Parte 1 Da Prova Única_Breno_falta6

Universidade do Estado do Rio de Janeiro

Centro de Tecnologia e Cincias

Faculdade de Engenharia

Breno Campos Baroni

Parte 1 da prova nica Portos 2

Rio de Janeiro

2016

1. Exerccio de quebra-mar

Figura 1: Tramo paralelo ao litoral do quebra-mar (fonte: Google Earth, Terminal Incio Barbosa, Aracaju, Sergipe).

Objetivo: Dimensionar a seo transversal do trecho do quebra-mar acima

profundidade de 15,0 m em enrocamento (ou blocos de concreto).

1.1 Condicionantes fsicos

- Mars: realizou-se campanha de medio de mars durante 32 dias e

estabeleceu-se um nvel de reduo para a regio. Em relao a este nvel de

reduo, tm-se as seguintes caractersticas de mar:

O perodo de estofa de PM e BM de aproximadamente 1 hora;

As amplitudes mximas e mnimas de sizgia registradas foram

de 2,60 m e 0,09 m em relao ao NR; na quadratura os valores

foram de 1,71 m e 1,17 m em relao ao NR.

- Correntes: intensidades muito baixas desconsiderar sua importncia.

- Ondas: para a determinao da onda significativa de projeto, a seguinte

distribuio apresentou resultados satisfatrios:

()2 = 0,855 0,956 ln()

Onde,

tr = perodo de recorrncia.

O perodo de recorrncia, para uma estrutura em enrocamento, admitida

como tendo uma vida til econmica de 100 anos, onde foi realizada uma

campanha de medio de ondas com medies a cada 3 horas, definido como:

= 3

24

365 50

A altura da onda mxima de projeto pode ser determinada atravs da frmula:

() = 1,8

- Geotecnia: as sondagens geotcnicas realizadas na rea indicam a

presena de material dragvel, misto de silte e areias fina e mdia; o solo

marinho apresenta boa capacidade de suporte.

1.2 Clculo da Onda de Projeto

= 3

24

365 50

= 6,849 . 106

()2 = 0,855 0,956 ln(6,849 . 106) = 3,5

() = 1,8 = 1,8 3,5 = 6,3

1.3 Layout da seo transversal utilizada

Figura 2: Seo transversal com trs camadas

1.4 Clculo do peso mdio do bloco

O peso mdio da armadura principal pode ser calculado a partir da equao de

Hudson a seguir:

= .

3

. ( 1) 3. cot ()

Onde,

- Peso especfico da rocha (r): 2,65 t/m (granito gnaisse);

- Altura da onda de projeto (Hs): 3,5 m;

- Relao entre o peso especfico do bloco de rocha (2,65 t/m) e a gua

do mar (1,03 t/m) (Sr): 2,57;

- ngulo entre o fundo do mar (horizontal) e o talude da estrutura ():

arccot (1,5);

- Coeficiente de estabilidade (Kd): 4

Os resultados encontrados foram os seguintes:

= .

3

. ( 1) 3. cot ()=

2,65 . 3,53

4. (2,57 1)3 . 1,5= 4,89

,50 = (50

)

13

= (4,89

26,5)

13

= 0,57

A fim de se verificar os valores obtidos, o clculo tambm foi realizado

com o uso da ferramenta online CRESS, e o resultado se encontra a seguir:

Figura 3: Clculo utilizando a ferramenta online CRESS

A discrepncia entre os resultados obtidos deve-se ao fato do CRESS

utilizar uma adaptao da frmula de Hudson devido a certos limites da

formulao original. De tal forma, usa-se como onda de projeto nesta formulao

o valor H1/10 = 1,27 X Hs = 4,45 m. Para este trabalho ento, sero utilizados os

valores obtidos no CRESS, seguindo recomendaes da ltima edio do Shore

Protection Manual para a aplicao desta frmula.

Logo, para a armadura principal da seo transversal do trecho estudado,

devero ser utilizados blocos de pedra com pesos variando entre 12,5 t e 7,5 t,

sendo que 50% dos blocos que compem a seo devem pesar mais que 10 t;

a gradao das pedras dever ser uniforme ao longo destes limites.

O programa, adicionalmente, determinou a aresta equivalente de um cubo

de mesma massa, sendo ela D50 = 1,56 m.

Para a armadura de transio ser utilizado o valor de W/10, conforme

recomendado no layout do item 1.3.

Assim, para a armadura de transio da seo transversal do trecho

estudado, devero ser utilizados blocos de pedra com pesos variando entre 1,30

t e 0,70 t, sendo que 50% dos blocos que compem a seo devem pesar mais

que 1 t; a gradao das pedras dever ser uniforme ao longo destes limites.

Para o Ncleo ser utilizado o valor de W/200, conforme recomendado no

layout do item 1.3.

Assim, para o Ncleo da seo transversal do trecho estudado, devero

ser utilizados blocos de pedra com pesos variando entre 75 Kg e 25 Kg, sendo

que 50% dos blocos que compem a seo devem pesar mais que 50 Kg; a

gradao das pedras dever ser uniforme ao longo destes limites.

1.5 Elevao e largura da crista

No ser permitido o galgamento por sobre a estrutura de enrocamento.

De tal forma, a elevao da crista ser tomada como sendo a menor elevao

que oferea essa proteo requerida.

Os seguintes condicionante foram considerados para a determinao da

cota de elevao da crista em relao ao nvel de reduo (zero da Carta

Nutica):

Preamar (sizgia): +2,60 m;

(H)mx = 6,3 m.

Logo, a elevao da crista dever ser, no mnimo, de + 8,9 m acima do

nvel de reduo (zero da Carta Nutica).

Como a estrutura no estar sujeita ao galgamento, sua largura no

considerada crtica. Desta forma, ela ser determinada de maneira a permitir a

passagem de 2 caminhes a fim de viabilizar o processo executivo. Logo, a

largura da crista adotada ser de 8 m.

1.6 Nvel das camadas

Nvel Inferior da armadura Principal:

Devido ao fato da profundidade no local (15 m) ser superior 1,5 Hs, a

profundidade da armadura principal recomendada igual, numericamente,

onda significativa de projeto, e portanto, 3,5m. Logo, sua elevao ser de -3,5

m em relao ao nvel de reduo (zero da Carta Nutica).

Nvel do Ncleo

Para impedir que durante a execuo da obra, a gua invada a rea de

trabalho, a cota do ncleo foi definida como a altura da Cota de Preamar de

Sizgia adicionada metade da altura da onda de projeto Hs. Obteve-se assim a

cota de +4,35 m em relao ao nvel de reduo (zero da Carta Nutica).

1.7 Espessura da armadura principal e de transio

A determinao da espessura da camada ser baseada na seguinte

equao:

= (

)

13

Onde,

r = espessura da camada;

n = 2 ( nmero de camadas);

Ka = 1,15 (Coeficiente de acomodao para blocos de pedra);

(W/r)1/ = D50 = 1,56 m (Aresta de um cubo equivalente de mesma massa -

Principal);

(W/r)1/ = (1t / 2,65t/m)1/3 = 0,72 m (Aresta de um cubo equivalente de

mesma massa - Transio);

Logo,

- Espessura da Armadura Principal

2 . 1,15 . 1,56 = 3,60

- Espessura da Armadura de Transio

2 . 1,15 . 0,72 = 1,66

Observao: Com a definio prvia das cotas do topo do ncleo e da

crista, a soma das espessuras das armaduras Principal e de Transio precisam

ser superiores diferena destas cotas para que no ocorra o galgamento das

ondas. De fato, a espessura calculada considerando 2 camadas de blocos de

pedra e um coeficiente de acomodao para elas, foi superior diferena entre

as cotas de cada camada. Para fins de detalhamento, as espessuras das

armaduras foram definidas de maneira que as cotas previamente calculadas

para o ncleo e crista fossem atingidas.

1.8 Detalhamento da Seo transversal

Unidade: metros

Referncia: Nvel de Reduo (+0,00m)

2. Exerccio de Acesso Aquavirio (1)

Defina, a partir da frota de navios a seguir, o navio de projeto a ser

adotado para a elaborao do Projeto do Acesso Aquavirio para um dado Porto

Fluvio-Martmo. Considerando que no clculo estrutural do(s) beros de

atracao a quantidade de movimento do navio aspecto da maior importncia,

qual seria o navio a considerar?

O navio de projeto um navio caracterizado pelas maiores dimenses

de: comprimento entre perpendiculares, boca e calado. Outras particularidades,

entretanto, devem ser levadas em considerao relativamente s caractersticas

do navio de projeto, que no estejam associadas apenas sua geometria, tais

como:

Navios de menor manobrabilidade;

Navios de maior rea vlica;

Navios que transportam cargas perigosas.

O guia para projetos de canais de acesso (PIANC) recomenda ainda a

considerao de mais de um navio de projeto na fase inicial do processo de

projeto para determinar largura e profundidade do canal. A escolha ento deve

ser feita de maneira a assegurar que todos os outros navios que venham a utilizar

o canal possam faz-lo com segurana.

De tal forma, o navio de projeto considerado para o clculo da largura

do canal ser o seguinte:

Tpb (t) Lpp (m) B (m) D (m)

19800 240 40 3

De mesma maneira, o navio de projeto que deve ser considerado para

o clculo da profundidade do canal ser o que fornecer o maior calado.

Tpb (t) Lpp (m) B (m) D (m) Lpp . B. D (m)

19800 240 40 3 28800

22500 173 27,2 11,6 54584,96

30000 155 24,5 10,7 40633,25

65000 225 32,2 12,5 90562,5

O navio de projeto utilizado ento:


65000 225 32,2 12,5


Calcule, a partir do navio estabelecido anteriormente, a largura do canal

em mar aberto-para uma e duas vias de trfego-admitindo: ventos moderados

de travs, regime de correntes fraco, e mar aberto agitado; boa sinalizao

nutica; cargas no perigosas; velocidade de navegao do canal de 11 ns;

canal submerso.

Manobrabilidade e Velocidade (Largura Ocupada Wmb)

Devido a um regime de correntes fraco, boa sinalizao nutica e, em

contrapartida, um mar aberto agitado, para a definio da Largura Ocupada

(Wmb) ser considerado uma manobrabilidade mdia. Assim, o valor de Wmb

1,5 B.

Logo,

= 1,5 . 40 = 60

Para o clculo da Largura Adicional (Wv), tem-se como considerao a

existncia de uma velocidade de navegao moderada (8 ns < v = 11 ns < 12

ns) em um canal desabrigado.

Logo,

= 0

Ao dos Agentes Fsicos (Largura Adicional WAF)

A partir das consideraes baseadas nos dados coletados e na tabela acima,

tem-se para a largura adicional devida ao dos agentes fsicos o seguinte

valor:

= 0,4 + 0,2 + 0,1 + 2,2 . (40 ) = 88,7

Condies de Sinalizao Nutica (Largura Adicional WSN)

A partir das consideraes baseadas nos dados coletados e na tabela

acima, tem-se para a largura adicional devida s condies de sinalizao

nutica, o seguinte valor:

= 0,1 . (40) = 4

Tipo de Carga (Largura Adicional WTC)

= 0

Distncia de passagem (Largura adicional Wp)

Para o caso do canal possuir mais de uma via de trfego.

= 1,6 . (40) + 0,2 . (40) = 72

Efeito de Margem (Largura Adicional WEM)

= 0,5 . (40) = 20

Largura do canal aberto para uma Via

= + + + + + 2.

60 + 0 + 88,70 + 4 + 0 + 202 192,7

Largura do canal aberto para duas Vias

= 2 ( + + + + ) + 2. +

2. (60 + 0 + 88,70 + 4 + 0) + 202 + 72 417,4


A partir do Navio de Projeto definido na questo 2, qual seria o valor do

Calado Dinmico (squat) para a velocidade de navegao de 11 ns?

Navio de Projeto:


65000 225 32,2 12,5

Da tabela de dimenses tpicas de navio, ser adotado um valor de

Coeficiente de bloco igual 0,64, obtido de um navio com dimenses

semelhantes ao navio de projeto.

() = 2,4 .

2 .

2

1 2

= . . . = 0,64 . 225 . 32,2 . 12,5 = 57960

Para uma primeira estimativa, ser considerado o fato de que o Fh deve

ser maior do que 0,6 (navios-tanque) a 0,7 (navios full-container). Isto ,

V (

) 0,6.

5,662

0,62. 9,81= 9,07 ,

Para segunda estimativa ser arbitrado o valor de h=16 m que maior que

(Calado(12,5) +Onda(3,5/2) + folga (0,5)), faltando apenas o squat. Tem-se

assim:

=

=

5,56

9,81 . 16= 0,44 /

() = 2,4 .57960

225 .

0,44

1 0,44= 0,59

Para esse squat, a profundidade para o canal de acesso ser:

Profundidade = 12,5 (calado esttico) + 0,59 (calado dinmico) + 1,75 (Onda)

+ 0,5 (folga) = 15,34 m

A norma PIANC recomenda que a relao entre a Profundidade do

canal de acesso e o calado esttico do navio seja maior que 1,1. Fazendo essa

verificao, temos:

15,34

12,5= 1,23 > 1,1 !

5. Exerccio de Planejamento Porturio (1):

Um terminal de Mltiplo Uso, dotado de quatro beros de atracao

movimenta atualmente, cerca de 4,5 milhes de toneladas por ano de carga

diversa (importao e exportao).

Considerando um lote mdio por navio de 9000 t, e uma produtividade

mdia no manuseio da carga de 4000 t/navio-dia, calcule a taxa de Ocupao

do Terminal, e o Tempo de Estadia do navio no Terminal. Utilize as informaes

da Tabela 1, em Anexo, considerando disponveis 330 dias por ano para

operaes porturias.

Admitindo que medidas no horizonte de curto prazo vo possibilitar a

melhoria da produtividade no manuseio em 25%, calcule o efeito

dessas medidas sobre o Tempo de Estadia do navio do Terminal.

Considerando o custo dirio mdio de um navio multi-purpose no

Porto de US$25.000, calcule o benefcio da adoo de tais medidas

para o Armador (dono do navio).

Movimentao anual: 4.500.000 t/ano

Consignao mdia: 9000 t/navio

Produtividade: 4000 t/navio-dia

Navios por ano:

4500000 /

9000 /= 500 /

Tempo de servio (atendimento) por navio:

9000 /

4000

.

= 2,25 /

Para 500 navios:

500

. 2,25

= 1125

Seguindo a recomendao de taxa de ocupao da tabela acima, tem-se:

1 330

4 70% 330 = 231 /

231

4 = 924 < 1125

Taxa de Ocupao:

. =

= , = %

A partir da Tabela 1, tem-se:

Entrada: T.O = 0,85 e Nmero de Beros: 4

Sada: Tw/Ts = 0,9

Assim,

=

2,25= 0,9 = 2,03 /

= + = 2,03 + 2,25

= , /

Considerando uma melhoria da produtividade no manuseio em 25%.

Tempo de servio (atendimento) por navio:

9000 /

1,25 . 4000

.

= 1,8 /

Para 500 navios:

500

. 1,8

= 900

900 < 924 ()

Nova Taxa de Ocupao:

. =

. = , = %

A partir da Tabela 1, tem-se:

Entrada: T.O = 0,68 e Nmero de Beros: 4

Sada: Tw/Ts = 0,24 (interpolao)

Assim,

=1,8

= 0,24 = 0,43 /

= + = 0,43 + 1,8

= , /

Considerando o custo dirio mdio de um navio multi-purpose no Porto de

US$25.000, calcule o benefcio da adoo de tais medidas para o Armador

(dono do navio).

$ . , ( , , ) = $ . ,

6. Exerccio de Planejamento Porturio (2)

Dado o seguinte mix de produtos, e considerando os conceitos aplicados

moderna concepo porturia, indicar como deveria ser orientado o

desenvolvimento de um Empreendimento Porturio onde esto previstos

movimentaes diversas, tais com:

Inicialmente,

Terminal de Mltiplo Uso

Terminal de Graneis Slidos: Milho e soja

Terminal especializado para produtos siderrgicos

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