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Departamento de Engenharia e Ciências do Mar
Curso: Licenciatura em Engenharia Civil
Projeto Fim de Curso
Mindelo, 2013
ESTUDO DA MANUTENÃO E REABILITAÇÃO DE
INFRAESTRUTURAS PORTUARIAS
AUTOR: Derys Neves Rodrigues
ORIENTADOR: Engº Carlos Alberto Gomes
I
Agradecimentos
A realização deste projeto só foi possível graças a pessoa e entidades que me prestaram o
auxílio mais que necessário. A elas deixo o meu mais sincero agradecimento, pela sua
dedicação, disponibilidade e compreensão, fundamentais para os resultados conseguidos.
Ao Engenheiro Carlos Gomes, meu orientador, pelos conhecimentos transmitidos e pelo
apoio e disponibilidade demonstrado durante a realização do trabalho.
À professora Ayline Soares, pela valiosa colaboração e apoio na elaboração do projeto.
À equipa técnica da ENAPOR, em especial ao Engenheiro Francisco Santos, por facultar os
documentos necessários ao estudo dos portos de Cabo Verde.
Ao Engenheiro Olívio Andrade, pela grande colaboração e apoio transmitidos.
À minha família, pelo apoio, compreensão e paciência dedicados durante todo o período de
realização deste projeto.
II
"O único lugar onde o sucesso vem antes do trabalho é no dicionário"
Albert Einstein
III
Resumo
Este documento representa um trabalho de investigação realizado e apresentado para obtenção
do grau de Licenciado em Engenharia Civil.
Cabo Verde é um país em desenvolvimento, porem, a sua dependência para com a importação
é uma realidade ainda longe de ser ultrapassada. As necessidades básicas obrigam a uma
movimentação de cargas essencialmente através de portos, correspondendo nos principais
portos do país uma elevada utilização com consequente diminuição dos parâmetros de
conforto e segurança dessas infraestruturas.
O trabalho visa realçar a importância da manutenção de infra-estruturas portuárias e investigar
soluções de manutenção para os diferentes tipos de portos existentes, com maior ênfase às que
se adaptam aos nossos portos, com o intuito de serem futuramente aplicadas.
A pesquisa começa pelo conhecimento das infra-estruturas, tanto das suas características
funcionais como dos processos construtivos. Principalmente para os tipos de portos utilizados
em Cabo Verde, a pesquisa também passa por conhecer as metodologias de inspeção e
manutenção destas infra-estruturas, bem como soluções de reabilitação a serem aplicadas,
quando necessárias.
Neste trabalho é analisado um caso de estudo real, onde se pretende elaborar uma inspecção
onde se possa avaliar o estado da infraestrutura e propor soluções de melhoramento. Trata-se
do Porto Grande do Mindelo, construído em 1962. É feita ainda a quantificação e
orçamentação dos trabalhos referentes a um projeto de reparação de um troço deste porto.
Palavras-chave: portos, inspecção, manutenção, reabilitação.
IV
Abstract
This document is a research work conducted and submitted for the degree of graduation in
civil engineering.
Cape Verde is a developing country. However, its dependence on imports is a reality far from
being outdated. The basic needs demand a cargo handling primarily through ports,
corresponding in the main ports of the country at a high utilization with consequent reduction
of the parameters of comfort and security of these infrastructures.
The paper aims to highlight the importance of maintaining port infrastructure and
maintenance solutions to investigate the different types of existing ports, with greater
emphasis on those that fit our ports, in order to be applied in the future.
The search begins for knowledge infrastructure, both their functional characteristics as the
construction processes. Mainly for the types of ports used in Cape Verde, the research also
involves knowing the methodologies of inspection and maintenance of these infrastructures
and rehabilitation solutions to be applied when necessary.
In this paper we analyze a real case study, where it intends to develop an inspection where we
can assess the state of the infrastructure and propose improvement solutions. This is the port
of Mindelo, built in 1962. Will be quantified and budgeting of work on a project to repair a
section of this port.
Keywords: port, inspection, maintenance, rehabilitation.
V
INDICE
Agradecimentos .......................................................................................................................................... I
Resumo .................................................................................................................................................... III
Abstract ................................................................................................................................................... IV
INDICE ................................................................................................................................................. V
1. INTRODUÇÃO ................................................................................................................................ 9
1.1. Problematização ......................................................................................................................... 10
1.8. Estrutura do trabalho ...................................................................................................................... 11
2. CARACTERIZAÇÃO DAS INFRAESTRUTURAS PORTUÁRIAS ............................................... 13
2.1. Classificação das infraestruturas portuárias ................................................................................ 14
2.1.1. Quanto a Natureza ................................................................................................................... 14
2.1.2. Quanto a Localização ............................................................................................................... 15
2.1.3. Quanto a Utilização ................................................................................................................. 16
2.1.4. Quanto à estrutura .................................................................................................................... 17
2.2. Acessórios portuários ............................................................................................................... 20
2.2.1.Defensas .................................................................................................................................. 20
2.2.2. Cabeços de amarração .............................................................................................................. 21
2.2.3. Montagem dos acessórios ......................................................................................................... 21
2.3. Agitação marítima .................................................................................................................... 22
2.3.1. Correntes ................................................................................................................................ 23
2.3.2. Marés ..................................................................................................................................... 23
2.3.3. Ondas marítimas ...................................................................................................................... 24
2.4. Tempo de vida das infraestruturas ................................................................................................ 24
3. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DOS PORTOS DE CABO VERDE .............................................. 26
3.1. Porto Grande ................................................................................................................................... 26
3.2. O Porto Novo ............................................................................................................................. 27
3.3. Porto do Tarrafal ........................................................................................................................ 27
3.4. Porto da Palmeira ....................................................................................................................... 28
3.5. Porto de Sal-rei .......................................................................................................................... 28
3.6. Porto Inglês ............................................................................................................................... 29
3.7. Porto da Praia ............................................................................................................................. 29
3.8. Porto Vale Cavaleiros ................................................................................................................. 30
3.9. Porto Furna ................................................................................................................................ 30
VI
4. PROCESSOS CONSTRUTIVOS E TECNOLOGIAS UTILIZADAS EM INFRA-ESTRUTURAS
PORTUÁRIAS ....................................................................................................................................... 31
4.1. Projeto e dimensionamento de obras portuárias .................................................................................... 31
4.2. Trabalhos iniciais (Dragagem) ........................................................................................................ 31
4.4. Construção de estruturas de gravidade ............................................................................................. 32
4.4.1. Infraestrutura em blocos de betão .............................................................................................. 33
4.4.2. Infraestrutura em caixotões e aduelas ........................................................................................ 34
4.5. Construção ponte cais em betão armado ........................................................................................... 34
4.5.1. Construção da superstrutura da ponte cais .................................................................................. 36
4.6. Estruturas flutuantes ....................................................................................................................... 36
5. CARACTERIZAÇÃO DA INSPEÇÃO E DA MANUTENÇÃO DE INFRA-ESTRUTURAS
PORTUÁRIAS ....................................................................................................................................... 38
5.1. Princípios de degradação do betão ................................................................................................... 40
5.1.2. Ataques químicos .................................................................................................................... 40
5.1.3. Ataques físicos ........................................................................................................................ 43
5.1.4. Outros tipos de ataque .............................................................................................................. 43
5.2. Técnicas de inspecção .................................................................................................................... 43
5.2.1. Inspecção visual ...................................................................................................................... 44
5.2.2. Medições ................................................................................................................................ 44
5.2.3. Ensaios ................................................................................................................................... 44
6. INSPEÇAO NO PORTO GRANDE ................................................................................................ 46
6.1. Caracterização das patologias .......................................................................................................... 47
6.1.1. Corrosão generalizada das armaduras – Patologia estrutural ............................................................ 47
6.1.2. Perda da massa de betão nas arestas das vigas de coroamento – Patologia superficial ........................ 48
6.1.3. Destacamento da massa de betão na fase lateral de frentes de acostagem – Patologia superficial ........ 49
6.1.4. Abertura de junta de dilatação entre vigas de coroamento (1) – Patologia estrutural .......................... 50
6.1.5. Abertura de junta de dilatação entre vigas de coroamento (2) – Patologia estrutural .......................... 51
6.1.6. Desgaste do pavimento – estética .................................................................................................. 52
6.1.7. Acessórios portuários (defensas) ................................................................................................... 53
7. TÉCNICAS DE REABILITAÇÃO DE INFRA-ESTRUTURAS PORTUARIA ............................... 54
7.1. Reparação da corrosão das armaduras .............................................................................................. 54
7.1.1. Reparação electroquímica ......................................................................................................... 54
7.1.2. Substituição do betão contaminado ............................................................................................ 58
7.1.3. Inibidores de corrosão .............................................................................................................. 59
7.2. Reparação superfície betão (fissuras, algas, erosão) ........................................................................... 60
7.3. Reparo de Estacas .......................................................................................................................... 61
7.4. Correção de desassoreamento do fundo ............................................................................................ 61
7.4.1. Pedras soltas “Rip-rap” ............................................................................................................ 61
7.4.2. Blocos de betão ....................................................................................................................... 62
VII
7.4.3. Gabiões................................................................................................................................... 62
7.4.4. Geotêxteis ............................................................................................................................... 62
7.5. Correção da erosão no pé do muro ................................................................................................... 63
7.6. Reforço de fundação ....................................................................................................................... 63
7.6.1. Sistema de ancoragem submersa U.W.A (under water anchor) .................................................... 64
7.6.2. Estaca tipo raiz ........................................................................................................................ 66
7.6.3. Jet Grouting ............................................................................................................................ 67
8. PROPOSTA DE MANUTENÇÃO PARA O NÓ 1 DO CAIS DO PORTO GRANDE. ..................... 68
Descrição da situação actual do terminal do meio (cais 3 e 4) ................................................................... 68
Metodologia de execução ...................................................................................................................... 70
9. Conclusões ....................................................................................................................................... 75
Referências Bibliográficas ........................................................................................................................ 77
INDICE DE FIGURAS
Fig. 1- Porto artificial de Hamburgo, Alemanha (hafen-hamburg.de) ........................................................ 14 Fig 2 – porto fluvial de Itajaí, Brasil (Stramari, 2005) ............................................................................... 15 Fig 3 – Terminal offshore (Tato, 2007) ...................................................................................................... 16 Fig 4 – Porto de carga geral, Porto Grande, Mindelo (topicos123.com) .................................................... 16 Fig 5 – Terminal petroleiro (Stramari, 2005) ............................................................................................. 17 Fig 6 – Terminal especial roll-on roll-off (Stramari, 2005) ........................................................................ 17 Fig 7 – estrutura contínua do Porto Inglês na ilha do Maio (enapor.cv) ..................................................... 18 Fig 8 – Esquema de paramento fechado (A) e paramento aberto (B) (Tato, 2007) .................................... 18 Fig 9 – Esquema de estrutura discreta (Tato, 2007) ................................................................................... 19 Fig 10 – Esquema de obras de proteção de portos de atracação (Tato, 2007) ............................................ 20 Fig 11 – Defensas (maritimeinternational.com) ......................................................................................... 21 Fig 12 – Tipos de cabeços de amarração (trelleborg.com) ......................................................................... 21 Fig 13 – Esquemas de montagem de cabeços de amarração (trelleborg.com) ............................................ 22 Fig 14 – Montagem de Defensa com parafusos em Porto Novo ( arquivo pessoal) ................................... 22 Fig 15- Estudo da agitaçao maritima em modelos fisicos (LNEC, 2006) .................................................. 23 Fig 16 – Esquema do movimento das águas oceânicas (monografias.com) ............................................... 23 Fig 17 – Efeito do sol e da lua sobre as marés - quarto crescente e quarto minguante (Ribeiro, 2011) ..... 24 Fig 18 – Representação gráfica do tempo de vida útil (Sabattini, 2009) .................................................... 25 Fig 19 – Porto Grande de Mindelo (enapor.cv) .......................................................................................... 26 Fig 20 – Porto Novo de Santo Antão (enapor.cv) ...................................................................................... 27 Fig 21 – Porto de Tarrafal em São Nicolau (enapor.cv) ............................................................................. 27 Fig 22 – Porto de Palmeira no Sal (enapor.cv) ........................................................................................... 28 Fig 23 – Porto de Sal Rei na Boavista (enapor.cv) ..................................................................................... 28 Fig 24 – Porto Inles no Maio (enapor.cv) ................................................................................................... 29 Fig 25 – Porto da Praia em Santiago (enapor.cv) ....................................................................................... 29 Fig 26 – Porto de vale dos Cavaleiros no Fogo (enapor.cv) ....................................................................... 30 Fig 27 – Porto de Furna na Brava (enapor.cv) ............................................................................................ 30 Fig 28 – Perfil de estrutura em blocos de betão no porto de Porto Novo (ENAPOR, 2011) ...................... 33 Fig 29 – Armazenamento dos blocos e seu posicionamento no Porto Novo (arquivo pessoal) ................. 33 Fig 30 – Fabrico de aduelas em estaleiro (esq.) e construção de caixotão (dir.) (Ribeiro, 2011) ............... 34 Fig 31 – Detalhes de viga de coroamento no Porto Novo (foto tirado na obra, arquivo pessoal) .............. 34 Fig 32 – Perfil de infra-estrutura sobre estacas (Ribeiro, 2011) ................................................................. 35
VIII
Fig 33 – Betonagem de estaca moldada (esq.) e cravação de estaca pré-fabricada (dir.) (Ribeiro, 2011) .. 35 Fig 34 – Pontão da Marina do Mindelo, em estacas moldadas e quadradas (arquivo pessoal) .................. 36 Fig 35 – Estrutura flutuante da Marina do Mindelo (foto tirada no local, arquivo pessoal) ....................... 37 Fig 36 - perigo de corrosão em função da profundidade (Carvajal, 2011) ................................................. 39 Fig 37 – Corrosão de armadura por ataque de sulfatos (Carvajal, 2011) .................................................... 40 Fig 38 – Esquematização do processo de corrosão (Bissa, 2008) .............................................................. 41 Fig 39 – Corrosão de armaduras por ataque de cloretos (mundodaimpermeabilizacao.blogspot.com) ...... 41
Fig 40 – Medição da profundidade de carbonatação do betão (Silva, 2007) .............................................. 42
Fig 41 – Danos causados devido ao embate de embarcações (foto tirado no Porto Grande) ..................... 43
Fig 42 – Layout do Porto Grande (enapor.cv) ............................................................................................ 46
Fig 43 – corrosao de armaduras no Porto grande (arquivo pessoal, foto feita no local) ............................. 47
Fig 44 – perda de massa de betão na frente de acostagem (arquivo pessoal, foto feita no local) ............... 48
Fig 45 – destacamento do betão na frente de acostagem (arquivo pessoal, foto feita no local) ................. 49
Fig 46 – junta de dilatação aberta (arquivo pessoal, foto feita no local) .................................................... 50
Fig 47 – junta de dilatação aberta após acidente (arquivo pessoal, foto feita no local) .............................. 51
Fig 48 – ilustração da erosão no pavimento do cais (arquivo pessoal, foto feita no local) ......................... 52
Fig 49 – mau estado das defensas (arquivo pessoal, foto feita no local) .................................................... 53
Fig 50 - Princípio de funcionamento da protecção catódica (Lourenço, 2011) .......................................... 55
Fig 51 - Ânodos de protecção catódica (Lourenço, 2011) .......................................................................... 56
Fig 52 - Processo de migração iónica no betão (Lourenço, 2011) .............................................................. 57
Fig 53 - Processo de realcalinização (Silva, 2007) ..................................................................................... 58
Fig 54 – Aplicação de pinturas inibidores de corrosão (Carvajal, 2011) .................................................... 60
Fig 55 – esquema representativo do “Rip- Rip” (Dziekaniak, 2005) ......................................................... 62
Fig 56 - Terreno de fundação competente (Dziekaniak, 2005) .................................................................. 64
Fig 57 - Terreno de fundação pouco competente (Dziekaniak, 2005) ........................................................ 64
Fig 58 - Equipamento de perfuração de ancoragem submersa (costafortuna.com) .................................... 65
Fig 59 - Partes principais que constituem o sistema de perfuração submerso U.W.A. (costafortuna.com) 65
Fig 60 – perfil de estrutura reforçada com estaca raiz (Dziekaniak, 2005) ................................................ 66
Fig 61 - Metodologia executiva de estacas raiz (geocities.ws) ................................................................... 66
Fig 62 - Sistemas de jet Grouting (Carletto, 2009) ..................................................................................... 67
Fig 63 – Perfil atual do nó 1 do Porto Grande (arquivo ENAPOR) ........................................................... 69
Fig 64 – Ilustração da planta do nó 1 (arquivo pessoal) ............................................................................. 69
Fig 65 – cais com defensas de pneus (pt.dreamstime.com) ........................................................................ 71
Fig 66 – Detalhes do elemento de betão (arquivo pessoal) ........................................................................ 72
IX
1. INTRODUÇÃO
As infraestruturas portuárias são obras que requerem uma grande aplicação monetária
devido a sua grande envergadura, isto é, constituem investimentos de alto valor
económico-financeiro. Sendo assim, o tempo de espera para a obtenção do retorno do
investimento ou do lucro, deverá ser também considerável. Neste sentido, há que
garantir que a estrutura seja resistente o suficiente para que possa gerar o lucro exigido e
que se possa recuperar o investimento.
Para garantir a durabilidade destas infraestruturas, alem de serem exigidos projetos bem
elaborados e boas práticas construtivas, são necessárias inspeções e manutenção
periodicas, e algumas obras de reabilitação quando necessárias.
O fato de existirem diferentes tipos de embarcações e navios, e ainda condições
ambientais, geológicas, atmosféricas e marítimas, variados e particulares de cada região,
leva a que hajam diferenciadas formas de soluções acostáveis, e consequentemente
técnicas de construção diferentes.
As técnicas construtivas são adotadas conforme o projeto da infraestrutura. Projeto este
que deve ser feito com o conhecimento rigoroso das condições naturais do local, do tipo
de utilização a que se pretende para o porto, e ainda dos equipamentos e da operação
portuária referentes a infraestrutura em questão.
Isto mostra que a manutenção de infraestruturas portuárias não pode ser pensada e
estudada de forma generalizada, pois os diversos tipos de estruturas possuem detalhes
particulares que devem ser analisadas separadamente de forma a descobrir a melhor
forma de se preservar cada uma delas.
Para cada caso é necessário conhecer as possíveis anomalias que poderão afetar o
desempenho da infraestrutura, a origem dessas anomalias, e as melhores formas de
tratamento e correção possíveis. Dessa forma se procede com a elaboração de um plano
de inspeções e manutenção a ser seguido durante toda a vida útil de cada obra.
Elaborar o plano de inspeções é o primeiro passo quando se pretende fazer uma
manutenção periódica, e esta tem como base o projecto, onde se encontram as
características fundamentais e relevantes à elaboração desse plano.
Com o seguimento de uma manutenção planificada, os trabalhos não interferem com o
funcionamento normal do porto, e evitam-se obras de maior envergadura. Estas obras,
de reabilitação, são mais exigente em termos económicos e mais complexos em termos
10
de execução, devendo estas ser estudadas e analisadas pormenorizadamente para cada
tipo de estrutura, devido as particularidades destas.
Daí a necessidade de se fazer um estudo da manutenção e reabilitação de infraestruturas
portuárias, de modo a conhecer as melhores formas de garantir a durabilidade e o bom
funcionamento destas.
1.1. Problematização
O clima marinho e a operação constante nos portos ao longo dos anos levam a uma
perda gradativa do desempenho das infraestruturas portuárias, além de que o
envelhecimento natural dos materiais utilizados nas construções também contribui para
essa perda. Neste sentido, A manutenção torna-se imprescindível para a garantia de
durabilidade destas mesmas infraestruturas.
Dessa forma a manutenção deve ser planificada e acompanhada de inspeções periódicas,
podendo-se facilmente detetar patologias no seu estágio inicial, isto é, não agravadas.
Com isto os trabalhos de reparação serão de menor envergadura e também menos
dispendiosas.
Seguir um plano de inspeções e manutenção para uma infraestrutura implica gastos em
termos de materiais, equipamentos e de mão de obra, alem de exigir um serio
acompanhamento por parte dos responsáveis pela infraestrutura. Estes são motivos que
podem levar ao não seguimento das manutenções, só se agindo em casos de acidente.
Por outro lado, abdicando das inspeções, corre-se o risco de se detetar anomalias em
estado avançado, comprometendo a segurança dos que utilizam estas infraestruturas e
implicando grandes obras de reabilitação. Quando planeadas, as inspeções não alteram o
funcionamento normal da infraestrutura, e a manutenção não provoca constrangimentos
nem para os operadores portuários e nem para os utentes. Já as obras de reabilitação,
alem de muito mais custosas que as de manutenção, implicam transtornos em termos da
logística da operação portuária, podendo mesmo levar à suspensão temporária das
operações nos portos.
Contudo, a reabilitação não é aplicada somente em caso de acidentes, ou quando
existam deteriorações precocemente provocadas, esta é também necessária quando o
desempenho da infraestrutura se encontra abaixo dos níveis mínimos exigidos. Isto
devido a natural diminuição de desempenho que acontece com o passar dos anos,
mesmo procedendo-se com a manutenção. As obras de reabilitação são, neste caso,
executadas para repor os níveis de segurança e conforto das infraestruturas.
11
1.2. Metodologia
Para elaborar um plano de manutenção de uma infra-estrutura portuária, e conhecer os
processos para sua reabilitação, foi realizado uma pesquisa exploratória, baseada na
analise documental associado à entrevistas a profissionais dessa área, pois tal como
explica Gil, 1991esta pesquisa “visa proporcionar maior familiaridade com o problema
com vistas a torna-lo explicito ou construir hipóteses. Envolve levantamento
bibliográfico, entrevistas com pessoas que tiveram experiencias praticas com o
problema, análise de exemplos que estimulem a compreensão. ”
Com esta pesquisa pretende-se adquirir conhecimentos para aplicação imediata dos
resultados, com vista a corrigir irregularidades presentes em estrituras portuárias. E por
ser um projecto de carácter técnico, teve uma forma de abordagem quantitativa, pois,
pretende-se quantificar a extensão de patologias e elaborar de tabelas de calculo para
orçamentação.
Para cumprir com os objectivos deste trabalho, há situações específicas onde se
abordam detalhes e aspectos especiais. Este procedimento técnico é descrito por Ponte,
2006 como estudo de caso, por ser “uma investigação que se assume como
particularista, isto é, que se debruça deliberadamente sobre uma situação especifica que
se supõe ser único ou especial, pelo menos em certos aspectos, procurando descobrir o
que há nela de mais essencial e característico e desse modo, contribuir para a
compreensão global de um certo fenómeno. ”
1.8. Estrutura do trabalho
Este projeto é constituído por 9 capítulos, incluindo a introdução e as conclusões, onde
são abordados os seguintes assuntos:
No capítulo I aborda-se toda a parte relativa ao tema, problematização e metodologia
utilizada.
No capítulo II procede-se com a caracterização das infraestruturas portuárias,
classificando os portos quanto a sua localização, quanto a utilização, quanto a natureza e
quanto a estrutura, e descrevendo o ambiente marinho e os acessórios portuários
utilizados.
12
No capítulo III faz-se uma caracterização dos principais portos existentes em Cabo
Verde, descrevendo o seu aspecto físico.
No capítulo IV faz-se uma descrição dos diferentes processos construtivos e
tecnologias utilizadas na construção de portos e estruturas portuárias auxiliares.
O capítulo V começa-se a tratar de forma aprofundada a temática da manutenção,
fazendo a caracterização das inspeções e das formas de manutenção existente. Aborda-
se também neste capítulo os princípios de degradação destas infraestruturas.
O capítulo VI corresponde a uma inspecção feita no Poro Grande, onde são
identificadas as patologias, as suas possíveis causas e também as soluções possíveis de
correcção.
O capítulo VII descreve técnicas de reabilitação e correcção de anomalias nos tipos de
estruturas portuárias utilizadas predominantes em Cabo Verde.
No capítulo VIII corresponde a um estudo de case, que é a elaboração de um projecto
de reparação de um dos terminais do Porto Grande, incluindo a orçamentação.
O capítulo IX corresponde ao resumo das principais conclusões do trabalho.
13
2. CARACTERIZAÇÃO DAS INFRAESTRUTURAS PORTUÁRIAS
O conceito de porto está ligado a alguns aspectos básicos como condições de abrigo,
profundidade e acessibilidade ao porto, área de retroporto, acessos terrestres ou
aquaviários e impacto ambiental. (Alfredini, 2006)
O abrigo
O porto deverá garantir às embarcações proteção contra ventos, ondas e correntes
marítimas. Além disso, deve apresentar condições facilitadas de acesso à costa, onde
será realizada por meio da obra de acostagem, a movimentação de carga ou passageiros.
Deverá também fornecer pontos de amarração para os cabos das embarcações,
garantindo durante a operação portuária, reduzidos movimentos e com o mínimo de
esforços de atracação sobre a estrutura portuária. (Alfredini, 2006)
A profundidade e acessibilidade
O canal de acesso, bacia portuária e berços de acostagem, devem apresentar
profundidade de água e espaço de manobras compatíveis com as dimensões das
embarcações: comprimento, largura e calado(medida da parte submersa do barco).
(Alfredini, 2006)
A area de retroporto
É denominada de retroporto a área de apoio ao porto para a movimentação de cargas,
como pátios de armazenagem, estocagem, administração portuária, oficinas, etc., além
de abrigo e suporte quando se tratando se terminais de passageiros. (Alfredini, 2006)
Acessos terrestres e aquaviários
Para haver uma eficiente chegada ou retirada de cargas e passageiros do porto, deverão
ser previstos acessos terrestres como rodovias e ferrovias, e/ou ainda acessos
aquaviários como hidrovias. Tais acessos deverão ser implantados ou adequados de
forma compatível com a logística do controle das operações, e considerando a
localização dos pólos da infra-estrutura de produção local e regional. (Alfredini, 2006)
O impacto ambiental
Atualmente a implantação de um novo empreendimento portuário exige um estudo
multidisciplinar de impacto ambiental para a obtenção junto às agências e órgãos
14
governamentais a licença ambiental prévia (LAP), licença ambiental de instalação (LAI)
e licença ambiental de operação do sistema portuário (LAO). Certamente a construção
de um porto, resulta em grandes implicações ao meio físico e biológico adjacente, além
de mudanças sócio-econômicas na região, que devem ser cuidadosamente analisadas.
(Alfredini, 2006)
2.1. Classificação das infraestruturas portuárias
2.1.1. Quanto a Natureza
As características primordiais de abrigo e acessibilidade são determinantes para uma
classificação inicial de um porto. (Alfredini, 2005)
Portos naturais
São caracterizados pela inexistência ou reduzidas obras de melhoramentos usadas para
criar condições de abrigo e acessibilidade, pois sua localização e características naturais
já as provêm para as embarcações convencionais. Geralmente são portos estuarinos1
com canais de barras e boa estabilidade. (Alfredini, 2005)
Portos artificiais
Ao contrário dos portos naturais, os portos artificiais necessitam de obras de
melhoramentos que facilitem o acesso e ofereçam condições de abrigo às embarcações.
(Alfredini, 2005)
Fig. 1- Porto artificial de Hamburgo, Alemanha (hafen-hamburg.de)
1 Ambiente aquático de transição entre um rio e o mar
15
2.1.2. Quanto a Localização
Do ponto de vista de sua localização, as obras acostáveis podem ser exteriores ou
marítimas, interiores ou fluviais, portos ao largo ou lacustres.
Portos exteriores ou marítimos
São os portos situados diretamente na costa. Podem ser classificados em dois tipos:
salientes à costa (ganhos à água), quando são implantados aterros que avançam sobre o
mar; encravados em terra (ganhos à terra), quando são compostos por escavações
formando canais e bacias. (Alfredini, 2005)
Portos interiores ou fluviais
Os portos interiores podem ser estuarinos, lagunares ou no interior de deltas. Os portos
estuarinos localizam-se em uma desembocadura ou foz de rio alargada e extensa, como
uma baía fechada e estreita, onde misturam-se água doce e salgada conforme a corrente
fluvial e dos fluxos de marés do mar.. (Stramari, 2005)
Fig 2 – porto fluvial de Itajaí, Brasil (Stramari, 2005)
Portos ao largo
São os portos localizados distantes da costa, ao largo da zona de arrebentamento de
ondas, sendo que em alguns casos podem até mesmo não possuir abrigo. São também
denominados de terminais offshore1. (Mason, 1981)
1 Estrutura especial situada ao largo da costa
16
Na figura que se segue apresenta-se um terminal do tipo offshore, onde se observa neste
caso, um berço de atracação protegido por um molhe em “L” e ligado à zona de
retroporto por uma longa ponte de acesso.
Fig 3 – Terminal offshore (Tato, 2007)
2.1.3. Quanto a Utilização
O ponto de vista mais importante para a classificação dos portos é sem dúvida, o da
função da obra. Podem ser portos de carga geral e portos especializados.
Portos de carga geral
São os portos comerciais que movimentam cargas em geral, acondicionadas em
qualquer recipiente como sacarias, barris, caixas, bobinas, etc., em quantidades,
consideradas pequenas. Nestes portos, a princípio, qualquer carga pode ser
movimentada, havendo uma tendência geral de acondicionar estas cargas em
contentores. (alfredini, 2005)
Fig 4 – Porto de carga geral, Porto Grande, Mindelo (topicos123.com)
17
Portos especializados
São os portos ou terminais especializados em movimentação de determinados tipos de
cargas como: granéis sólidos (como minério de ferro), granéis líquidos (terminais
petroleiros) e terminais pesqueiros. Além disso, pode ter outras funções como lazer
(marinas), fins militares (bases navais) entre outras. (Alfredini, 2005)
Fig 5 – Terminal petroleiro (Stramari, 2005)
Terminais Roll-on Roll-off1 (Ro-Ro)
Neste tipo de terminal, o carregamento é feito de forma direta com o auxílio de rampas
que ligam o cais ao interior do navio pelas laterais ou pela popa. Necessitam de
estruturas especiais que permitam este manejo de carga além de área de retroporto
especializada. (Stramari, 2005)
Fig 6 – Terminal especial roll-on roll-off (Stramari, 2005)
2.1.4. Quanto à estrutura
As soluções estruturais adotadas em obras portuárias podem estabelecer uma relação
interessante entre elas. Pode-se classificar as estruturas convencionais existentes em
contínuas ou discretas. (Mason, 1982)
1Embarcações para transporte de carga de rodas, tais como automóveis, caminhões ou reboques que são
conduzidos dentro e fora do navio em suas próprias rodas.
18
Os equipamentos utilizados pelos terminais carregadores são fatores determinantes para
a escolha da estrutura a ser utilizada. As soluções mais comuns são as denominadas de
estruturas de cais ou plataforma contínuas, pois necessitam de carregadores deslizantes
que irão movimentar-se durante a realização do serviço. (Mason, 1982)
Quando se tratar de terminais para carga de minérios, por exemplo, sistema estrutural a
ser adotado consiste em elementos estruturais discretos. (Mason, 1982)
Estrutura contínua
Este tipo de estrutura origina, normalmente, as soluções de cais de paramento aberto ou
fechado.
Fig 7 – estrutura contínua do Porto Inglês na ilha do Maio (enapor.cv)
Na estrutura de cais de paramento fechado, faz-se uso de uma cortina frontal que
assegura a contenção do terrapleno de retaguarda. Para o cais de estrutura de paramento
aberto, dispensa-se a cortina frontal e executa-se uma plataforma, suavemente sobre
talude, a partir do extremo interno da secção estrutural, até atingir a linha de dragagem.
(Mason, 1982)
Fig 8 – Esquema de paramento fechado (A) e paramento aberto (B) (Tato, 2007)
19
Estrutura discreta
A solução estrutural portuária com elementos discretos consiste em subdividir os
esforços e transmiti-los aos elementos isolados, que exercem funções específicas para
cada acostagem como suporte de equipamentos e amarração dos navios.
A opção de se utilizar este tipo de estrutura depende do tipo de equipamento a ser
utilizado e das possibilidades de separar as funções dos diversos elementos estruturais.
Todavia, reduz significativamente os custos da obra comparativamente ao sistema com
estrutura contínua. (Mason, 1982)
Fig 9 – Esquema de estrutura discreta (Tato, 2007)
Obras de melhoramento
As estruturas auxiliares constituem obras de melhoramento dos portos. As obras podem
ser classificadas num primeiro estágio em externas ou internas. As obras externas estão
sujeitas às ondas e correntes, sendo as obras de abrigo os molhes1, quebra-mares
2 e
diques3; as obras de melhoria de condições de acesso as guias correntes; canais de
acesso e as esperas de evolução.
As obras internas são implantadas nas áreas abrigadas, como: obras de acostagem,
estruturas para o equipamento de movimentação de carga, retroporto, (áreas de
estocagem, vias e pátios rodo ferroviários, oficinas, docas secas e estaleiros.
Serviços de dragagem são comuns como obras de melhoramentos, podendo representar
em vultuoso investimento. (Mason, 1982)
1 Obra de protecção com um extremo em terra e outro dentro de água 2 Obra de protecção com os dois extremos dentro de água 3 Obra de protecção com os dois extremos em terra
20
Fig 10 – Esquema de obras de proteção de portos de atracação (Tato, 2007)
2.2. Acessórios portuários
Os acessórios portuários são um conjunto de elementos presentes na infraestrutura que
incitam o bom funcionamento desta, incluindo a atracação de navios.
2.2.1.Defensas
As defensas marítimas são uma parte integrante e de importância preponderante das
instalações portuárias. Os sistemas de defensas são a primeira fronteira entre um navio e
a estrutura de acostagem.
Existem vários tipos de defensas, tais como as defensas de madeira, defensas gravíticas,
defensas hidráulicas e defensas de borracha. Os diferentes tipos de cais podem ter tipos
diferentes de defensas, uma vez que a aplicação destas depende essencialmente da sua
solicitação e da qualidade do material, ligado à longevidade que se pretende. (Leal,
2011)
As condições das defensas aplicadas devem ser verificadas ao longo da sua vida útil,
uma vez que estas podem ser desgastadas por diversos fatores, tais como o clima, o tipo
de sistema e a frequência e tipo de navios que o utilizam. As inspeções devem ser feitas
regularmente, de forma a detetar falhas no sistema que possam causar problemas graves
ao funcionamento normal dos portos e dos cais em questão. (Leal, 2011)
21
Fig 11 – Defensas (maritimeinternational.com)
2.2.2. Cabeços de amarração
Os cabeços são elementos utilizados na amarração dos navios e têm por finalidade
minimizar os seus movimentos. A disposição atribuída a estes elementos depende das
dimensões das embarcações e do tipo de acostagem. Os cabeços estão disponíveis em
uma ampla variedade de formas, avaliações de carga e materiais. (Ribeiro, 2011)
Fig 12 – Tipos de cabeços de amarração (trelleborg.com)
2.2.3. Montagem dos acessórios
Existem varias opções de instalação de cabeços de amarração e defensas, sendo mais
comum o uso de chumbadores embebidos no betão. Alguns métodos alternativos
22
incluem parafusos associados a tubos embebidos no betão, e ancoras em materiais
epoxi1, para estruturas existentes. (maritimeinternacional.com)
Fig 13 – Esquemas de montagem de cabeços de amarração (trelleborg.com)
Fig 14 – Montagem de Defensa com parafusos em Porto Novo (foto tirado na obra, arquivo pessoal)
2.3. Agitação marítima
No âmbito da manutenção de portos, importa conhecer com pormenor a agitação
marítima, essencialmente nos arredores das infraestruturas.
Como se poderá ver as variações das ondas marinhas influenciam diretamente na
operação portuária, a começar pela atracação/desatracação dos navios que, em muitos
casos, dependem do nível da maré para que navios de calado maior que a profundidade
do cais, possam atracar/desatracar. Depois que o navio já está atracado, a variação das
ondas influenciam na sua movimentação, tanto em altura como também no
distanciamento do cais, e que pode até gerar acidentes, como o rompimento dos cabos
de amarração.
1 Plástico termofixo que se endurece quando se mistura com um agente catalisador ou endurecedor
23
Fig 15- Estudo da agitaçao maritima em modelos fisicos (LNEC, 2006)
2.3.1. Correntes
Corrente marinha é o movimento de translação, permanente e continuado de uma massa
de água dos oceanos. É também conhecida como corrente oceânica e pode acontecer
também em mares mais extensos. (Garrison, 2010)
Este movimento de massa de agua tambem provoca movimentos não desejados nas
embarcaçoes, podendo dificultar a sua atracaçao ou a acostagem.
Fig 16 – Esquema do movimento das águas oceânicas (monografias.com)
2.3.2. Marés
O efeito das marés tem importante repercussão na escolha do tipo de estrutura de
acostagem, uma vez que determina as alturas máximas e mínimas, de preia-mar e baixa-
mar respectivamente, com base num determinado período de ocorrência.
As marés têm origem em efeitos gravitacionais da Lua e do Sol, aos quais podem
associar-se os efeitos locais devido à morfologia da costa e aos possíveis aspectos de
ressonância em bacias fechadas. (Ribeiro, 2011)
A preia-mar (maré alta) está desfasada de 12 horas aproximadamente da preia-mar
seguinte. A baixa-mar (maré baixa) ocorre nos instantes de tempo intermédios entre os
instantes de níveis máximos. (Ribeiro, 2011)
24
Fig 17 – Efeito do sol e da lua sobre as marés - quarto crescente e quarto minguante (Ribeiro, 2011)
2.3.3. Ondas marítimas
Existem vários tipos de ondas marítimas que estão associadas a diferentes solicitações
externas que as causam. O tipo mais importante e mais comum são as ondas de
superfície. Estas ondas são geradas pela acção do vento e denominam-se vagas de
vento. (Pereira, 2008)
À medida que o vento começa a fazer-se sentir, a sua turbulência provoca flutuações de
pressão na superfície do mar, o que produz pequenas ondas com comprimentos quase
insignificantes. Assim que as ondas são formadas, começam a viajar ao longo dos
oceanos transportando a energia com poucas perdas. (Pereira, 2008)
2.4. Tempo de vida das infraestruturas
O tempo de vida das infraestruturas portuárias é um dado muito importante para o
estudo da manutenção das mesmas, pois esse tempo, previsto no projeto, só é alcançado
se se respeitar as condições de manutenção preventiva especificadas. Apesar de ser um
parâmetro difícil de se calcular de forma precisa, devido ao conhecimento não muito
rigoroso do desempenho e duração dos materiais e da sua reação aos adversos e
instáveis ambientes a que estão expostos, as infraestruturas possuem um período de
tempo ao qual devem desempenhar as suas funções a que foram projetadas, com o mais
elevado desempenho, conservando a sua segurança, estabilidade, aptidão em serviço e
aparência aceitável. Mesmo com a devida manutenção, a queda gradativa do
desempenho da infraestrutura é um acontecimento natural, chegando a um ponto em que
os níveis de serviço e de segurança já estarão abaixo do aceitável, terminando assim o
tempo de vida útil do projeto. Com isto serão necessárias obras de requalificação para
manter o mesmo funcional.
25
A previsão do tempo vida dos projetos é feita baseando-se em experiencias de obras
anteriores, em ensaios laboratoriais e em métodos probabilísticos. (Sabattini, 2009)
Desse modo prevê-se que para diferentes tipos de infraestruturas, existam diferentes
tempos de vida útil, pois o tipo de utilização e as exigências de construção são também
diferentes. Por exemplo os portos concebidos em betão, geralmente, têm em projeto um
tempo de vida definido para 50 anos.
Fig 18 – representação gráfica do tempo de vida útil (Sabattini, 2009)
26
3. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DOS PORTOS DE CABO VERDE
A escolha de um determinado tipo de estrutura portuária depende de alguns parâmetros
a considera, como sendo as condições naturais, atmosféricas e geológicas de cada lugar,
dos tipos de embarcações a utilizarem o cais, os equipamentos portuários necessários e
ainda a quantidade de trafego esperado para o porto.
Com isto, não é de estranhar que os portos cabo-verdianos tenham características
distintas, pois sendo o nível de desenvolvimento das ilhas diferentes, isso reflecte-se nas
soluções acostáveis utilizadas em cada uma destas. Não obstante, as diferenças em
termos de condições ambientais afectam directamente a escolha dessas mesmas
soluções.
Neste capítulo faz-se a descrição das características físicas de cada um dos portos em
funcionamento em Cabo Verde.
3.1. Porto Grande
Fig 19 Porto Grande de Mindelo (enapor.cv)
É dotado de três molhes unidos pelo cais de acesso, totalizando 1,75 Km de cais, a
profundidades entre 3,5 e 12 metros. Dispõe de um cais de pesca com 240 metros de
comprimento, a profundidades entre 3 e 4,8 metros, e um terrapleno de 3 hectares, onde
estão localizados os armazéns.
Possui ainda um terminal de cabotagem, para carga de mercadorias e de passageiros,
concebido fora do porto comercial, por forma a facilitar os trabalhos nos navios de
Longo Curso e também poder proporcionar melhores condições aos passageiros e
transportadores domésticos. O terminal possui 230 metros de perímetro de acostagem
subdivididos em 3 postos de atracação para navios de Cabotagem e duas rampas Ro-Ro.
(enapor.cv)
27
3.2. O Porto Novo
Fig 20 Porto Novo de Santo Antão (enapor.cv)
O porto foi alvo recentemente de obras de expansão, possuindo no momento um cais
polivalente com115 m de comprimento e 6 metros de profundidade mais um cais de
apoio com 40 m de comprimento e 3 metros de profundidade. (enapor.cv)
3.3. Porto do Tarrafal
Fig 21 Porto de Tarrafal em São Nicolau (enapor.cv)
Possui 137 metros de comprimento de cais, divididos em duas partes, e uma rampa Ro-
Ro. Para o depósito de mercadorias, existe no porto um armazém coberto com uma área
de 450 m2. (enapor.cv)
Tabela 1:caracteristicas fisicas do porto de Tarrafal (enapor.cv)
Cais Comprimento (m) Largura (m) Profundidade (m)
01 83.00 25.00 -5.00
02 54.00 30.00 -3.05
28
3.4. Porto da Palmeira
Fig 22 Porto de Palmeira no Sal (enapor.cv)
O molhe acostável estende-se por um comprimento de 234 metros, contendo uma rampa
Ro-Ro. Para além da actividade comercial de transporte de mercadorias e passageiros,
comporta também actividades industriais relacionadas com náutica de recreio e
marítimo-turísticas. Para o armazenamento de mercadorias possui uma área coberta de
450m2, um terrapleno descoberto com 5.605m
2. (enapor.cv)
Tabela 2:caracteristicas fisicas do porto de Palmeira (enapor.cv)
Cais Comprimento (m) Largura (m) Profundidade (m)
01 144.00 45.00 -1.00 a -4.10
02 90.00 25.00 -6.20
3.5. Porto de Sal-rei
Fig 23 Porto de Sal Rei na Boavista (enapor.cv)
Este porto, que se localiza na ilha da Boa Vista, encontra-se no momento e estará
finalizado em 2015, com 160 m de comprimento, 7 m de profundidade e 90 m de
largura, uma área de terrapleno com cerca de 2 hectares, destinado a parque de
contentores. Possui ainda uma rampa Ro-Ro. (enapor.cv)
29
Tabela 3:caracteristicas fisicas do porto de Sal rei (enapor.cv)
Cais Comprimento (m) Largura (m) Profundidade (m)
01 80.00 25.00 -5.00
02 20.00 15.00 -5.00
3.6. Porto Inglês
Fig 24 Porto Inles no Maio (enapor.cv)
O Porto Inglês dispõe de 265 metros de molhe acostável perpendicularmente à costa.
Possui também 1 terrapleno, de forma rectangular com 140m x 50m e uma superfície de
7000 m2. É o único porto executado integralmente sobre estacas. (enapor.cv)
Tabela 4: caracteristicas fisicas do porto Inglês (enapor.cv)
Cais Comprimento (m) Largura (m) Profundidade (m)
01 112.00 14.50 -04.80
02 150.00 14.50 -07.80
3.7. Porto da Praia
Fig 25 Porto da Praia em Santiago (enapor.cv)
30
Dispõe actualmente de dois cais em "L", totalizando 690 metros, a profundidades entre
5 e 9 metros, Possui um cais de pesca com 55 metros de comprimento, 24.5 metros de
largura e 3 metros de profundidade, um terminal de passageiros com 146 metros de
comprimento completa as infra-estruturas acostáveis do porto da Praia. (enapor.cv)
3.8. Porto Vale Cavaleiros
Fig 26 Porto de vale dos Cavaleiros no Fogo (enapor.cv)
O porto foi reconstruído no ano 2000 e está localizado na parte norte da ilha, num local
de mar aberto. Possui duas frentes de acostagem, uma com 75 metros e outro com 30
metros, sendo que ambas têm 10 de largura e profundidade de 5 metros. É dotado ainda
de uma rampa Ro-Ro. O porto foi construido com recurso a tres metodolofias. O cais 1
é consebida em aduelas de betão armado, o cais 2 foi executado em lage vigada sobre
estacas, enquanto que o cais 3 foi feita com blocos maciços. (enapor.cv)
3.9. Porto Furna
Fig 27 Porto de Furna na Brava (enapor.cv)
Trata-se de um porto localizado numa pequena baía natural, O porto é constituído por
apenas um cais com 30 metros de comprimento, 6 de profundidade, e uma rampa Ro-
Ro. Este porto encontra-se actualmente em fase de expansão.. (enapor.cv)
31
4. PROCESSOS CONSTRUTIVOS E TECNOLOGIAS UTILIZADAS
EM INFRA-ESTRUTURAS PORTUÁRIAS
4.1. Projeto e dimensionamento de obras portuárias
O projeto e dimensionamento destas obras envolvem conhecimentos de natureza
tipicamente multidisciplinar, a serem encontrados nas áreas da Hidrodinâmica e
Hidráulica Marítima, Geotecnia, Estática e Dinâmica das Estruturas, Engenharia Naval,
Navegação e Equipamentos, Operações e Planeamento Portuário. (Ribeiro, 2011)
De forma resumida, em fase de projeto e dimensionamento de estruturas portuárias,
devem ser percorridas algumas etapas essenciais, sendo estas:
A definição do tipo de estrutura, de acordo com a sua função e as condições ambientais,
climaticas, hidráulicas e geotécnicas do local escolhido; A determinação dos parâmetros
de projecto, esforços e acções de cálculo, em função do tipo de embarcações a serem
utilizadas, bem como dos equipamentos portuários; E a escolha dos acessórios
necessárias, além do dimensionamento de obras complementares.
4.2. Trabalhos iniciais (Dragagem)
Dragagem é o processo de recolocação de sedimentos e solos para fins de construção e
manutenção de vias aquáticas, de infraestruturas de transporte, de aterros e de
recuperação de solos. Para além disso, constitui uma atividade que consiste na limpeza,
desobstrução, remoção ou escavação de material de fundo de rios, lagos, maré, baias e
canais. (Soares,2009)
Para construção de uma infraestrutura portuária, a dragagem permite atingir, após
sondagem, solos suficientemente estáveis que sirvam de base para fundação da
superstrutura.
As principais e mais utilizadas técnicas de dragagem podem ser agrupadas em três
grupos: dragagem mecânica, dragagem hidráulica ou pneumática e dragagem
hidrodinâmica. (Soares,2009)
4.3 Construção dos portos de Cabo Verde
Sendo as características naturais de cada ilha diferentes, torna-se necessário a adopção
de técnicas e metodologias de construção diferentes para cada porto, e
consequentemente uma abordagem diferente para cada um destes em relação a
manutenção.
32
Apesar das adversidades das condições ambientais, os tipos de estruturas utilizadas em
cada porto têm sido semelhante, sendo também utilizado os mesmos tipos de materiais.
Na maioria dos portos faz-se uso de estruturas gravíticas, sendo utilizados blocos
maciços de betão e aduelas de betão armado, assentes sobre um manto de fundação
Este tipo de estrutura é adoptado quando o solo de fundação é resistente o suficiente
para suportar o peso da superestrutura, é o caso dos portos de Porto Novo em Santo
Antão, Porto Grande em São Vicente, porto de Tarrafal em São Nicolau, porto de
Palmeia no Sal, porto de Sal Rei na Boavista, porto da Praia em Santiago, porto de
Furna na Brava e uma parte do porte de Vale dos Cavaleiros no Fogo.
Um outro tipo de estrutura utilizado, embora minoritariamente é a estrutura sobre
estacas, que é utilizado nos portos de Porto Inglês no Maio e num dos cais do porto
Vale dos Cavaleiros no Fogo. Esta é uma estrutura não gravítica e é adoptada quando o
solo de fundação permite a implementação de estacas, quer moldadas, quer cravadas,
sendo no caso dos portos de Vale dos Cavaleiros e do Porto Inglês as estacas são de
betão armado, moldadas no local. Sendo executada sobre as estacas uma superestrutura
de betão armado como pavimento suporte dos equipamentos portuários.
4.4. Construção de estruturas de gravidade
Esta solução é escolhida quando o terreno de fundação apresenta características
favoraveis à utilização de fundações diretas. Neste tipo de estrutura o peso próprio terá
um papel fundamental para a estabilidade do conjunto, implicando a obtenção de
resultados de dimensionamento para uma estrutura de enorme envergadura, e
consequentemente elevada exigência a quando da execução, em termos de condições
logísticas e de espaço.
A sua idealização pode ser feita por assimilação de um bloco maciço com paramento
exterior vertical, para que nele possam acostar as embarcações, e paramento interior que
apresenta por vezes uma configuração ligeiramente diferente. Esta diferença no
paramento interior faz-se notar pela existência de larguras transversais maiores na base
da estrutura aproveitando-se dessa forma o efeito estabilizador do peso próprio das
terras do local. (Munhá, 2008)
As técnicas mais usuais são: blocos de betão maciço pré-fabricados, caixotões e aduelas
pré-fabricados e enrocamento.
33
4.4.1. Infraestrutura em blocos de betão
Do ponto de vista estrutural caracterizam-se por consistirem em colunas de blocos de
betão pré-fabricados sobrepostos que, quando colocadas de forma contígua formam um
paramento vertical que permite a acostagem das embarcações. As colunas são colocadas
sobre um prisma de enrrocamento de fundação, cujas principais funções são a
regularização do fundo e a distribuição da carga transmitida da estrutura para o terreno
natural de fundação. (Munhá, 2008)
Os blocos têm configuração aproximadamente de paralelepípedos com dimensões
variáveis consoante a sua localização na “pilha”. Os que se localizem na parte inferior
do cais apresentam geralmente maior largura transversal procurando-se aproveitar o
efeito do peso próprio dos solos. (Munhá, 2008)
Fig 28 – Perfil de estrutura em blocos de betão no porto de Porto Novo (ENAPOR, 2011)
É uma solução que se assume como de simples dimensionamento e execução, e
geralmente garante altos níveis de durabilidade, mas por outro lado, há uma elevada
exigência ao nível de materiais e equipamentos, alem de que a estrutura possui elevados
coeficientes de reflexão de ondas. (Munhá, 2008)
Fig 29 –armazenamento dos blocos em estaleiro e seu posicionamento no Porto Novo (foto tirado na obra,
arquivo pessoal)
34
4.4.2. Infraestrutura em caixotões e aduelas
Os caixotões e aduela caracterizam-se por serem peças ocas em betão armado, pré-
fabricados, moldadas em estaleiro e depois transportadas para o local da obra, onde são
enchidas primeiramente com água para afundar e posteriormente preenchidas com areia,
enrocamento, ou com betão, que providenciará o peso próprio necessário à estrutura
para que se mantenha estável. A diferença é que as aduelas constituem elementos de
menores dimensões que permitem um manuseamento facilitado, enquanto o caixotão
constitui um único elemento de maiores dimensões e exige portanto equipamentos de
grande porte. (Munhá, 2008)
Fig 30 – Fabrico de aduelas em estaleiro (esq.) e construção de caixotão (dir.) (Ribeiro, 2011)
Depois da colocação e do enchimento dos pré-fabricados segue-se à construção do
coroamento, usualmente constituída por vigas de betão armado moldadas no local.
Fig 31 – Detalhes de viga de coroamento no Porto Novo (foto tirado na obra, arquivo pessoal)
4.5. Construção ponte cais em betão armado
Estes portos são constituídos por uma estrutura de betão, maioritariamente lajes vigadas,
suportadas por elementos de fundação profunda, como é o caso de estacas, que
transferem os esforços da parte superior da estrutura para a camada mais firme do
maciço rochoso. Constitui metodologia menos dispendiosa, menos trabalhosa, a pesar
de necessitar de equipamentos especiais. (Dias, 2009)
35
Fig 32 – Perfil de infra-estrutura sobre estacas (Ribeiro, 2011)
A grande vantagem dos portos sobre estacas está associada à geotecnia, pois muitas
vezes a camada resistente do solo se encontra a profundidades muito elevadas,
viabilizando a execução desse tipo de estruturas . O cais sobre estacas permite transferir
as cargas a essa camada sem necessidade de grandes ou de nenhuma escavação. (Dias,
2009)
As estacas podem ser Pré-fabricadas ou executadas no local, tendo sequencias
construtivas diferentes. As estacas pré-fabricadas são elementos colocados por
introdução forçada no terreno, podendo ser utilizado um martelo simples, um martelo de
duplo efeito ou um vibrador. Para a execução de estacas de betão armado moldadas no
local, primeiramente se abre o furo com equipamento apropriado, seguindo-se a
colocação das armaduras e posterior betonagem, sendo esta betonagem executada com
recurso a sonda e feita de baixo para cima. (Dias, 2009)
Fig 33 – Betonagem de estaca moldada (esq.) e cravação de estaca pré-fabricada (dir.) (Ribeiro, 2011)
36
4.5.1. Construção da superstrutura da ponte cais
Os cais fundados em estacas têm uma superstrutura típica de laje vigada, encastrada nas
estacas de fundação, que têm como objetivo: contra-ventar as estacas nas direções
longitudinal e transversal, formar uma plataforma utilizável, que permita a circulação de
pessoas e equipamentos necessários à exploração do cais. (Dias, 2009)
A execução da superstrutura pode ser realizada com recurso a elementos pré-fabricados,
pode ser betonada no local, ou ainda pode haver uma associação entre estas duas
técnicas. Enquanto os elementos pré-fabricados em betão armado permitem uma rápida
execução, a estrutura executada integralmente no local cria, durante a construção, um
contraventamento total das estacas, dada a sua rigidez. (Dias, 2009)
Fig 34 – Pontão da Marina do Mindelo, em estacas moldadas e quadradas (arquivo pessoal)
4.6. Estruturas flutuantes
As estruturas flutuantes são soluções que não são fundadas directamente no solo,
consistem num pontão ou outro tipo de plataforma flutuante e num sistema de
ancoragens que liga a estrutura a um ponto fixo sobre o solo. Este tipo de solução é
normalmente utilizado quando as condições do solo não são adequadas, como é o caso
de solos argilosos muito moles ou camadas lodosas profundas. Estas estruturas são
também usadas em grandes profundidades de água e eventualmente em locais com
grandes amplitudes de maré, onde a fundação de estacas não é possível ou a sua
execução torna-se demasiado dispendiosa. O recurso a estas estruturas é bastante
frequente no caso de marinas para embarcações de recreio ou estruturas de suporte à
atividade piscatória. (Dias, 2009)
37
Fig 35 – Estrutura flutuante da Marina do Mindelo (foto tirada no local, arquivo pessoal)
38
5. CARACTERIZAÇÃO DA INSPEÇÃO E DA MANUTENÇÃO DE
INFRA-ESTRUTURAS PORTUÁRIAS
A manutenção pode ser descrita como a combinação de todas as acções técnicas e
administrativas, incluindo as de supervisão, destinadas a manter ou recolocar uma peça
constituinte da estrutura em um estado no qual possa desempenhar uma função
requerida. (ABNT, 1994)
Existem diferentes formas de se fazer a manutenção, sendo a sua classificação alvo de
certas divergências. De uma forma mais detalhada e abrangente, pode-se classificar a
manutenção em seis tipos diferentes: manutenção preventiva, manutenção preditiva,
manutenção corretiva não Planeada, Manutenção corretiva planeada, manutenção
defetiva e engenharia de manutenção.
Entretanto, de forma geral se considera duas categorias de manutenção, a Preventiva e a
Corretiva, sendo os demais tipos derivados dessas duas categorias principais.
Segundo a Norma Brasileira NBR-1994 A Manutenção corretiva é a “Manutenção
efetuada após a ocorrência de uma pane e édestinada a recolocar um item em condições
de executar uma função requerida”. (ABNT, 1994) Isto é, corresponda a actividade
necessária para corrigir uma falha que ocorreu em algum elemento da estrutura.
Consiste na reparação, restauro ou substituição de componentes danificados.
A Manutenção Preventiva define-se como “manutenção efetuada em intervalos
predeterminados, ou de acordo com critérios prescritos e destinada a reduzir a
probabilidade de falha ou a degradação do funcionamento de um item”. (ABNT, 1994)
Por outras palavras, contrariamente á Manutenção Corretiva, a Manutenção Preventiva
procura evitar e prevenir antes que a falha efetivamente ocorra, sendo a sua essência a
substituição de peças ou componentes antes que atinjam a idade em que passam a ter
risco de falha.
O processo de manutenção deve servir de apoio para que a produção consiga atingir
seus objetivos, ou seja, ele deve estar adequado às suas necessidades. Este alinhamento
desejado entre o processo de manutenção e os objetivos de produção é alcançado com
um bom planeamento da manutenção.
O planeamento de manutenção é resultante do processo, que deve ser desenvolvido com
base nas estratégias de produção e deve estar consequentemente orientado pelo
planeamento estratégico da empresa. Todos os problemas afins a manutenção (falta de
39
material no local de trabalho, insuficiência de mão de obra programada, etc.) podem ser
evitados se existir um planeamento bem feito para as atividades, onde os materiais e a
mão de obra sejam alocados de maneira correta, as ferramentas sejam preparadas com
antecedência e estejam no local de trabalho para a execução dos serviços. (Fabro, 2003)
Para propor um plano de manutenção é necessário conhecer as características da
estrutura e as ações a que está sujeita e deve-se verificar como a estrutura evolui ao
longo da sua exposição a essas ações tais como: ondas, ventos, marés e correntes, etc.
Sendo que o material mais utilizado nas infraestruturas portuárias de Cabo Verde é o
betão, com ou sem armaduras, neste trabalho serão enfatizados inspeções e obras de
manutenção referentes a este tipo de estruturas.
Em ambiente marinho o betão está exposto a diversos tipos de agressões. As agressões
físicas como a erosão, abrasão e impactos, as agressões químicas como a carbonatação e
ataque de iões sulfatos e cloretos, e ainda ataques biológicos através de microrganismos.
Um betão saudável possui um carácter básico, com PH entre 12,5 e 12,7. Esta
característica permite-lhe manter a sua rigidez mecânica e proteger as armaduras contra
corrosão.
Fig 36 - perigo de corrosão em função da profundidade (Carvajal, 2011)
Zona aérea: elevada ingestão de sal, devido ao elevado nível de vapor de água no ar.
Corrosão das armaduras por iões cloreto.
Zona de respingo: ação direta do mar (ondas, respingue). Corrosão das armaduras e
erosão.
Zona das marés: marés altas e baixas. Corrosão de armadura, ataque químico por sais,
a erosão mecânica e biológica.
40
Zona Submersa: Corrosão de armadura, ataque químico por sais, a erosão mecânica e
biológica.
5.1. Princípios de degradação do betão
5.1.2. Ataques químicos
Ataque de iões sulfato
O ataque de iões provoca a expansão, o desprendimento e a fissuração do betão, devido
a formação de etringita1 que gera o aumento do volume e amolecimento da massa do
material.
Os iões sulfato reagem com a portlandita2 do cimento gerando a etringita.
É formada uma grande quantidade de água de cristalização, gerando um aumento do
volume e o aparecimento de fissuras na pasta endurecida de cimento e ao redor da
etringita, o que provoca um aumento da permeabilidade. (Carvajal, 2011)
Fig 37 – Corrosão de armadura por ataque de sulfatos (Carvajal, 2011)
Ataque de iões cloreto
Os iões cloreto tornam possível a oxidação do aço para valores de PH em que ela seria
passivo. Estes são transportados para dentro do betão por mecanismos de absorção
capilar e de permeabilidade.
1 Pasta formada com a supersaturação do cimento (C6ASH32) 2 Produto da reação do cimento portland com a agua (hidróxido de cálcio Ca(OH)2)
41
Fig 38 – Esquematização do processo de corrosão (Bissa, 2008)
Logo após o inicio da hidratação do cimento do betão, forma-se uma película de oxido,
firmemente aderente ao aço, (FeO3). Os iões cloreto destroem esta película em presença
de água e oxigénio. Ultrapassada esta película, os iões ativam a superfície do aço
formando um ânodo, sendo o cátodo a superfície passivada. (Bissa, 2008)
Algumas reações do processo de corrosão podem ser descritas como se segue:
Zonas anódicas1 (reações de dissolução do ferro - oxidação):
Zonas catódicas2 (reações de redução do oxigénio):
Quando o betão permanece constantemente submerso, os cloretos penetram até
profundidades consideráveis, mas não haverá corrosão, a menos que haja corrosão no
interior do betão. (Bissa, 2008)
Fig 39 – Corrosão de armaduras por ataque de cloretos (mundodaimpermeabilizacao.blogspot.com)
1 Pólo negativo de uma fonte eletrolítica com tendência a ceder eletrões 2 Pólo positivo de uma fonte eletrolítica com tendência a receber eletrões
42
Acção de sais de magnésio
Os sais magnésicos presentes na água reagem com a portlandita que reage com o
aluminato tricalcico (constituintes do cimento) gerando compostos expansivos e
consequente degradação do betão. (Carvajal, 2011)
Carbonatação
A carbonatação é a perda de alcalinidade do betão, provocada pela reação do hidróxido
de cálcio da pasta de cimento com o dióxido de carbono, formando carbonato de cálcio,
fazendo baixar o PH de 12,5 para 9,4, fator importante para o inicio da corrosão das
armaduras. (Bissa, 2008)
A corrosão das armaduras é caracterizada pela transformação do ferro metálico em
óxido de ferro. É acompanhado pelo aumento do volume do varão, causando a expansão
e fissuração do betão, e consequente perda de resistência mecânica tanto no aço como
no betão. (Bissa, 2008)
Fig 40 – Medição da profundidade de carbonatação do betão (Silva, 2007)
Reação alcalis agregado
A reação alcalis agregado é um processo químico que ocorre em estruturas de betão,
onde alguns constituintes mineralógicos dos agregados reagem com hidróxidos
alcalinos (provenientes do cimento, de agregados ou de agentes exteriores) que estão em
solução nos poros do betão. Com a reação forma-se um gel higroscópio expansivo,
ocasionando movimentações diferenciais na estrutura e aparecimento de fissuras.
(Nogueira, 2010)
43
5.1.3. Ataques físicos
Impactos das embarcações, acostadas ou em processo de acostagem, a erosão e abrasão,
resultantes das acções do mar e do vento, provocam alguns estragos na estrutura, como
a rotura do betão.
Fig 41 – Danos causados devido ao embate de embarcações (foto tirado no Porto Grande)
5.1.4. Outros tipos de ataque
Degradação proveniente da decomposição vegetal, ataque de algas e resíduos
industriais. Este tipo de ataque induz aos ataques físicos e provoca alterações estéticas
das infraestruturas.
5.2. Técnicas de inspecção
A inspeção caracteriza-se essencialmente na análise de certos parâmetros da estrutura,
tanto do estado atual, como da sua evolução. Existem três formas de executar as
inspeções:
As inspeções periódicas, que são realizados em intervalos regulares de tempo
previamente estabelecidos em um programa, para observar e coletar dados sobre as
condições das estruturas, detetando mudanças que poderiam envolver reparos sobre
eles;
Inspeção detalhada, feita nas áreas assinaladas a quando das inspeções periódicas. São
pouco frequentes durante os primeiros anos da estrutura;
Inspeções especiais, geralmente são executados antes e depois de grandes reparações ou
reforços. (Carvajal, 2011)
44
5.2.1. Inspecção visual
Esta inspeção é caracterizada essencialmente pela analise presencial da situação da
infraestrutura, tanto da parte submersa como da parte emersa. Baseia-se na análise de
imagens fotográficas e filmagens subaquáticas feitas por uma equipa de mergulhadores.
Pela observação visual pode-se identificar as seguintes anomalias: abertura de juntas de
dilatação, fragmentos destacados e descamação da superfície do betão, depósitos de sais
nas superfícies (eflorescencias), manchas de ferrugem, infiltrações, abertura de juntas,
erosão nos revestimentos, perda progressiva da massa do betão e deficiências nas
defensas e nos cabeços de amarração.(Carvajal, 2011)
5.2.2. Medições
Com recurso a aparelhos especiais fazem-se análise para detetar problemas que possam
passar despercebidos com uma simples inspecção visual. O levantamento topográfico
para medir os movimentos verticais e horizontais da estrutura e assentamentos das
fundações. O levantamento batimétrico usando sensor acústico posicionadas com GPS
para verificar mudanças produzidas nos perfis do fundo do mar (assoreamento1 e
desassoreamento2) e das estruturas. São feitas também análises de fotografias aéreas,
ensaios de resistência estruturais para determinação de parâmetros estruturais e
geotécnicas, podendo ser recolhidas amostras para análise laboratorial. (Carvajal, 2011)
5.2.3. Ensaios
Os ensaios podem ser feitos no local ou em laboratórios, e servem para avaliação das
características mecânicas do betão e do aço. Os ensaios mais utilizados são: ensaio de
quantificação de difusão de cloretos e sulfatos, ensaio de penetração da carbonatação,
teste de reação alcalis-agregado, resistência a abrasão por desgaste, teste de ultrassom,
vibração acelerada, medição da capacidade do betão para reagir como eletrólito e
conduzir correntes de corrosão, entre outros.
Ensaio de penetração da carbonatação
Este ensaio é realizado em amostras recolhidas na estrutura, utilizando-se a
fenolftaleina, um composto orgânico indicador acida-base. É preparada uma solução 2%
em Etanol, que quando em contato com o meio, em pH acido <7,0 permanece incolor e
em pH meio básico ou alcalino> 7,0 da uma cor rosada. (Silva, 2007)
1 Depósito de sedimentos no solo no fundo submerso
2 Perda de sedimentos no solo no fundo submerso
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Ensaio de penetração de cloretos
Este ensaio caracteriza-se também na recolha de amostra na superfície do betão para,
em laboratório, se determinar a percentagem de cloretos existentes no material. As
amostras utilizadas neste ensaio são geralmente em forma de pó, retirado do betão a
diferentes profundidades com um berbequim. (Silva, 2007)
Ensaios magneticos
Estes ensaios têm por finalidade a detecção de varões de aço e do recobrimento do
betão. Podem ser feitos com um parcómetro, que é um aparelho que permite a formação
de um campo magnético de intensidade conhecida, onde a interferência de algum
material metálico altera a intensidade desse campo. (Reis, 2001)
46
6. INSPEÇAO NO PORTO GRANDE
Para a elaboração de uma inspecção física de uma infraestrutura, é de extrema
importância ter conhecimento das suas características estruturais, do ambiente
envolvente, da sua forma de uso e da sua evolução ao longo dos anos desde o começo
do seu funcionamento.
A inspecção no Porto Grande foi realizada apenas no porto comercial, exceptuando o
terminal de cabotagem. Trata-se de uma inspecção sobretudo visual, mas onde ficaram
identificadas zonas onde poderá ser feita uma inspecção mais detalhada. Toda a área do
porto e todo o perímetro das frentes de acostagem Foram inspeccionadas, onde foram
identificadas anomalias a nível superficial e estrutural. Anomalias essas que
caracterizadas neste capítulo, indicando as causas mais prováveis e as possíveis
soluções de reparação
O PORTO GRANDE
O Porto Grande fica localizado à entrada da ilha de S. Vicente, numa baia semicircular
com dois quilómetros de raio, naturalmente protegida das fortes correntes marítimas. As
suas águas calmas e transparentes atingem profundidades que variam entre os 11 e os 30
metros.
Construído em 1962, o Porto Grande é dotado de três molhes unidos pelo cais de
acesso, totalizando 1,75 Km de cais, a profundidades entre 3,5 e 12 metros e um
terrapleno de 5,5 hectares. Dispõe de um cais de pesca com 240 metros de
comprimento, a profundidades entre 3 e 4,8 metros, e um terrapleno de 3 hectares, onde
estão localizados os armazéns.
Possui ainda um terminal de cabotagem, para carga de mercadorias e de passageiros,
concebido fora do porto comercial. Além da gare marítima, o terminal possui 230
metros de perímetro de acostagem subdivididos em 3 postos de atracação para navios de
Cabotagem e duas rampas roll on / roll off. (Enapor.cv)
Fig 42 Layout do Porto Grande (enapor.cv)
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6.1. Caracterização das patologias
6.1.1. Corrosão generalizada das armaduras – Patologia estrutural
A corrosão das armaduras estende-se por todos os elementos de betão armado
existentes no cais, principalmente nas vigas de coroamento onde há um contacto
directo com a água do mar.
Fig 43 corrosao de armaduras no Porto grande (arquivo pessoal, foto feita no local)
MEDIÇÕES E ENSAIOS A REALIZAR
Devem ser feitas análises químicas para se determinar as causas da corrosão, e analises
que determinem a extensão da anomalia.
Os ensaios a realizar são: ensaios de penetração da carbonatarão e da penetração de iões
cloreto, iões sulfato e de sais magnésio. Ensaios estes apresentados no capitulo 5.2.
CAUSAS DA PATOLOGIA
Sendo que há contacto directo da estrutura com a água do mar, as causas mais prováveis
dessa patologia são os ataques químicos, podendo ser ataque de iões cloreto, iões sulfato
e sais magnésio. A carbonatação é também uma possibilidade na parte aérea do cais.
A descrição desses ataques esta desctita no capitulo 5.1.
SOLUÇÕES POSSÍVEIS DE REPARAÇÃO
A reparação da corrosão das armaduras poderá ser feita pelo uso de métodos distintos.
Poderá ser utilizado o método electroquímico com as técnicas de dessalinização,
realcalinização e protecção catódica, descritas no capitólio 7.1.
A reparação poderá passar também pela substituição do betão contaminado e limpeza
das armaduras para retirar o material deteriorado, e aplicação de um produto inibidor de
corrosão, quando o novo betão já estiver colocado.
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6.1.2. Perda da massa de betão nas arestas das vigas de coroamento – Patologia
superficial
Elevada perda de massa de betão nas bordas das vigas de coroamento em várias zonas
da frente de acostagem do cais.
Fig 44 perda de massa de betão na frente de acostagem (arquivo pessoal, foto feita no local)
MEDIÇÕES E ENSAIOS A REALIZAR
Esta é uma anomalia que é claramente visível sem equipamento especial e fácil de
medir com fita métrica.
CAUSAS DA PATOLOGIA
Esta anomalia resulta de batidas de embarcações atracadas ou em fase de atracação.
Estes acidentes acontecem normalmente devido a precariedade das defensas portuárias,
pois existem zonas onde não há defensas e zonas onde estas estão já deterioradas e sem
capacidade de proteger a estrutura.
SOLUÇÕES POSSÍVEIS DE REPARAÇÃO
A reparação da superfície passará pela recolocação da massa de betão em falta pelos
métodos descritos no capitólio 7.2.
Para complementar, deverá ser feita uma substituição da maioria das defensas portuárias
em todas as frentes de acostagem e uma melhor distribuição destas para que a estrutura
esteja protegida em todo o seu perímetro.
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6.1.3. Destacamento da massa de betão na fase lateral de frentes de acostagem –
Patologia superficial
Em certas zonas das frentes de acostagem, nas laterais, existem perdas de massa de
betão, onde se pode observar inclusive a exposição destas armaduras.
Fig 45 destacamento do betão na frente de acostagem (arquivo pessoal, foto feita no local)
MEDIÇÕES E ENSAIOS A REALIZAR
Esta é uma anomalia que pode ser observada com uma simples analise visual, mas
podem ser feitos ensaios para determinar a extensão do ataque em zonas não visíveis, e
para verificar a existência de outros tipos de ataques…
CAUSAS DA PATOLOGIA
Esse destacamento e perda de massa de betão é pela corrosão das armaduras, que ao
aumentar o seu volume fazem pressão sobre o betão, levando ao destacamento e perda
de massa do mesmo. Uma outra causa deste problema serão as batidas das embarcações.
SOLUÇÕES POSSÍVEIS DE REPARAÇÃO
As soluções a ter em conta passarão por retirar todo o betão contaminado, fazer a
limpeza e tratamento das armaduras, e por fim fazer o preenchimento dos espaços com
um novo betão. As técnicas de recolocação do betão, tanto dentro como fora de água,
estão descritas no capitólio 7.2.
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6.1.4. Abertura de junta de dilatação entre vigas de coroamento (1) – Patologia
estrutural
É uma anomalia pontual, somente verificada em um segmento do porto. Consiste numa
elevada abertura de junta de dilatação entre duas vigas de coroamento situadas num
estremo de um dos cais do porto.
Fig 46 junta de dilatação aberta (arquivo pessoal, foto feita no local)
MEDIÇÕES E ENSAIOS A REALIZAR
A anomalia pode ser identificada com uma simples observação visual e o afastamento
pode ser medido com uma régua.
Para se descobrir as causas dessa patologia são necessários algumas medições especiais
tais como um levantamento topográfico para verificar se houve deslocamento horizontal
ou vertical da estrutura, levantamento batimétrico e inspecção visual submarina para
verificar o estado das fundações e do solo fundo submerso.
CAUSAS DA PATOLOGIA
As causas possíveis para esse problema podem ser as seguintes:
1_assentamento diferencial do solo de fundação, devido ao desassoreamento do mesmo
2_a erosão e cavitação no pé do muro cais
3_perda de capacidade de suporte da fundação, devido a perda de elementos que o
compõem e a compactação do mesmo solo.
SOLUÇÕES POSSÍVEIS DE REPARAÇÃO
Dependendo do tipo de causa para este problema assim será tomado as decisões a cerca
das técnicas de intervenção. A descrição das técnicas de correcção da patologia está
descrita no capitolo 7.4.,tendo em conta cada uma das causas apontadas acima.
51
6.1.5. Abertura de junta de dilatação entre vigas de coroamento (2) – Patologia
estrutural
É uma anomalia pontual, localizada numa esquina de um dos cais. Corresponde ao
deslocamento, em poucos centímetros, de uma viga e consequente abertura de junta de
dilatação.
Fig 47 junta de dilatação aberta após acidente (arquivo pessoal, foto feita no local)
MEDIÇÕES E ENSAIOS A REALIZAR
É uma patologia visível com uma simples análise visual, e devido a sua causa não se
considera necessária a realização de mais ensaios.
CAUSAS DA PATOLOGIA
A causa deste problema é resultante da batida violenta de uma embarcação em processo
de atracação, portanto, devido a um acidente.
SOLUÇÕES POSSÍVEIS DE REPARAÇÃO
A solução lógica para este problema consiste na recolocação da viga no seu lugar
apropriado para que possa desempenhar as funções para os quais foi concebida. Uma
das técnicas possíveis para esta reparação passa pelo sistema de ancoragem submersa
(U.W.A.), descrita no subcapítulo 7.6.1.
52
6.1.6. Desgaste do pavimento – estética
Em toda a área do porto o pavimento se encontra com alto grau de desgaste, aparecendo
pedras pontiagudas à superfície, pequenas depressões e até mesmo armaduras expostas.
Fig 48 ilustração da erosão no pavimento do cais (arquivo pessoal, foto feita no local)
MEDIÇÕES E ENSAIOS A REALIZAR
Mesmo sendo claramente visível o estado do pavimento ainda se pode fazer alguns
ensaios para uma melhor análise.
Ensaios físicos para verificar a resistência a abrasão do pavimento, e testes químicos
para verificar a penetração da carbonatarão, dos iões cloreto e da reacção alcalis-
agregado.
CAUSAS DA PATOLOGIA
A causa mais provável é a abrasão, sendo esta causada pelo trafego das pessoas e dos
equipamentos portuário ou pelo escorregamento de objectos pesados. Neste caso, o
tempo também constitui um factor determinante para esta anomalia, pois o material vai
envelhecendo com o passar dos anos e aumentando as probabilidades de
enfraquecimento e perda de resistência.
SOLUÇÕES POSSÍVEIS DE REPARAÇÃO
A solução mais viável passará por fazer um melhoramento da camada de desgaste em
todo o pavimento do porto.
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6.1.7. Acessórios portuários (defensas)
Degradação das defensas em todo o perímetro das frentes de acostagem, não podendo
exercer a função a que foram concebidas que é proteger tanto os navios atracados como
a própria estrutura.
Fig 49 mau estado das defensas (arquivo pessoal, foto feita no local)
MEDIÇÕES E ENSAIOS A REALIZAR
Com uma simples analise visual pode-se verificar o mau estado desses acessórios.
CAUSAS DA PATOLOGIA
Além das inúmeras batidas dos navios contra estas defensas, o tempo também constitui
um factor degradante para a sua degradação, isto porque com o passar dos anos o
material vai envelhecendo e se tornando menos eficaz.
SOLUÇÕES POSSÍVEIS DE REPARAÇÃO
A solução para este tipo de problema é a substituição de todas as defensas existentes no
cais e ainda acrescentar mais algumas nas frentes de acostagem, para uma boa absorção
das cargas de impacto aquando da atracação dos navios.
54
7. TÉCNICAS DE REABILITAÇÃO DE INFRA-ESTRUTURAS
PORTUARIA
A Manutenção preventiva garante o bom funcionamento das infraestruturas portuárias
durante todo o tempo do projecto, mas a existência de fatores pouco controláveis, ou
mesmo incontroláveis, tais como condições ambientais muito severas, acidentes, ou até
o próprio envelhecimento natural dos materiais usados na construção, levam a que
sejam previstas e executadas obras de reabilitação e requalificação nas estruturas, para
garantir os níveis admissíveis da segurança e da estética das infraestruturas.
Estas obras podem ser de reparação superficial ou de reforço das estruturas e devem ser
executadas tanto na parte emersa da estrutura (aérea) como na parte submersa.
A seguir são apresentadas algumas soluções de reparação que podem ser aplicadas em
estruturas do tipo gravíticas, por ser a solução acostavel mais utilizada em Cabo Verde.
7.1. Reparação da corrosão das armaduras
De entre diversos métodos utilizados para proteger as estruturas de betão armado da
corrosão, destacam-se a utilização de pinturas inibidoras de corrosão, as reparações
eletroquímicas (protecção catódica, dessalinização e realcalinização) e a substituição
parcial ou total do betão de recobrimento por outro de melhor qualidade.
7.1.1. Reparação electroquímica
Uma reparação electroquímica é definida pela imposição de uma corrente elétrica, entre
um elemento externo à estrutura e as armaduras de betão armado, que leva à interrupção
da corrosão destes elementos por repassivação das armaduras, ou por remoção dos iões
agressivos (cloretos) ou ainda por reinstalação da alcalinidade da solução existente nos
poros do betão. (Silva, 2007)
As técnicas de reparação electroquímica usadas para reduzir a corrosão das armaduras
em estruturas de betão armado são:
− Realcalinização;
− Dessalinização;
− Proteção catódica.
Todos os métodos eletroquímicos têm princípios e detalhes em comum sendo que a
principal diferença entre eles reside na intensidade da corrente imposta e na duração do
tratamento.
55
Quadro 1 – Comparação das reparações eletroquímicas (Silva, 2007)
Técnica Proteção catódica Dessalinização Realcalinização
Objetivo Polarização da armadura a
um potencial de protecção
Remoção de cloretos
no betão
Aumento do pH
do betão
Duração da
polarização Permanente 6 a 10 semanas 1 a 2 semanas
Densidade
de corrente 3 a 20 A/m2 0.8 a 2 A/m2 0.8 a 2 A/m2
Proteção catódica
A protecção catódica baseia-se na inversão do potencial das armaduras do betão para
um estado mais eletronegativo, de modo a que estas passem a funcionar como cátodo e
a corrosão se reduza a valores ínfimos. Este efeito é conseguido através da passagem de
uma corrente elétrica de baixa intensidade, de um ânodo exterior, para as armaduras
(cátodo), através do betão.
Fig 50 - Princípio de funcionamento da protecção catódica (Lourenço, 2011)
A corrente contínua pode ser obtida: ligando o aço a um ânodo de sacrifício, que se
dissipa gradualmente (protecção catódica por ânodos de sacrifício), ou usando um
ânodo inerte e uma fonte externa de alimentação de corrente contínua (protecção
catódica por corrente imposta)
Esta técnica é de elevada eficácia na reparação de estruturas de betão armado expostas a
um ambiente marítimo e contaminado por cloretos uma vez que consegue remover
56
totalmente os agentes agressivos e permite controlar a corrosão de uma forma eficaz
durante o período de vida da estrutura.
Para além da remoção dos cloretos, a protecção catódica origina ainda a produção de
iões hidróxido que levam a um aumento da alcalinidade da solução e,
consequentemente, à restauração da película passiva.
Os materiais mais utilizados como ânodo na protecção catódica são: malhas e fitas de
titânio, em partes aéreas, e varões e fitas de titânio, e ânodos galvânicos em partes
submersas. (Silva, 2007)
Fig 51 - Ânodos de protecção catódica (Lourenço, 2011)
Dessalinização
A dessalinização é um método de reparação eletroquímica que possibilita remover iões
cloreto da camada de betão superficial. O processo envolve a passagem de uma corrente
elétrica imposta entre as armaduras (cátodo) e um ânodo aplicado à superfície de betão
provisoriamente, durante o período de tratamento. As reacções que ocorrem no ânodo
originam a formação de iões hidróxido que repõem a alcalinidade do betão na zona das
armaduras, sendo desta forma restaurada a passivação das armaduras.
Este método é particularmente eficaz no caso de estruturas contaminadas com cloretos
por via externa e em que estes se aproximam das armaduras sem que os danos devidos à
corrosão sejam muito severos. Posteriormente ao tratamento, deverá ser aplicado um
revestimento que restrinja a entrada de cloretos e a absorção de água de modo a permitir
prolongar a acção do tratamento.
Dependendo do teor e do tipo de distribuição dos cloretos no betão, da qualidade do
betão, da distribuição das armaduras e da corrente aplicada, o método pode necessitar de
57
atuar durante algumas semanas a vários meses até que se atinja um teor de cloretos
juntos das armaduras inferior ao crítico. (Silva, 2007)
Fig 52 - Processo de migração iónica no betão (Lourenço, 2011)
No processo de migração iónica, os iões com carga negativa (cloretos) afastam-se das
armaduras (negativo) e são removidos para o ânodo (positivo).
Realcalinização
Este tipo de tratamento é especialmente indicado para estruturas em que a corrosão é
originada por carbonatação já que provoca um aumento do PH da água existente nos
poros do betão e restaura a película passiva, anteriormente destruída pela carbonatação.
O princípio geral de funcionamento é idêntico ao dos restantes tratamentos
eletroquímicos, envolvendo a passagem de uma corrente elétrica entre o ânodo (malha
aplicada exteriormente e envolvida por uma solução eletrolítica que, no caso da
realcalinização, costuma ser uma pasta de celulose com 1 molar de carbonato de sódio)
e um cátodo (armaduras do betão). (Silva, 2007)
58
Fig 53 - Processo de realcalinização (Silva, 2007)
Durante o tratamento, o eletrólito é transportado para o betão carbonatado por eletro-
osmose1 e migração de iões, produzindo um meio altamente alcalino. Analisando a
Fig.53, constata-se que o primeiro efeito da realcalinização é a criação de produtos de
reação alcalinos junto às armaduras, devido à eletrólise, e junto à superfície do betão,
devido à absorção, eletro-osmose e difusão do eletrólito. No fim do processo, todas as
zonas entre as armaduras e a superfície do betão terão um PH altamente alcalino.
A realcalinização é um tratamento temporário e tem uma duração de 1 a 2 semanas,
aplicando-se uma intensidade de corrente entre 0.8 e 2 A/m2. Para terminar, o ânodo é
removido e a superfície da estrutura fica no seu estado original. (Silva, 2007)
7.1.2. Substituição do betão contaminado
O objetivo deste tipo de tratamento é a substituição do betão superficial contaminado,
por betão novo de melhor qualidade ou uma argamassa de reparação, diminuindo-se,
assim, a velocidade de desenvolvimento da deterioração devido à maior protecção
contra a penetração de agentes agressivos que estes novos elementos conferem, sendo
1 Movimento de líquido, induzido por um potencial elétrico, através de um material poroso
59
que o novo betão deve ser similar ao betão antigo no tamanho dos inertes e no fator
agua/cimento (Silva, 2007)
Procede-se primeiro com a retirada de todo o material deteriorado e com a limpeza da
área a ser tratada. Depois, a aplicação do novo betão pode ser feita de duas formas: da
maneira tradicional, utilizando formas que serão preenchidas com o betão, sendo estas
retiradas após a cura, ou fazendo uso de betão projetado, que é um betão
pneumaticamente projetado a alta velocidade sobre uma superfície. Esta segunda
técnica requer o uso de um compressor de ar, uma bomba de água a alta pressão, e
mangueiras para transporte do betão, da água e do ar comprimido, não havendo,
obrigatoriamente necessidade da existência de energia elétrica no local da obra,
podendo todo o equipamento funcionar somente a ar comprimido. (Silva, 2007)
A substituição do betão pode ser feita de forma parcial ou total, havendo vantagens e
desvantagens para ambas as soluções. Enquanto a substituição parcial seja
economicamente mais competitiva do que a total, esta ultima é do ponto de vista
técnico, uma solução muito eficaz uma vez que, somente com uma reparação
generalizada é que o agente agressor será completamente removido
A escolha do método de reparação terá então de se basear numa análise de custos de
cada reparação ao longo do período de vida pretendido para a estrutura. (Silva, 2007)
7.1.3. Inibidores de corrosão
Os inibidores de corrosão são substâncias químicas, em forma de pó, líquido ou gel,
que, quando é aplicada durante o fabrico do betão, retarda o início da corrosão e,
quando é aplicada superficialmente em estruturas já construídas, reduz a velocidade da
corrosão. Este efeito consegue-se geralmente através da formação de uma camada muito
fina de compostos químicos (que variam consoante o tipo de inibidores e o seu
fabricante), o que permite controlar e retardar a corrosão uma vez que afeta a reação
anódica de dissolução do ferro. (Silva, 2007)
Os inibidores de corrosão aplicados à superfície do betão (migratórios) não se revelam
eficazes uma vez que o seu baixo coeficiente de difusão através do betão faz com que o
produto não atinja o nível das armaduras que carecem de protecção. (Farinha, 2006)
60
Fig 54 – Aplicação de pinturas inibidores de corrosão (Carvajal, 2011)
7.2. Reparação superfície betão (fissuras, algas, erosão)
Os reparos superficiais nos muros cais são feitos quando o betão apresenta fissuras,
desgaste por abrasão, vegetação marinha entre outros. Enquanto todas estas anomalias
se apresentam na parte submersa da estrutura, somente algumas delas se encontram na
parte aérea, tendo estas o mesmo tratamento, porem, com métodos diferentes.
O primeiro passo é a retirada de todo o crescimento marinho presente nas paredes,
seguido pela retirada de todo o betão que esteja deteriorado.
A recolocação do betão em uma superfície seca pode ser feita tradicionalmente com o
uso de formas ou por betão projetado. Já o reparo de uma superfície que esteja submersa
torna-se mais exigente na execução.
Para aplicar o betão dentro de água, existem dois métodos de execução. (Filho, 2008)
Uma maneira é a chamada prepacked (pré-embalado) onde a forma é montada submersa
e é cheia com brita. Depois, através de tubos, colocados no meio da brita, é feita a
injeção da massa de cimento. Essa injeção, que pode ser efetuada tanto por pressão
quanto por gravidade, é feita de baixo para cima até a forma transbordar. Esse
transbordo é necessário para que a primeira quantidade de betão, contaminada pela água
do mar, seja descartada.
A outra maneira de se fazer a betonagem submersa é colocar o produto pronto
diretamente na forma, com o uso de sonda. Enche-se a forma com o betão até
transbordar, o que também evita que a estrutura seja formada com o betão contaminado
pela água do mar.
61
Esses processos de betonagem requerem o acompanhamento de mergulhadores, que
verificam a calda subindo dentro da forma e evitam os vazamentos. Além desse
acompanhamento, também existem cuidados com o controle do tempo de injeção e
lançamento do betão, além do controle da retirada da sonda. O tubo deve subir dentro da
forma paulatinamente à medida que o nível do betão em lançamento também sobe, sem
deixar que passe acima do nível do betão, pois isso alteraria as qualidades do concreto
com a contaminação da água do mar. (Filho, 2008)
7.3. Reparo de Estacas
Quando se trata das estruturas sobre estacas de betão armado, como acontece nos portos
de Vale dos Cavaleiros e do Porto Inglês, também sobre estes elementos estruturais
pode-se identificar patologias, tais como rompimento ou deterioração. Quando as
etsacas se encontram rompidas, a solução mais provável é a sua remoção e substituição
por outra, mas no caso de apresentarem deterioração do seu material constituinte pode-
se fazer uma reparação. O reparo é feito pelo método de encamizamento ou de
“jacketing”, onde sobretudo se promove o aumento da resistência de uma estaca
existente pelo envolvimento da mesma por um betão novo. Primeiramente faz-se a
retirada de todo o betão deteriorado, produto de corrosão e também das algas e outros
materiais marinhos, de seguida faz-se o encamizamento da estaca, envolvendo-o com
uma forma de metal ou de fibra, e finalmente encher a forma com o novo betão.
Também para este tipo de reparação pode-se utilizar as duas formas de colocar o betão
dentro de água, descritas anteriormente. (Dziekaniak, 2005)
7.4. Correção de desassoreamento do fundo
Devido a acção marítima e ao movimento de água provocada pelas hélices dos navios, o
solo submerso sofre perda de matérias, podendo causar a desestabilização da fundação
no pé do muro. Existem vários métodos para se proteger o solo contra o
desassoreamento, podendo-se destacar o uso de pedras soltas, blocos de betão, gabiões,
e geotêxteis. (Dziekaniak, 2005)
7.4.1. Pedras soltas “Rip-rap”
É a técnica mais simples de protecção do fundo, podendo que pode ser construída com
materiais localmente disponíveis, sendo normalmente feito de pedras de tamanhos entre
100 e 500 mm. Dependendo das condições hidráulicas pedras maiores podem ser
necessárias.
62
A estabilidade do “rip-rap” depende da forma, tamanho e peso das pedras, tanto quanto
da sua granulometria. Para melhor estabilidade, as pedras utilizadas no “rip-rap” devem
ter a forma de bloco e tamanho uniforme. (Dziekaniak, 2005)
Fig 55 – esquema representativo do “Rip- Rip” (Dziekaniak, 2005)
7.4.2. Blocos de betão
O sistema dos blocos de betão é semelhante ao das pedras soltas pois a estabilidade das
suas camadas é dependente da estabilidade dos blocos individuais. Se uma força não
esperada causar o deslocamento de um bloco, isto pode se tornar o começo de uma
grande rotura. Para evitar este problema, pode-se fazer uso dos blocos conectados por
cabos pois estes cabos os unem em uma ou mais direções, o que fornece maior
estabilidade contra deslocamentos por forças não esperadas ou assentamento do solo.
(Dziekaniak, 2005)
7.4.3. Gabiões
Neste método, faz-se a protecção do fundo comgaiolas preenchidas com pedras. Estas
são feitas com uma malha polímera ou PVC (cloreto polivinílico) coberto com malha de
arame de aço.
São relativamente flexíveis na presença de piso instável e/ou movimento da água. Isto
permite que uma estrutura de gabiões se deforme sem rotura ou perda de eficiência. São
fortes o suficiente para suportar substancial velocidade do fluxo e também são
permeáveis, não requerendo nenhum sistema de drenagem.
Como desvantagens tem-se o alto custo e a desconfiança sobre sua durabilidade,
principalmente em relação ao arame em ambiente marinho severo. (Dziekaniak, 2005)
7.4.4. Geotêxteis
Os geotêxteis são malhas flexíveis, permeáveis, e resistentes a tensões e rasgos e
capazes de reter o solo. São feitos de poliéster, polipropileno ou substâncias similares.
A sua função primária como sistema de protecção do fundo é prevenir a migração das
63
partículas do solo subjacente para fora deste, sendo suficientemente permeável. O
material precisa ter aberturas pequenas o suficiente para impedir a passagem do solo, e
precisa ser permeável o suficiente para permitir o fluxo livre da água sem induzir
elevação da carga sobre a estrutura de protecção do fundo. (Dziekaniak, 2005)
7.5. Correção da erosão no pé do muro
O pé do muro de gravidade também sofre erosão devido, principalmente, a deslocação
de água provocada pelos hélices dos navios.
Para a solucionar este tipo de problema, podem ser aplicados as seguintes técnicas:
betão lançado por funil “tremie”, pré-colocação de agregados com posterior injeção de
graute e a colocação de sacos preenchidos com concreto.
Com o método “tremie” leva-se o betão fresco, com propriedades próprias para
aplicação submersa, até o pé do muro, por um tubo rígido ou flexível de 150 a 300 mm
de diâmetro complementado com um alimentador dentro do qual o betão é abastecido.
No fim da operação, os vazios provocados pela erosão estarão completamente
preenchidos pelo betão. (Dziekaniak, 2005)
No caso do graute, o vazio é inicialmente preenchido com agregados graúdos soltos,
sendo, de seguida, o espaço livre entre esses agregados preenchido com a injeção de
graute por meio de um tubo. O graute é um tipo de betão onde os agregados são de
menores dimensões.
O método dos sacos preenchidos por betão consiste na colocação de sacos com betão
dentro da cavidade. Como a pasta de cimento é normalmente espremida para fora dos
poros dos sacos, acontece uma certa cimentação no conjunto. (Dziekaniak, 2005)
7.6. Reforço de fundação
O deslizamento e o derrube de muros cais de gravidade são consequências do
assentamento e da perda de capacidade de suporte da fundação e dos terrenos
adjacentes. (Dziekaniak, 2005)
As soluções técnicas aplicadas na resolução destes problemas, basicamente consistem
em reforçar os elementos de fundação, para normalizar a estabilidade da infraestrutura.
Em situações desta, são geralmente usadas estacas raiz, ancoragens e Jet Grouting para
melhoramento do solo de fundação.
64
Fig 56 - Terreno de fundação competente (Dziekaniak, 2005)
Fig 57 - Terreno de fundação pouco competente (Dziekaniak, 2005)
7.6.1. Sistema de ancoragem submersa U.W.A (under water anchor)
Este sistema consiste em instalar ancoragens submersas horizontais utilizando-se a
técnica miniJET®1, sendo a maneira mais rápida de instalar ancoragens em condições
operacionais especialmente problemáticas. (costafortuna.com)
1 Técnica de introdução de barras de aço com furo central, rosqueaveis e de alta resistência
65
Fig 58 - Equipamento de perfuração de ancoragem submersa (costafortuna.com)
A técnica prevê que as ancoragens submersas sejam instaladas por meio de um
equipamento especial para a perfuração comandada da superfície e posicionada sobre o
muro do porto.
O sistema é formado por meio de um equipamento de esteiras que efetua as operações
de movimentação de toda a máquina. Por sua vez, esta é composta por um braço
mecânico que utiliza uma torre telescópica para sustentar a Unidade de Perfuração
Robotizada.
As atividades de perfuração/injeção são realizadas na profundidade do projeto e são
completamente executadas por meio de um controle remoto. Com esta técnica, as
ancoragens horizontais são instaladas exatamente onde as cargas transmitidas para as
paredes do porto atingem o valor máximo. (costafortuna.com)
Fig 59 - Partes principais que constituem o sistema de perfuração submerso U.W.A. (costafortuna.com)
66
7.6.2. Estaca tipo raiz
Estaca raiz é uma estaca de betão armado, betonado no local, caracterizado pelo seu
pequeno diâmetro, variando entre 80 a 410 mm.
Esta pode atuar tanto como reforço da fundação do cais, como travamento dos blocos do
muro cortina em caso de deslizamento. É instalado perfurando desde a superfície do cais
até se atingir o solo de fundação, atravessando toda a parede de blocos.
Fig 60 – perfil de estrutura reforçada com estaca raiz (Dziekaniak, 2005)
A perfuração é executada por meio de uma perfuradora rotativa ou roto-percussiva,
terminando quando se atinge a cota desejada. Feito o furo, passa-se à montagem das
armaduras da estaca, em forma de gaiola, com os estribos helicoidais. A injeção do
microbetão é efetuada sob pressão, rigorosamente controlada, em sentido ascendente,
colocando-se inicialmente o tubo de injeção no fundo do furo. (Dziekaniak, 2005)
Fig 61 - Metodologia executiva de estacas raiz (geocities.ws)
67
7.6.3. Jet Grouting
A técnica do Jet Grouting consiste na aplicação de uma elevada energia cinética de
desagregação da estrutura do terreno natural através de potentes jatos horizontais.
O seu efeito é conseguido pela acção da mistura de uma calda de cimento (que é
injetada durante a degradação do solo existente) com as partículas do solo desagregado
dando origem a um maciço rochoso com melhores características mecânicas e menor
permeabilidade. (Dziekaniak, 2005)
Fig 62 - Sistemas de jet Grouting (Carletto, 2009)
O processo tem início com o posicionamento e nivelamento do equipamento no solo
submerso a tratar. Seguidamente, introduz-se a vara no terreno com o auxílio de um jato
de água vertical até atingir-se a profundidade inferior do tratamento. Quando atingida,
pára-se o jato de água vertical, imprime-se um movimento rotacional constante à vara
enquanto se bombeia calda pelo seu interior e se faz penetrar no solo decomposto.
Simultaneamente a vara vai sendo elevada a uma velocidade igualmente constante.
O principal obstáculo do método prende-se com a dificuldade de prever com exatidão o
resultado final uma vez que o método substitui parcialmente (e não totalmente) o solo o
que dá origem a um material heterogéneo e com características de difícil controlo
rigoroso. (Dziekaniak, 2005)
68
8. PROPOSTA DE MANUTENÇÃO PARA O NÓ 1 DO CAIS DO
PORTO GRANDE.
Neste capítulo pretende-se fazer a orçamentação e a quantificação dos trabalhos,
aquando de uma intervenção a realizar para a correcção de anomalias presentes numa
parte do cais do porto comercial do Porto Grande, tratando-se do terminal do meio,
correspondente ao nó 1, onde se encontram os cais nº3 e nº4. As soluções propostas de
reparação foram idealizadas para que houvesse um custo mínimo, e que fossem
utilizados meios locais. Este capítulo foi elaborado com apoio directo de profissionais
ligados a obras portuárias e marinhas, com entrevistas e acompanhamento à obra no
Porto grande.
A elaboração deste projecto de intervenção foi feita com base numa inspecção visual e
superficial executada previamente, e apoiando-se num relatório de uma outra inspecção-
geral realizada anteriormente, onde foram analisadas tanto a parte aérea do cais, como
da parte subaquática. Esse relatório, (Leningrado, 1989), descreve a situação em que a
infraestrutura se encontrava no momento e assinala zonas onde haveria uma possível
intervenção futura. De acordo com o mesmo relatório a parte submersa da estrutura
encontra-se em bom estado, estando os blocos bem assentes e sem sinais de
deslocamentos e com afastamentos aceitáveis das juntas. Na impossibilidade de realizar
uma inspecção completa deste terminal, para realização deste trabalho, considera-se que
a estrutura se encontra no mesmo estado descrito no relatório inspecção anterior.
Descrição da situação actual do terminal do meio (cais 3 e 4)
Durante a inspecção realizada superficialmente foram sendo identificadas diversos tipos
de anomalias, tais como a perda de massa de betão nas vigas de coroamento,
assentamento em algumas áreas do pavimento, abertura de juntas de dilatação e
degradação de acessórios.
Em relação aos acessórios, constata-se que enquanto os cabeços de amarração se
encontram bem afixadas nos seus lugares e desempenhando a sua função em pleno, já as
defensas portuárias se encontram em sua maioria em muito mau estado, sendo
necessária a substituição das mesmas em todo perímetro desses cais.
Nas frentes de acostagem, as bordas das vigas de coroamento se encontram desgastadas,
e é claramente visível a perda de massa de betão nesses elementos. É necessária a
69
recolocação dessa quantidade de betão perdido em todo o perímetro dessas mesmas
frentes de acostagem.
Foram identificadas algumas aberturas de juntas de dilatação no extremo desse terminal,
entretanto algumas delas não atingiram um afastamento critico, não necessitando de
intervenção imediata, mas devendo ser sempre verificadas para acompanhar a sua
evolução. Existe no entanto uma abertura de junta, cuja evolução é tal, que há
necessidade de intervenção imediata. Esta situa-se no extremo sul do cais nº3.
Analisando o pavimento, pôde-se identificar zonas onde o assentamento diferencial tem
algum realce. Esse assentamento é mais acentuado na zona adjacente ao local em que se
situa a junta com abertura elevada, concluindo-se que essa anomalia terá sido causado
pelo desaparecimento do material constituinte do núcleo, devido a sua migração pela
fenda. Neste caso será necessária uma intervenção para fazer um melhoramento das
camadas de fundação do pavimento. As outras zonas onde se verifica o assentamento do
pavimento são: 1º, nas áreas adjacentes aos muros cortina e 2º numa zona especial no
meio do cais, isto porque o cais actual é resultado de uma extensão do cais antigo, tanto
em comprimento como em largura. Sendo que o assentamento do cais antigo já havia
sido estabilizado, a parte acrescentada, devido ao assentamento, começa a ficar alguns
centímetros mais baixo que o antigo. Nessa zona também há necessidade de
regularização do pavimento.
Fig 63 Perfil atual a meio do nó 1 do Porto Grande (arquivo ENAPOR)
Fig 64 Ilustração da planta do nó 1 (arquivo pessoal)
70
Metodologia de execução
CORRECÇÃO DAS ARESTAS DAS VIGAS DE COROAMENTO.
Começa-se com a abertura de uma secção de 100x50 cm com auxílio de equipamento de
corte e martelo demolidor, seguido pela limpeza da secção aberta. De seguida faz-se a
preparação e a montagem das armaduras no local, fazendo a ligação da armadura nova
com a já existente com o uso de soldadura. Terminada a armação da secção da viga
coloca-se a cofragem e por último é feita a betonagem.
CORRECÇÃO DO ASSENTAMENTO DIFERENCIAL DO PAVIMENTO.
O assentamento do pavimento encontra-se localizado em 4 zonas da área do cais e estas
estão assinaladas no desenho como AP1, AP2, AP3 e AP4.
Nas zonas AP1, AP2 e AP3 a causa de assentamento é o mesmo, e com isto a
metodologia de correcção será similar. Começa-se com a retirada manual de todo o
Pavê nessa área e a retirada da areia com pá carregador. De seguida prossegue-se com a
demolição da camada de base feita com betão C8/10 com retroescavadora e posterior
demolição da camada sub-base de tout-venant com o mesmo equipamento. Terminada
esta tarefa faz-se o reenchimento do material de fundação que havia sido arrastado e
ocasionado o assentamento. Feito o reenchimento e compactação da fundação, repõem-
se as camadas de sub-base e base, sempre compactando cada uma das camadas com
cilindro de rasto liso. Culmina-se as tarefas com a colocação e regularização da camada
de areia de 3cm e a recolocação do Pavê manualmente.
Na zona AP4 não há muita possibilidade de fuga de material de fundação sendo o
assentamento causado essencialmente pela compactação das camadas de fundação
superficiais. Contudo, a metodologia de execução é a mesma que a das outras zonas
acima relatadas, apesar da causa do assentamento ter sido diferente.
MELHORAMENTO DO SISTEMA DE DEFENSAS PORTUARIAS.
Como foi referido anteriormente as defensas do cais de meio do Porto Grande se
encontram na sua maioria debilitadas, estando a ser utilizadas pneus de equipamentos
pesados em algumas zonas de acostagem, pneus esses também já deteriorados. Para
solucionar este problema será feita a substituição de todas as defensas deterioradas. O
sistema de defensas recomendado será o uso de pneus que já vem sido usado, pois, de
acordo com o observado, quando este elemento é bem instalado, funciona em pleno
71
amortecendo os impactos das embarcações. Esta opção é tida como de mínimo custo se
se considerar que a entidade que gere a movimentação nos portos possui em stock os
peus usados pelos equipamentos. Entretanto, deverão ser realizadas inspecções
periódicas a essas defensas para verificar o seu estado, sendo sempre substituídas as que
estiverem danificadas.
Fig 65 cais com defensas de pneus (pt.dreamstime.com)
CORRECÇÃO DA ABERTURA DA VIGA
A correcção deste problema será feita em duas etapas distintas. Numa delas procede-se
com a correcção do assentamento do pavimento adjacente ao local, e na outra a
correcção propriamente dita da abertura.
Para a correcção do assentamento, serão seguidas todas as etapas referentes as zonas
AP1, AP2 e AP3. Entretanto, estando esta junta com uma abertura de mais de 10cm,
será colocada uma malha de geotêxtil de 2 m de largura na área adjacente à abertura
para impedir o vazamento de materiais finos para fora do núcleo de fundação do
pavimento.
Portanto, primeiramente faz-se a retirada do pavimento, da areia, da camada de base e
de sub-base. Terminadas as escavações verifica-se a extensão do problema, e
considerando-se que este caso não seja mais grave do que aparenta, segue-se os
trabalhos com a colocação da malha de geotêxtil desde a camada de fundação até a
superfície do pavimento. De seguida faz-se a recolocação do material de fundação, das
camadas sub-base e base, com a devida compactação. Por fim é colocada a areia e o
Pavê.
De acordo com a opinião de um especialista na área de obras marítimas, os blocos
constituintes do cais devem, funcionar apenas com a distribuição vertical das cargas até
72
a fundação, não havendo transferência de esforços entre duas colunas. Portanto essa
abertura não constitui grande perigo em termos estruturais, desde que os assentamentos
estejam estabilizados, e que se garanta que não haverá arraste de material para fora da
fundação do pavimento. Porem, terá de ser garantida a segurança de pessoas e
equipamentos no decorrer das operações portuárias. Seguindo este raciocínio, os
trabalhos propostos não serão para eliminar a abertura na integra, mas sim para
promover o seu desaparecimento na parte superior do cais. Esta operação será feita
colocando-se uma placa de betão de 0.5x3.20x1.50m feita no local, sobre as vigas de
coroamento. Portanto, faz-se uma demolição de uma secção de 0.5x0.7m em toda a
largura de cada uma das vigas adjacentes à abertura, para colocação da placa de betão,
de forma que esta fique regularizada com a superfície das vigas.
Fig 66 Detalhes do elemento de betão(arquivo pessoal)
A seguir é apresentada a tabela que representa a proposta de orçamentação e
quantificação dos trabalhos, elaborada depois de feitas todas as medições. Os preços
estão em conformidade com o mercado actual, tendo sido feita pesquisa previa.
73
Tabela 5 Orçamento estimativo
Art.
DESIGNAÇÄO DOS
TRABALHOS
UN
Q
PREÇO
UNITARIO
TOTAL
POR
ARTIGO
TOTAL
POR
CAPIT.
1 I. Mobilização 3.000.000
1 Mobilização e desmobilização de
estaleiro
un 1 3.000.000,00 3.000.000
2 II. Reparação de arestas de
vigas de coroamento
15.999.120
2.1 Demolição para seccionamento
da viga 1:0,5, incluindo a
limpeza e transporte para
vazadouro
m3 248,80 8.500 2.114.800
2.2 Fornecimento e montagem das
armaduras para as vigas
KN 199,04 10.500 2.089.920
2.3 Fabrico e montagem das
cofragens das vigas.
m2 260,00 9.000 2.340.000
2.4 Fornecimento e colocação e
aplicação de betão C25/30
m3 248,80 38.000 9.454.400
3 lII. Reparação do pavimento 22.739.328
3.1 Levantamento e transporte do
Pavimento superficial para zona
de armazenamento
m2 2235,70 250 558.925
3.2 Levantamento da almofada de
areia, incluindo o transporte ao
vazadouro
m3 67,07 3.700 248.159
3.3 Demolição da camada de base,
terreno muito duro de espessura
20 cm, incluindo transporte ao
vazadouro
m3 447,14 3.500 1.564.990
74
3.4 Escavação da camada de sub-
base de espessura 15 cm,
incluindo transporte ao
vazadouro
m3 335,36 800 268.288
3.5 Reenchimento e regularização da
fundação de areia e respectiva
compactação
m3 111,79 150 16.769
3.6 Reenchimento e regularização e
compactação da camada sub-
base de tout-venant
m3 335,36 4.500 1.509.120
3.7 Reenchimento e regularização e
compactação da camada base de
betão C8/10
m3 447,14 21.000 9.389.940
3.8 Colocação de almofada de areia
de 3 cm
m3 67,07 250 16.768
3.9 Colocação do pavimento
superficial
m2 2235,70 4.100 9.166.370
4 IV. Reparo da fenda da viga
danificada
128.400
4.1 Demolição para seccionamento
das bordas da fenda 0,75:0,5
m3 2,40 8.500 20.400
4.2 Execução do elemento de betão
armado
un 1,00 108.000 108.000
5 V. Reparação do sistema de
defensas
1.890.000
5.1 Desmontagem das defensas
deterioradas
un 50,00 12.800 640.000
5.2 Preparação e montagem das
defensas de pneus usados
un 50,00 25.000 1.250.000
Valor Total 43.756.848
75
9. Conclusões
O trabalho constitui um contributo para o conhecimento das diferentes soluções de
estruturas de acostagem, bem como as diferentes soluções de manutenção e reparação
das mesmas. A escolha de cada solução é baseada em vários parâmetros, tais como a
localização, as condições geológicas, as condições atmosféricas, e o tipo de utilização a
que se pretende para o porto, isto porque existem diferentes tipos de equipamentos
portuários de variadas envergaduras, e uma vasta gama de embarcações com tamanhos e
utilidades diferentes.
Não obstante o facto de os diferentes tipos de estruturas estarem expostas a ambientes
com características similares, a manutenção de cada um destes é feita de forma singular,
devido a peculiaridade das suas características estruturais e funcionais.
O ambiente marinho é considerado como muito agressivo para os materiais utilizados
na construção destas infraestruturas, devido ao poderio do mar, pela força das ondas,
das marés e dos ventos, e pela sua composição química, particularmente os sais
solúveis, podendo provocar a deterioração parcial ou generalizada da infraestrutura.
O conhecimento das possíveis deteriorações permite elaborar planos de inspecção,
manutenção recuperação para as instalações portuárias. Problemas tanto a nível
superficial, como estrutural, devem ser tratados logo no seu estado inicial, evitando
custos elevados de reparação. Isto porque quanto mais tempo se demora para corrigir
um problema, mais este se agrava, e consequentemente, mais dispendiosas ficam os
encargos do seu tratamento. Por esta razão, a filosofia de manutenção adotada deve ser a
preventiva e não a corretiva, isto porque somente efetuando inspeções periódicas,
previamente programadas, é que é garantido detetar a existência de tais problemas na
infraestrutura.
As exigências de manutenção das infraestruturas devem ser indicadas pelos projetistas,
pois estas serão seguidas pelos técnicos responsáveis aquando da elaboração do plano
de inspecção. Isto porque elaborar um plano rigoroso exige conhecimentos a nível da
estrutura, da geomorfologia do local, da agitação marítima, das condições atmosféricas
e do funcionamento ou da logística de utilização da infraestrutura.
As inspeções e as obras de manutenção quando planejadas não interferem com o
funcionamento normal da infraestrutura, enquanto as reparações, dependendo da
gravidade do problema, provocam grandes inconvenientes para os utilizadores dos
76
portos, repercutindo para a imagem e para os lucros das entidades que gerem estas
infraestruturas. Isto porque a reabilitação/reparação geralmente constitui obras
complexas, de elevada exigência em termos de execução, o que pode provocar a
paralisação das operações normais destas infraestruturas.
Considerando o exposto acima conclui-se que é de extrema importância programar e
monitorizar a manutenção das infraestruturas portuárias por forma a incrementar a
segurança, a promover a longevidade a aumentar a poupança e, finalmente, diminuir o
custo total da obra.
77
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