescimento acentuado de encomendas de navios acima de 8.000 TEU, o que agregará nos próximos anos mais 1 MTEU ao total global. Assim, as exigências de proundidades de 14,5 a 16 m em canais, bacias e berços, bem como largura de retroárea mínima de 500 m, passam a ser mandatórias para os portos concentradores. Na atualidade, as rotas de longo curso de mínimo rete serpenteiam em torno do Trópico de Câncer. Em cada situação, devem ser consideradas as políticas de sustentabilidade da navegação de cabotagem, conorme elencado a seguir: • •

vinculação das linhas de cabotagem às expressas de longo curso; consequente redução de até 50% do tempo de viagem dos navios do Atlântico Norte com a redução de escalas;

•

crescimento do faturamento e consequente absorção da pernada de cabotagem dentro do frete de longo curso;

•

favorecimento para implantação e crescimento do Feeder

Service;

35  

hidrÁULica marÍTima

Parte 

1 

1 Hidrodinâmica das Ondas do Mar

37 

 2 Marés e Correntes 81  3 Processos Litorâneos

131

4 Hidráulica Estuarina

185 

marés e correntes

2.1 DINÂMICA DA MARÉ ESTUARINA 2.1.1 Considerações gerais sobre a maré astronômica •

Característicasprincipais

 Ascaracterísticasprincipaisdamaréastronômicapodemsersintetizadaspela suaperiódicaeprevisível,usualmente,regularoscilaçãodoníveld’água,devariável magnitudeemalturaecomperíodousualmaiscomumde12,42h(semidiurna), correspondendo,portanto,aumaondadelongoperíodo.  Asubida e a descida do nível do mar,respectivamente denominadas de enchenteevazante,estãoassociadascomcorrentesdemarécomestofasdedefasa gemvariávelcomapreamarebaixa-mar,dependendodascondiçõeslocais.  AcausaprimáriadamarééacomplexavariaçãodaatraçãogravitacionaldaLua edoSolsobreasmassaslíquidas,porcausadacontínuamudançadaposiçãorelativa dosastros,balanceadapelacentrífugadossistemasTerra-LuaeTerra-Sol.  Aterminologiageralassociadaàondademaré—naFig.2.1(A)estáesquematizadaumacomposiçãodeondademaréparaoPortodeSantos(SP)—éapresentada aseguir: •

•

• • • • •

  =  f ( x , t):avariaçãodoníveld’águaapresentaformapróximade umasenóideoucomposiçãoharmônicadecurvassenoidaisdotipo  =  0 cos( kx –  t);  0:amplitudedamaré,sendoodesnívelentrepreamarebaixa-maraal tura daondade maré;na prática corrente noBrasil,dá-se o nome de amplitudeàalturadamaré; c:celeridadeouvelocidadedefasedaondademaré; T :períododaondademaré; :comprimentodaondademaré; k=2  / :númerodeonda;  =2  / T:  frequênciaangular.

81 

Capítulo 

2 

processos litorâneos

3.1 INTRODUÇÃO  A dinâmica do movimento dos sedimentos costeiros começou a ser mais intensamente estudada em 1950. Do ponto de vista da Engenharia Costeira, a importância do tema é muito grande para a solução de problemas práticos relevantes, como o assoreamento de bacias portuárias e as erosões de praias em áreas de elevado valor social e/ou econômico. Não muito tempo atrás, a maioria das obras costeiras era eita por tentativas, em razão da insuciência do conhecimento relativo à me cânica dos processos litorâneos. Os processos litorâneos ligados à morologia costeira e do und o do mar resultam da combinação de orças naturais (ligadas a ondas, correntes, ventos e tectônicas) e antrópicas (ligadas à ação humana, principalmente em obras de Engenharia Costeira) nas ormações geológicas expostas. Muito requentemente, a costa é ormada por material arenoso, que responde de modo bem rápido a estas ações por meio do enômeno de transporte de sedimentos. As costas rochosas respondem geralmente muito mais lentamente a tais infuências e, por isso, interessam mais aos geólogos do que aos engenheiros civis.  A contínua ação dos movimentos do mar sobre a costa, que determina o clima de ondas e a intensidade e direção das correntes, varia em muitas escalas de tempo, de segundos até milênios. Também o suprimento de sedimentos é irregular no tempo e no espaço. Portanto, a qualquer instante, a ormação e a composição granulométrica da costa e do undo do mar apresentam um padrão complexo que tende para um equilíbrio dinâmico, o qual se insere num período mais amplo correspondente à era geológica.  Assim, o equilíbrio das praias é, em geral, um equilíbrio dinâmico, isto é, grandes quantidades de areia encontram-se normalmente em movimento, mas de tal orma que a quantidade de material que entra numa área em um intervalo de tempo dado é igual, em média, à quantidade que dela sai no mesmo intervalo de tempo. A posição da linha média da costa é relativamente estável por um período de meses ou anos, enquanto a posição instantânea sore oscilações de curto período.

131 

Capítulo 

3 

hidráulica estuarina

4.1 descriÇÃO Geral das eMBOcaduras MarÍtiMas 4.1.1 dfção gz  o   mpoâ o  o 4.1.1.1 dfção   o  A denição clássica de estuário pode ser considerada a proposta por Cameron e Pritchard (1963, apud Kjerve, 1985), os quais conceituaram estuário como um corpo d’água costeiro: • • •

•

semiechado; que possui livre conexão com o mar aberto; com salinidade (‰ ou g/L) mensuravelmente diluída pela água doce oriunda da drenagem hidrográca; com dimensões menores do que mares echados.

Na prática, essa denição muito restritiva pode abranger uncionalmente: • • •

baías sujeitas a marés; trechos fuviais sujeitos a marés; trechos costeiros sujeitos a vazões fuviais.

4.1.1.2 impoâ   g   As águas estuarinas constituem-se em áreas de grande importância socioeconômica e ambiental, e seu gerenciamento deve estar embasado nos princípios do desen volvimento sustentável.

185 

Capítulo 

4 

253 

hidrÁuLica fLuviaL

Parte 

2 

5 Transporte de Sedimentos — Curva-chave e Distribuição das Tensões na Fronteira 255 6 Transporte de Sedimentos — Início do Movimento/  Conformações de Fundo/Rugosidade 273 7 Transporte de Sedimentos —  Arrastamento de Fundo e em Suspensão 283 8 Morfologia Fluvial – Princípios 289 9 Morfologia Fluvial  — Características Planialtimétricas dos Cursos d’Água de Planície Aluvionar  301

transporte de sedimentos  – início do movimento, conformações de fundo, rugosidade 

6.1 HIDRÁULICA DOS ESCOAMENTOS COM FUNDO MÓVEL 6.1.1 Lei de distribuição de velocidades  A orma do perfl de velocidades ( v) em proundidade (y crescente a partir do leito) em escoamento turbulento rugoso obedece a uma tendência, que pode ser aproximada pela lei logarítmica de velocidades:

 v u*

=

2, 3 k

log

y k s

+

8, 5

sendo:  v: velocidade local do escoamento à distância y do undo

u*

=

γ  hJ 

:  veloc idade de atrito do escoamento (: peso específco da água,

ρ 

massa específca da água, h: lâmina d’água,  J : declividade da linha de energia) k: constante de Von Karman (= 0,4 em água límpida/= 0,2 em água muito turva) k s: rugosidade equivalente do leito Esta lei tem sido verifcada por diversos autores em observações de campo, e os maiores desvios em relação às medições ocorrem mais próximos da superície livre, em razão do atrito do escoamento com o ar.

273 

Capítulo 

6 

transporte de sedimentos  – arrastamento de fundo e em suspensão

7.1 CAPACIDADE DE TRANSPORTE POR ARRASTAMENTO DE FUNDO Têm sido propostas várias órmulas para o cálculo d a capacidade de transporte sólido por arrastamento, no entanto, dada a complexidade das relações em jogo, não se conseguiu elaborar uma expressão analítica de aplicação absolutamente geral. Na realidade, muitas das ormulações não dierem essencialmente na sua estrutura, podendo-se atribuir a diversidade eventual de resultados ao ato de as várias expressões somente serem válidas dentro das condições experimentais que serviram de base para o seu estabelecimento. De um modo geral, os métodos utilizados para derivar as várias ormulações existentes podem ser assim subdivididos: • • • •

Tipo D u B oys: Q sf  =   f (0 – 0c), em que Q sf  corresponde à vazão sólida de undo. TipoSchoklitsch: Q sf  =  f (Q). TipoEinstein: Q sf  =  f  (análise dimensional e/ou estatística). Combinaçãodeprocessos.

Quando se procura determinar a unção entre q sf  =  f (q), isto é, entre vazões sólidas e líquidas específcas (por unidade de largura do escoamento), a partir de  várias órmulas, depara-se geralmente com uma dispersão, mas os resultados de observações realizadas em vários cursos d’água naturais permitem concluir que a lei de variação é, muitas vezes, aproximadamente da seguinte orma: q sf  = aqb

sendo a e b constantes com valores dependentes das condições particulares de cada caso. A constante b, contudo, não varia muito, estando em geral compreendida entre 3 e 4. A representação dos valores observados de vazões sólidas e líquidas numgráfcodecurva-chavesólidadecoordenadaslogarítmicaspermitedeterminar os valores de a e b.

283 

Capítulo 

7 

morfologia fluvial –  princípios

8.1 INTRODUÇÃO A Morologia Fluvial é o ramo da Hidráulica Fluvial que estuda a ormação, evolução e estabilização dos cursos d’água naturais produzidas pelo escoamento líquido, sendo um ramo da Geomorologia, parte da Geologia que estuda a evolução da superície terrestre ao longo das eras geológicas. À medida que o desenvolvimento da ocupação das bacias hidrográcas avança, induzindo crescentes alterações no transporte de sedimentos e, por consequência, no comportamento dos rios, o conhecimento da Morologia Fluvial torna-se essencial para as obras de Engenharia Fluvial ligadas à navegação interior, por sistematizar conceitos fuviais undamentais. Fundamentalmente, a bacia hidrográca pode ser subdividida morologicamente (ver Fig. 8.1) em: •

Altabaciaoucursosuperior

No trecho inicial ou de cabeceiras, o rio tem alta declividade do perl longitudinal e o escoamento fuvial é de alta velocidade, transportando cargas sedimentares mal selecionadas (bem graduadas, de argilas a grandes blocos) num leito normalmente acidentado e em aproundamento. A tendência erosiva conduz à redução das declividades a partir do nível de base a jusante, produzindo leito retilíneo e vale encaixado, mesmo porque a menor área da bacia hidrográca contribuinte corresponde a um menor aporte sedimentar. •

Médiabaciaoucursomédio

Neste trecho de média declividade do perl longitudinal, a velocidade é relati vamente menor do que no curso superior e o rio tende a um perl de equilíbrio com moderada sinuosidade. O rio tende a continuar aproundando-se no vale, desenvolvendo trabalho de modelação das margens não consolidadas, as quais deslizam pela ação da corrente e desgastam-se pela abrasão com os materiais carreados. Sendo maior a contribuição da bacia hidrográca, as vazões são maiores e, nos lugares onde o leito se alarga, decresce a velocidade das correntes e ormam-se bancos ou ilhas, por causa da perda de competência na capacidade de transporte das correntes e/ou pela presença de níveis de base.

289 

Capítulo 

8 

morfologia fluvial –  características plani altimétricas dos cursos d’água de planície   aluvionar

9.1 LEIS DE FARGUE Os estudos realizados no m do século XIX e início do século XX por Fargue no trecho de planície aluvionar do Rio Garonne (França), com largura média de 100 a 150 m, vazão média de 275 m3 /s e máxima de 4.450 m 3 /s, para meandros suaves com amplitudes entre 150 e 200 m e comprimentos de onda de 922 a 1.670 m, permitiram o enunciado de uma série de leis empíricas, que oram vericadas como válidas para meandros regulares e norteiam a implantação de obras de melhoramento fu viais. Segundo Fargue, um curso d’água é composto somente por curvas (ver Figs. 9.1 a 9.8), as quais se estendem de um ponto de infexão (curvatura nula) – que divide dois trechos com curvaturas opostas, ou surfexão, que separa dois trechos de curvaturas diversas no mesmo sentido – a outro ponto. A cada ponto de infexão ou surfexão corresponde uma soleira (ponto de mínima proundidade), e a cada  vértice, ponto de máxima curvatura, corresponde uma ossa ou sorvedouro (ponto de máxima proundidade relativa). As leis de Fargue são as seguintes: •

Lei do talvegue: a linha de máxima proundidade (talvegue) ao longo do curso d’água tende a se aproximar da margem côncava, e o material ali escavado se deposita na margem convexa (ver Figs. 9.2 e 9.6).

•

Leidoafastamento: as proundidade máximas das ossas (sorvedouros) na margem côncava e mínimas (soleiras) nas infexões correspondem aos vértices das curvas e infexões, respectivamente, deslocados ligeiramente para jusante (aproximadamente, 0,25 B) por eeito de inércia (ver Figs. 9.5 a 9.8).

•

Leida fossa(sorvedouro), ou do fundo: a proundidade é tanto maior quanto maior or a curvatura no talvegue (1/R) correspondente (maior eeito erosivo).

•

Leidodesenvolvimento: as leis têm validade para as curvas de desenvolvimento médio do curso d’água, isto é, nem muito longas, nem muito curtas com relação à largura do canal (3 B < R < 6 B e 5 B < L < 11 B).

301 

Capítulo 

 9 

oBraS portuáriaS e  CoSteiraS

307 

3 

Parte 

10 Aranjo Geral  Portuário 309 11 Dimensões de Canais e Bacias Portuários 331 12 Obras de Abrigo Portuárias – Quebramares, Guias-correntes e Espigões 349 13 Obras de Abrigo Portuárias –Dimensionamento/Perfis Transversais/Cotas 367  14 Obras Portuárias Internas – Tipos de Estruturas Acostáveis e Acessórios 381 15 Obras Portuárias Internas – Instalações de Movimentação e Armazenamento de Cargas 433 16 Organização, Gerenciamento e Operação Portuária 477  17 Obras de Defesa dos Litorais – Tipos de Obras 495 18 Obras de Defesa dos Litorais – Estimativa do Impacto sobre a linha de Costa 519 19 Obras Estuarinas 535 20 Emissários Submarinos, Dispersão de Efluentes e Processo de Licenciamento ambiental 553

 arranjo geral portuário

10.1 CLASSIFICAÇÃO DOS TIPOS DE PORTOS 10.1.1 Defnição O conceito atual de porto, elo de importância na cadeia logística como terminal multimodal, está ligado a:

•

Abrigo

Condiçãoprimordialdeproteçãodaembarcação-tipodeventos,ondasecorrentes, emquesepossatercondiçõesdeacessoàcosta(acostagem),visandoamovimentaçãodecargasoupassageiros,pormeiodeobradeacostagemqueprovejapontos deamarraçãoparaoscabosdaembarcação,garantindoreduzidosmovimentose com mínimos esforços de atracação durante a operação portuária.

•

Profundidadeeacessibilidade

Alâminad’águadevesercompatívelcomasdimensõesdaembarcação-tipo(comprimento,bocaecalado)nocanaldeacesso,baciasportuárias(deesperaouevolução)enosberçosdeacostagem. •

Áreaderetroporto

Sãonecessáriasáreasterrestresprópriasparamovimentaçãodecargas(armazenagem/estocagem/administração portuária) e passageiros.

•

Acessosterrestres,aquaviárioseaeroviários

Sãonecessáriosacessosterrestres(rodoviáriose/ouferroviáriose/oudutoviários), aquaviários(hidroviários)eaeroviáriosparaproverecientementea chegadaou retiradadecargasepassageirosnoporto,considerandoalocalizaçãodospolosda infra-estruturadeproduçãoeurbana.Nestalogística,deve-sedispordeapropriada infoviaparaocontroledasoperações.

309 

Capítulo 

10 

dimensões de canais e  bacias portuários

11.1 CANAIS DE ACESSO 11.1.1 Aspectos relacionados à profundidade de canais de acesso portuários O valor da proundidade requerida pela embarcação-tipo no canal de acesso portuário pode ser considerado, conorme método determinístico, como uma somatória que inclui aspectos relacionados à maré local, bem como eeitos de onda,  squat (aundamento dinâmico paralelo acrescido ao trim, que é o aundamento da proa e da popa), calado estático da embarcação-tipo – que no presente caso será considerado aquele extremo, ou seja, o valor de calado em condições de pleno carregamento –, além da variação da densidade e eventuais margens de segurança envol vendo esses mesmos itens. A representação esquemática desses componentes está sintetizada na Fig. 11.1. Em relação a esses aspectos, algumas considerações se azem necessárias: •

Maré A infuência desse ator é notória, uma vez que determina a situação crítica sob a qual se dará a obtenção da proundidade requerida pela embarcação. Nesse caso, tomar-se-á como valor característico aquele correspondente à menor baixa-mar, incluindo eeito meteorológico, pois se apresenta como a situação mais desavorável, ou seja, máxima diminuição da proundidade disponível.

•

Tolerânciaparaincertezasnoníveld’água

•

Variaçãodemaréduranteatravessiadocanal

•

Caladoestáticodaembarcação-tipo

•

Variaçãodedensidade Leva em conta eventuais variações da densidade da água, uma vez que o aundamento aumenta com água de menor densidade.

331 

Capítulo 

11 

obras de abrigo portuárias  – Quebra-mares, guias-correntes e  espigões

12.1 CONSIDERAÇÕES GERAIS SOBRE AS OBRAS DE ABRIGO 12.1.1 Função  A unção das obras de abrigo é a criação de área protegida contra as ondas de gra vidade geradas pelo vento (quebra-mares, molhes ou molhes guias-correntes) ou correntes (espigões).

12.1.2 Finalidades  As fnalidades de implantação de obras de abrigo podem ser: •

Criaçãodeumabaciaportuária.Osquebra-mares(isoladosdacosta)emolhes (enraizados na costa) abrigam a bacia portuária da agitação ondulatória, enquanto os espigões são obras corta-correntes.

•

Proteçãodocanal deacessode portos situadosemembocadurascosteiras, quando se denominam de molhes guias-correntes, por se desenvolverem a partir da costa até atingirem proundidades compatíveis com as e xigências de navegação. Nesses casos, proveem:

•

•

manutenção dos undos por preservarem correntes de maré com competência para assegurar as proundidades, garantindo mínimas necessidades de dragagens;

•

estabilidade da embocadura por interceptarem o transporte de sedimentos litorâneo da zona de arrebentação;

•

abrigo do canal de acesso.

Defesadolitoralcontraaerosãoprovocadapelasondas(quebra-maresisolados e espigões de praia).

349 

Capítulo 

12 

obras de abrigo portuárias  – dimensionamento, perfis transversais, Cotas

367 

Capítulo 

13   –4

 –4

 –5

 –5

   l    b  e    I  s  a   a   t   a  n Rio Sergipe   e  S   d    i  a   a    P  r

Terminal Portuário de Sergipe

   u     j    a   c    r  a    A

 –6

 –7

 –7

 –8

Ponte de Acesso

 –8

13.1 ANTEPROJETO DE QUEBRA-MAR DE TALUDE 13.1.1 Características gerais da seção transversal Constituem-se em maciços com camadas graduadas de blocos (ver Figs. 13.1 e 13.2): •

P A>P I>PN (uma ou mais camadas de fltros).

•

Critériosdeltroentrecamadasvisandoevitar:perdadenosdonúcleo(principalmentenodown-rush da onda) acarretando acomodações excessivas das camadas;excessivapenetraçãodaenergiadasondasporcausadapermeabilidade do maciço. Segundo Terzaghi: D15(superior)# 4 D85 (inerior). D15(superior)$ 4 D15 (inerior).

•

Armadura(carapaçaoumanto).

•

Suportaaaçãodiretadasondas.

•

Blocosdeenrocamentoouconcreto.

•

Cristadealturasucienteparaminimizargalgamentos.

•

Superestruturasdeconcreto(conchasdeetoras,porexemplo)reduzemgalgamentos,diminuindoaalturaeovolumedacristaepermitindoapassagem de veículos e tubulações sobre a crista.

•

Camadasdeltrosenúcleo(infraestrutura).

•

Dimensionadasparaoaproveitamentoótimodovolumedisponíveldeblocos.

 –9

 –9 Píer   –10 0 50 100

200 m

 –10

obras portuárias iNterNas  – tipos de estruturas  acostáveis e acessórios

14.1 CARACTERÍSTICAS GERAIS, CLASSIFICAÇÃO E TIPOS PRINCIPAIS DAS OBRAS ACOSTÁVEIS  As obras portuárias de acostagem constituem-se em obras maciças para resistir aos elevados esforços estruturais, não sendo, portanto, recomendáveis estruturas esbeltas. De fato, estão sujeitas aos seguintes esforços basicamente:

•

Cargashorizontaiselevadasemrazãodoimpactodasembarcaçõesedosesforçosnoscabosdeamarraçãodasembarcaçõesatracadas.

•

Cargasverticaisconcentradasporcausadosequipamentosdemovimentação de cargas.

•

Efeitosdeempuxosdeterras,quepodemsercomparáveisaosdemaiscarregamentos.

 Aadoçãodasoluçãodeobraacostávelmaisapropriadavincula-seàscondições locais: •

característicastopobatimétricas;

•

condiçõesdesolo;

•

sãodefundamentalimportânciaocálculodosempuxosdeterraeacapacidadedecargadoleitodefundação;

•

análisedepossíveisrecalquesdeestruturas;

•

metodologiasecustosdedragagem;

•

escavaçõeseestaqueamento;

•

níveisdomareagitaçãoondulatória;

•

condiçõesclimáticas;

•

corrosividadepelosoloe/ouágua do mare/ou ataqueácido de micro-organismos sobre os materiais de construção, como ocorrido no Porto de Vila do Conde(PA).

381 

Capítulo 

14 

384 

Obras Portuárias Internas — Tipos de Estruturas Acostáveis e Acessórios Área da CVRD

N    o  r    t    e  

7.000

10.858

30. 848

80.000 Barra de ancoragem do carregador  15.800 1.050.010.500  .

C L T C  T R-   

  r   e    t   n    I  .    C  .    T

32  4   - 0  1  

Subestação nº 2 e Torre de Transferência

80.000 Posição da lança para atracação do navio e manutenção C do carregador  L Trilho

80.000

  r   o    d   a   g   e   r   r   a   c   e  .   r   e    t   n    i  .    C  .    T

Transp. TR-32.402

1 PF

  r

40.000

Casa de transferência

  o    d  o    d   a   a   g  r   e  o   r   r   c   a  n    C   a

2

3

4

5

6

7

8

   5    2    8

C L TC TR-32.402

C L Caminho de rolamento comp. 191.933 C L Carregador de navios CN-32.401 C L Caminho de rolamento comp. 204.163

C L

C L

  v  i a   b o   T u   t e  C   L  o n  C   L   P  d e  o  e s s  a c

Área da Emap

C L aC L Tambores: 243.957 (horizontal) Curso máximo do carregador de navios: 179.623

9

10

11

12

13

  a    d  a  .   ç   n    C   a  .   l    T    L Navio    C

M   á    x  .

6 5   º  

Santos Dumont 107.500 (7.500 tpb) Área de carregamento

195.000

Medidas em milímetros Cotas DHN-MB

Navio Daiko Maru 280.000 (150.000 tpb)

Figura 14.2

Píer II do Complexo Portuário de Ponta da Madeira da Vale em São Luís (MA).

DZ 11,00 (curso de telescopagem) +25,442

Cabeço de amarração +8,00 N.A. máx.

N.A. mín.

16,858

14,000

4,667

        5         8   ,         3         5         6   ,         4

150.000 tpb (lastro)

2,40

Medidas em metros Cotas DHN-MB

   0      3         0         0     5    3         0      8  .    3  .         4  .     4    9         1    2    7    6    0    6  .    0    4    5  .    2

AP

   L    C

7,525

   5    0    2    5    5  .    3  .    7    8

150.000 tpb (Carga plena)

obras portuárias internas – instalações de movimentação e   armazenamento de cargas

15.1 INTRODUÇÃO Os requisitos uncionais das embarcações, da movimentação de carga e do armazenamento devem estar de acordo com o peso, a distribuição de carga, a dimensão e a capacidade de manobra do equipamento de movimentação de carga, o qual, por seu turno, inuencia no arranjo e projeto de estruturas, undações e pavimentos. De orma semelhante, instalações fxas inuem na escolha do equipamento de movimentação de carga, e a unitização da carga inui na escolha do equipamento de movimentação e nas instalações de armazenamento. No arranjo e projeto de instalações fxas, bem como na escolha do equipamento, deve-se privilegiar, tanto quanto possível, a utilização com múltiplas fnalidades, com exceção de instalações nitidamente especializadas. Os sistemas de movimentação de carga e as instalações de armazenamento devem ser projetados com a maior exibilidade possível, ressal vadas as situações de terminais nitidamente especializados. Os berços de carga geral requerem uma área imediatamente adjacente às embarcações ao longo de seu comprimento, uma vez que a movimentação horizontal de carga deve ocorrer ao longo do comprimento e perpendicularmente à embarcação, pois as instalações de armazenamento devem estar o mais próximo possível porque os custos de movimentação horizontal de carga são elevados. A carga é mo vimentada pelos guindastes das embarcações (paus de carga), pelos guindastes do porto, ou cábreas (guindastes utuantes operando a contrabordo da embarcação) em vários pontos do cais ao longo do comprimento da embarcação (em correspondência aos porões), estando associada a um percurso de transporte horizontal no porto. Portanto, um berço de carga geral é normalmente uma estrutura continuamente conectada à terra para atracação, amarração e movimentação de carga. No extremo oposto de arranjo das instalações de movimentação e armazenamento de cargas estão os terminais de granéis líquidos. Nos terminais p ara embarcações-tanque, a movimentação de carga ocorre somente pela meia-nau, através do mangote da embarcação, que se conecta aos braços de movimentação de óleo do porto instalados numa reduzida plataorma de oper ações. O arranjo geral estrutural das obras de acostagem é normalmente em elementos discretos conectados

433 

Capítulo 

15 

organização, gerenciamento e operação portuária

16.1 MODELOS DE POLÍTICA PORTUÁRIA 16.1.1 Considerações gerais Para caracterizar os modelos de política portuária, deve-se considerar duas questões principais:

• •

Apropriedade,oucontrolesobreoporto.Osportospúblicossãodenominados deportosorganizados,distinguido-sedosterminaisprivativos. Aabrangênciaeoperldasatividadesdesenvolvidaspelaautoridadeportuária.

NasFigs.16.1e16.2estãoosprincipaisportosmarítimos,uviaiseterminais hidroviáriosdoBrasil.  Até1990, osistemaportuáriobrasileiro era altamentecentralizado, concentrandonumaempresadaUnião(Portobrás)todasasatividadesdeplanejamento, investimentoe regulamentação,comcaráterde serviçopúblico.Em 1990,coma extinçãodaPortobráseoacirramentodadiscussãosobreapolíticaportuáriana cional,iniciou-seumprocessodetransição,apartirdaLeinº8.630/93.

16.1.2 Modelos de controle portuário 16.1.2.1 Controle da União OmodelodecontrolepelaUnião,emboraapresenteasvantagensdeumplane  jamentocentralizado,emtermosdepossibilidadedemaiorracionalidadenosin vestimentos,dadisponibilidadederecursosedaadequaçãodosistematarifário, tendeagerarineciênciaemrazãodacomplexidadeadministrativa–envolvendo departamentosdeváriosministérios–,dasinuênciasedaeventualfaltadecom petição.

477 

Capítulo 

16 

495  obras de defesa dos litorais –  tipos de obras

17.1 INTRODUÇÃO 17.1.1 Erosão costeira  A erosão costeira é o conjunto de processos em que é removido mais material da praia do que suprido, em consequência à quebra do equilíbrio dinâmico original, e um dos principais problemas mundiais do ponto de vista da preservação do solo. De ato, nas zonas densamente povoadas, com inraestruturas urbanas, industriais e turísticas de alto valor econômico, a erosão costeira representa custos sociais, ambientais e econômicos muito elevados.

17.1.2 Obras de defesa dos litorais  As obras de deesa dos litorais são intervenções estruturais cujas unções são agir no balanço do transporte sólido, avorecer a estabilização ou a ampliação da linha de costa, e deendê-la contra a erosão. Os requisitos básicos no projeto das obras de deesa dos litorais são: • • •

econômicos,deanálisecusto-benefício; ambientais,ligadosaquestõessocioeconômicas,ecológicaseestéticas; mínimainuêncianasáreasadjacentes.

Defnir a obra mais conveniente em cada caso é muito complexo: • • • •

exigeapuradoestudoeponderação,sendofrequenteorecursoamodelosfísicosematemáticos; obrasmalestudadasouimprovisadascorremo riscodeagravaraerosãona áreaounasadjacências; éimportanteacoletadedadossobreocomportamentodeobrascos teiras nas proximidades; ocomportamentodaobradeveseravaliadonassituaçõesextremas e nas dominantes.

Capítulo 

17 

 519  obras de defesa dos litorais — estimativa do impacto sobre a linha de costa

18.1 ESPIGÕES 18.1.1 Descrição conceitual do impacto sobre a linha de costa Um espigão isolado, longo ou curto, numa costa exposta a clima de ondas ligeiramente oblíquo à linha de costa, produz erosão a sotamar. Visando estender o comprimento da área protegida, e compensar a erosão na região de sombra a sotamar, é prática normal a implantação de uma série de espigões ao longo da linha de costa, formando o campo de espigões. Na Fig. 18.1 está simulada a e volução da linha de costa numa condição de largura de 400 m da zona de arrebentação e espraiamento para os seguintes casos: •

Trêsespigõeslongos,abrangendotodaalarguradazonadearrebentação,com espaçamento de 600 m, isto é, 1,5 vez o comprimento dos espigões.

•

Trêsespigõeslongos,abrangendotodaalarguradazonadearrebentação,com espaçamento de 1.200 m, isto é, 3 vezes o comprimento dos espigões.

•

Trêsespigõescurtos,abrangendometadedalarguradazonadearrebentação e espraiamento, com espaçamento de 600 m.

•

Trêsespigõescurtos,abrangendometadedalarguradazonadearrebentação e espraiamento, com espaçamento de 1.200 m.

 A capacidade do campo de espigões de proteger um determinado trecho da linha de costa depende de vários fatores: •

Climadeondas:rumoeintensidade.

•

Comprimentodoespigão.

•

Espaçamentoe tempo deenchimentoemcampos de espigões implantados numa só etapa.

Capítulo 

18 

 535  obras estuarinas

19.1 PRINCÍPIOS DAS OBRAS DE CONTROLE E APROVEITAMENTO DOS ESTUÁRIOS 19.1.1 Princípios gerais 19.1.1.1 Comportamento de circulação estratifcação Consideração importante para o gerenciamento estuarino está no comportamento de circulação estratifcação. Assim, de acordo com a classifcação já vista em Hidráulica Estuarina, tem-se: •

Classe 4 Trata-se de estuário altamente estratifcado (em cunha salina), onde é mínima a troca de água vertical.

•

Classes 3 e 2 Trata-se de estuário com circulação gravitacional clássica, com melhor qualidadedeáguadoqueaanterior,parcialmenteestraticado(classe3)eparcialmentemisturado(classe2).

•

Classe 1 Trata-se do estuário verticalmente homogêneo, bem misturado.

 As obras de controle e aproveitamento estuarino podem alterar o comportamento da circulação estratifcação da seguinte orma: •

Aprofundamentopordragagemnoscanais Produzatendênciadeaumentodaestraticação,daclasse1para2/3ouda 2/3paraa4.Comisso,háumapioradaqualidadedaáguaecria-seumalimi tação quanto à estabilização econômica do canal. De ato, o aproundamento máximo estável economicamente situa-se em torno a 50% da proundidade média natural original, a qual se situa na mesma categoria, ou numa acima, se considerarmos o critério de Bruun para a estabilidade de embocadura. Na

Capítulo 

19 

emissários submarinos, dispersão de efluentes e  processo de licenciamento  ambiental

20.1 EMISSÁRIOS SUBMARINOS A dispersão oceânica de euentes, seja esgoto doméstico ou água de processamento industrial, constitui-se, em muitos casos, na solução adotada p ara o destino fnal de euentes através da descarga submersa. Na Tab. 20.1 está apresentada a composição típica de esgoto doméstico não tratado. Na Tab. 20.2 estão os limites estabelecidos pela resolução Conama nº 357/2005 para a classifcação da balneabilidade das praias, segundo a qualidade da água para fns de recreação de contato primário, como natação, mergulho, esqui aquático etc. As análises devem ser eetuadas em 5 semanas consecutivas, sendo as três categorias iniciais consideradas próprias. As correntes de maré e induzidas pelo vento são responsáveis pela dispersão. A Fig. 20.1 apresenta a comparação entre o processo de tratamento convencional de esgoto e a disposição oceânica, conorme esquematizado na Fig. 20.2. A dispersão oceânica compõe-se da advecção e da diusão, enômenos que no corpo receptor marítimo encontram grande capacidade diluidora no chamado campo aastado, cuja densidade é inerior à da água salgada por ser constituído de euentes de água doce com carga bacteriana associada. Este euente, ao ser lançado no undo do mar, é submetido a uma dispersão orçada inicial, no chamado campo próximo, promovido pelo empuxo positivo que produz uma pluma ascendente do euente. É desejável que a diluição no campo próximo, comandada pela hidráulica do diusor do emissário, reduza em pelo menos 100 vezes a concentração bacteriana da saída do diusor. A existência de uma Zona de Mistura Legal constitui-se numa região onde os parâmetros dos contaminantes ainda se encontram em concentrações mais elevadas do que o permitido para a fnalidade de uso do corpo receptor, mas que é reconhecidamente uma zona de sacriício. Quanto mais apropriadamente dimensionado o emissário, menor esta região e o risco de ela aetar negativamente as regiões próximas que exigem melhor qualidade da água. Para esse dimensionamento, é de undamental importância o conhecimento da dinâmica dos processos litorâneos ao longo do ano.

 553 

Capítulo 

20 

625  dragagem e  derrocamento

21.1 DRAGAGEM 21.1.1 Introdução O serviço de dragagem consiste na escavação e remoção (retirada, transporte e deposição) de solo, rochas decompostas ou desmontadas ( por derrocamento) submersos em qualquer proundidade e por meio de variados tipos de equipamentos (mecânicos ou hidráulicos) em mares, estuários e rios. Neste item e stão consideradas somente as dragagens em lâminas d’água de até cerca de 30 m de proundidade para ns de navegação.  As dragagens fuviais envolvem normalmente menores volumes do que as marítimas, pois as proundidades são reduzidas (abaixo de 5 m), e são realizadas somente sob a ação de correntes, o que reduz o porte dos equipamentos. Dependendo da largura do canal fuvial, pode ser realizada a escavação a partir da margem por escavadeiras, embora preponderem os equipamentos futuantes.  As dragagens de implantação, eetuadas para a implantação de um determinado gabarito geométrico (proundidade, largura e taludes), dierem das dragagens de manutenção, eetuadas sistematicamente para manter o gabarito. De ato, as primeiras acarretam um maior volume de serviço, uma vez que na implantação existe a necessidade da acomodação do terreno virgem ao gabarito imposto, estando sujeita a deslizamentos de taludes até se conseguir a estabilidade das rampas. O objetivo de gestão de curto prazo de uma dragagem consiste na escavação de material de acordo com um determinado gabarito de navegação especicado. Assim, na Fig. 21.1 apresentam-se curvas características de assoreamento no Canal de  Acesso ao Porto de Santos (SP), levantadas após as dragagens de manutenção eitas em 1973, 1974 e 1975, sendo esquematizadas as curvas de evolução temporal do alteamento dos undos em unção das cotas nais de dragagem. O objetivo de gestão de longo prazo de uma dragagem diz respeito à localização do despejo dos dragados (bota-ora) de modo a compatibilizar os aspectos técnico-econômicos, economicamente evitar o retorno dos materiais dragados, e ambientais (ver Fig. 21.2). A gestão

Capítulo 

21 

dimensões básicas das hidrovias e obras de melhoramento para a navegação

22.1 EMBARCAÇÕES FLUVIAIS 22.1.1 Características das embarcações fuviais  A tendência atual para as embarcações uviais é a de utilização de comboios de empurra, compostos por rebocador empurrando chatas, com as maiores dimensões compatíveis com a via, e automotores. Tem-se buscado também a padronização das dimensões, visando a otimização das obras hidroviárias, a navegação ininterrupta com balizamento adequado, e a unifcação da carga geral com contêineres.  As dimensões das embarcações uviais estão ligadas às características da hidrovia (dimensões, correnteza e obras), características da embarcação (tipo de carga, capacidade de carga, local de operação, manobrabilidade e velocidade), e orma hidrodinâmica. Da análise econômica operacional de minimização dos custos totais por tonelada (soma dos parciais investidos na hidrovia e na embarcação) carregada em unção da tonelagem da embarcação resulta a embarcação adotada.  As características das embarcações são sintetizadas em: •

Comprimento(L):correspondeàdistânciaentreasverticaisquepassampelos extremos de popa e proa.

•

Boca(B):correspondeàdistânciaentreasverticaistangentesaosextremos de bombordo e boreste da seção-mestra (maior transversal).

•

Calado(T):correspondeàdistânciaentreaquilhaealinhad’águadaseção- -mestra.

•

Pontal(P):correspondeàalturaentreaquilhaeoconvésprincipal.

•

Deslocamento total, correspondenteao peso do volume de água deslocado pela embarcação.

•

Portebrutooucapacidadedecarga:correspondeàdiferençaentreodeslocamentototaleopesodocasco,motor,tripulaçãoeequipamentos.Costumaser citado em tpb (tonelagem de porte bruto).

657 

Capítulo 

22 

obras de normalização e regularização do leito

23.1 OBRAS DE NORMALIZAÇÃO 23.1.1 Considerações gerais  As obras de normalização têm como objetivo o melhoramento geral dos cursos d’água, sendo localizadas em trechos restritos e não alterando signicativamente o regime fuvial, e por esses motivos são utilizadas associadas a outros tipos de obras.  Assim, destacam-se: • • • • • • •

desobstruçãoelimpeza; limitaçãodosleitosdeinundação; bifurcaçãouvialeconuênciadetributários; obrasdeproteção,oudefesa,demargens; reticaçãodemeandros; obrasdeproteçãodepilaresdepontes; dragagensederrocamentos.

 Asobrasdedragagens ederrocamentosjáforamtratadasnoCapítulo21em funçãodesuasespecicidades.

23.1.2 Desobstrução e limpeza Trata-se das operações periódicas de retirada de vegetação, troncos, matacões, restos de construção e outros obstáculos estranhos ao leito da hidrovia visando o restabelecimentodasprofundidadeselargurasnaturais.Sãoutilizadasembarcações destocadoras com variados tipos de guindastes.

23.1.3 Limitação dos leitos de inundação Comanalidadedeconcentraroescoamentonumleitobemdenidoparafacilitar a navegação, são implantados diques longitudinais impermeáveis – comumente com núcleo de argila – no leito maior, tendo-se o cuidado de drenar as áreas isoladas e de proteger da maior capacidade erosiva das correntes concentradas o leito e margens indicadas.

673 

Capítulo 

23 

eclusas de navegação e capacidade de tráfego em hidrovias

707 

Capítulo 

24 

24.1 PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DAS ECLUSAS DE NAVEGAÇÃO 24.1.1 Considerações gerais  A eclusa de navegação consiste de uma câmara delimitada por duas portas (de montante e de jusante) que dão acesso às embarcações e na qual, por circuito hidráulico específco, o nível d’água varia entre os níveis extremos de montante e  jusante, vencendo o desnível necessário (queda) (ver Fig. 24.1). Figura 24.1 Planta e elevação do arranjo geral de eclusa simples.

Guia de montante Guia de jusante

Planta

Seção transversal

710 

Eclusas de Navegação e Capacidade de Tráfego em Hidrovias

Figura 24.4 Vista aérea da eclusa da Barragem Móvel no Rio Tietê em São Paulo (SP). (São Paulo, Estado/DAEE/SPH/ CTH/FCTH)

A

Figura 24.5 Vista do muro-guia e estacada na Garagem de Espera na Eclusa de Ibitinga na Hidrovia do Rio Tietê (SP). (São Paulo, Estado/DAEE/SPH/CTH/FCTH)

B

Figura 24.6 (A) e (B) Trânsito de comboio saindo da Eclusa de Ibitiga na Hidrovia do Rio Tietê (SP) e comboio na estacada de espera. (São Paulo, Estado/DAEE/SPH/CTH/FCTH)

Nas cabeças de montante e jusante, painéis de ved ação tipo comporta ensacadeira (stop-logs ) de emergência são dispostos para os eventuais reparos das portas ou quando da necessidade de esgotamento total da câmara (ver Fig. 24.3).  Apesar de os progressos tecnológicos permitirem a construção de muros e portas cada vez mais altos, acima de uma certa queda torna-se necessário subdividir o desnível em degraus sucessivos. Nas situações em que o desnível a ser transposto supera o máximo economicamente viável, a eclusa simples supradescrita pode ser

o papel da aquavia na economia contemporânea

25.1 CONSIDERAÇÕES GERAIS  A globalização da economia, associada ao aumento da competitividade internacional, está se fazendo presente de maneira incontestável, pressionando e descartando os concorrentes que têm seus custos internos elevados para o transporte e a mo vimentação de matérias-primas e produtos acabados. Neste contexto, o transporte aquaviário é fator indutor do desenvolvimento planejado e abrangente, interligando regiões e proporcionando a movimentação, de maneira segura e econômica, de insumos, produtos e pessoas. Entre todas as infraestruturas de transporte terrestre, unicamente a aquaviária apresenta um aspecto polivalente. Realmente, ela se constitui em: • • •

um instrumento de transporte; um vetor d´água, isto é, a presença de volumes de água consideráveis que se prestam a diversas utilizações; luta contra as inundações.

Os efeitos da utilização da aquavia se exercem sobre o desenvolvimento das atividades industriais e agrícolas, assim como sobre a urbanização. O transporte aquaviário é, indiscutivelmente, o mais econômico para deslocamento de grandes volumes de carga com baixo valor unitário entre os modais competidores diretos, a ferrovia e a rodovia, desde que ressalvados alguns pressupostos. Assim, os polos de origem ou destino das cargas deverão situar-se próximos a uma aquavia, o que estimula o armazenamento e a produção de mercadorias nas faixas marginais, agregando densidade econômica ao sistema. Sempre que houver a participação conjugada de um outro modal de transporte, torna-se indispensá vel que as distâncias percorridas pelo modal aquaviário sejam bem superiores às demais. Em decorrência, o aproveitamento aquaviário deve estar inserido em programas mais amplos, considerando a exploração dos recursos minerais, o desenvol vimento agrícola, industrial ou de planejamento estratégico.

745 

Capítulo 

25 

O Exemplo das Hidrovias Européias Consolidadas

751 

Figura 25.3 Eclusa com comporta plana levadiça em Ijzer (Bélgica) para compatibilização de níveis d’água. (Santiago, 2003)

Figura 25.4 Eclusa de câmaras múltiplas de Fonserannes (França). (Santiago, 2003)

R$149,00

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