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estudo laboratorial do comportamento de uma restinga móvel

1. NDICE GERAL AGRADECIMENTO S 2 aaa E TE RESUMO sis SS ans iii ABS IRAC eda E E ia V lis INTRODU O cereun AE EEA 1 1 1 ENQUADRAMENTO GERAL E OBJETIVOS sssnssnnsnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nnmnnn nnna 1 12 ORGANIZA O DA TESE as casas E a 2 2 GEOSSINT TICOS EM ENGENHARIA COSTEIRA sssssssssnnnsnnnnnnnn 3 2 1 ENQUADRAMENTO sssssssnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nn nnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nennen ennen n annn 3 2 2 CARACTER STICAS DO MATERIAL E PROCESSOS DE FABRICO nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 4 2 2 1 Propriedades do Material sais sas a a aa oSE sata bia inputs 8 2 2 2 FUNC OG oien a a a a ea a 12 2 3 APLICA O EM ENGENHARIA COSTEIRA snnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nnana 13 2 3 1 Reloico dedunas e Praias serisine a a a a a 13 2 3 2 Exemplos de Aplica o re eeeeeerrene nar errena aaa errenaa na errena aaa ereenanaaaana 14 2d O Nota Ina estan a ea a e A a el RA E A 149 3 CASO DE ESTUDO RESTINGA DE OFIR oooo 21 Sds INTRODU O usa piorando dia a aaa A Rua n usea 21 3 2 CARACTERIZA O DA ZONA DE INTERVEN O sssssssaasssaneasesaneasananoasanareasanareasanareaaa 22 3 3 EVOLU O RECENTE DA RESTINGA E INTERVEN ES EFECTUADAS ieemeeeeesasss 23 34 PROPOSTA DE SOLU O ainsi r E ED MDL DS aa aadi 26 So NOTA FINAL ouiin a a a aci ideia nos cin nona 27 4 ASPECTOS DO DIMEN
2. APORTO FEUP FACULDADE DE ENGENHARIA UNIVERSIDADE DO PORTO ESTUDO LABORATORIAL DO COMPORTAMENTO DE UMA RESTINGA M VEL CONFINADA POR CILINDROS DE GEOSSINT TICOS AFONSO ALVES MOREIRA DE VASCONCELOS PORTO Disserta o submetida para satisfa o parcial dos requisitos do grau de MESTRE EM ENGENHARIA CIVIL ESPECIALIZA O EM HIDR ULICA Professor Doutor Fernando Francisco Machado Veloso Gomes Doutora Engenheira Luciana Paiva das Neves JUNHO DE 2013 MESTRADO INTEGRADO EM ENGENHARIA CiviL 2012 2013 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL Tel 351 22 508 1901 Fax 351 22 508 1446 DS miecOfe up pt Editado por FACULDADE DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE DO PORTO Rua Dr Roberto Frias 4200 465 PORTO Portugal Tel 351 22 508 1400 Fax 351 22 508 1440 lt feup fe up pt A http Avww fe up pt Reprodu es parciais deste documento ser o autorizadas na condi o que seja mencionado o Autor e feita refer ncia a Mestrado Integrado em Engenharia Civil 2012 2013 Departamento de Engenharia Civil Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Porto Portugal 2018 As opini es e informa es inclu das neste documento representam unicamente o ponto de vista do respetivo Autor n o podendo o Editor aceitar qualquer responsabilidade legal ou outra em rela o a erros ou omiss es que possam existir Este documento foi produzido a partir de vers o eletr nica fornecida pelo respetivo Autor Estudo Laboratori
3. E Figura 5 17 Estado da restinga ap s o 1 ensaio da S rie a zona exposta b zona da cabe a 47 Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos 5 5 1 2 Hs 2 5 me Tp 10 s Foi verificado um galgamento aos 2 minutos de ensaio mas ao longo do ensaio essas ocorr ncias foram pouco significativas As suspeitas do tr nsito de sedimentos atrav s das juntas confirmaram se uma vez que se identificaram infiltra es no corpo da restinga ao longo do alinhamento de cilindros e especificamente na zona das juntas Houve uma extens o das micro dunas a toda a plataforma arenosa submersa os tubos inferiores continuaram a afastar se ao passo que os tubos superiores se mantiveram est veis Figura 5 18 Estado da restinga ap s o 2 ensaio da S rie a zona exposta b extremidade restinga 5 5 1 3 Hs 3 5 me Tp 12 s Nestas condi es os galgamentos tornaram se mais frequentes com o escoamento da gua galgada a ser feito pelo lado abrigado e tamb m pelas juntas provocando uma eros o generalizada no corpo da restinga O corpo da restinga foi gradualmente apresentando uma configura o associ vel ao galgamento e ao fluxo gerado com a forma o de ravinamento do lado abrigado e de uma arriba de eros o do lado exposto ao longo do alinhamento longitudinal dos cilindros aproximando se a sua forma forma de uma restinga natural A eros o nas juntas agravou se com f
4. Na sequ ncia do relat rio do grupo de trabalho Veloso Gomes et al 2011 a Polis Litoral Norte adjudicada empresa WW 2012 motivou a execu o de um projeto de refor o da restinga com recurso a areia removida da barra e do canal de navega o do rio C vado e com cilindros de geossint ticos dispostos ao longo da frente mar tima Ao longo deste cap tulo tal proposta de solu o ser analisada assa mto aqu Em lt pr isa E RA TS E e e er TIR um paa O A S Figura 3 2 Vista panor mica da restinga de Ofir 3 2 CARACTERIZA O DA ZONA DE INTERVEN O Este sector costeiro tem vindo a demonstrar ao longo dos anos um equil brio inst vel e uma evolu o muito r pida caracterizada principalmente pela migra o de praias para o interior e galgamentos marinhos que constituem uma amea a constante para as popula es Admite se que as fontes aluvionares de alimenta o situadas na plataforma continental t m vindo a esgotar as suas reservas devido extrac o de areias para a constru o A acrescentar a este factor est tamb m o efeito de reten o das areias pelas barragens Deste modo s o os maci os dunares existentes ao longo deste tro o de costa que alimentam as praias adjacentes acelerando o seu processo de degrada o Ao longo deste processo a vulnerabilidade das frentes mar timas edificadas suscitou a constru o de estruturas de defesa costeira espor es e defesas frontais de prote
5. associados a cada hip tese Declive Cota de Fundo 1 10 1 15 1 20 5 7 91 8 54 9 27 8 11 33 12 68 14 17 10 13 97 15 95 18 10 Em rela o orienta o do modelo numa fase preliminar pensou se em dar uma inclina o ao modelo de modo a que a direc o de incid ncia das ondas fosse mais fiel realidade Tal ideia acabou por ser abandonada pois essa situa o exigiria a utiliza o de uma maior quantidade de materiais e tamb m mais tempo para a constru o e reconstru o do modelo Nas figuras 5 5 e 5 6 podem observar se as pe as desenhadas associadas ao modelo de fundos m veis constru do Foi inclu do na restinga um n cleo de brita com o objectivo de reduzir a quantidade de areia a utilizar o a NS Si s Figura 5 5 Perfil transversal da restinga constru do em modelo medidas em mil metros i d I l L I l o l 4 I I l L l I I l l l q PRAIA DISSIPADORA SISTEMA DE GERA O DE AGITA O MAR TIMA Figura 5 6 Planta do modelo f sico constru do no tanque de ondas A altura de gua utilizada foi de 27 cm que corresponde considera o de fundos cota de 5 00 m ZH e de um n vel de gua de 4 00 m ZH 39 Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos 5 3 5 CONDI ES HIDRODIN MICAS NO MODELO De modo a reproduzir no modelo f sico condi es de agita o o
6. 0 0 2 0 1 gt 0 0 0 1 0 cam EE E um psi N NNW NW WNW WwW WSW SW SSW S Dr Direc o M dia da Ondula o Figura 5 3 Compara o da direc o m dia anual com situa es de temporal dados do IH para o per odo 1993 2008 para a b ia ond grafo do porto de Leix es Fonte WW 2012 Para a caracteriza o do n vel de mar na zona em estudo foi consultada a tabela de mar s fornecida pelo Instituto Hidrogr fico relativo ao porto de Viana do Castelo Dessa tabela o valor mais relevante para este caso o de Preia Mar de guas Vivas 3 49 m ZH visto que o objectivo representar a situa o que apresente as condi es hidrodin micas mais desfavor veis Note se que os valores indicados nas tabelas poder o ser diferentes dos valores reais em consequ ncia da varia o do n vel m dio do mar principalmente devido ac o das condi es atmosf ricas Estas diferen as n o ultrapassam geralmente 0 3 a 0 4 m mas poder o em situa es excepcionais atingir valores sensivelmente mais altos Quadro 5 1 S ntese das caracter sticas hidrodin micas no prot tipo Fonte Adaptado de Coelho 2005 Altura de onda significativa m dia m 0 5 3 5 Per odo de pico m dio s 6 12 N vel m dio da gua do mar m 2 m ZH N vel Preia Mar de guas Vivas m 3 49m ZH 5 3 2 CARACTERIZA O DA SOLU O PROPOSTA e O projecto da WW 2012 consultado imp e as seguintes caracter sticas e Cota de coroamento
7. Quadro 5 2 Escalas utilizadas no modelo Escala Valor l 1 33 t 1 33 N o havendo possibilidade de alterar a escala dado que esta foi fixada pelas dimens es dos cilindros existentes foi necess rio analisar a extens o longitudinal do modelo O projecto em que foram baseados os trabalhos incide sobre uma extens o total do lado exposto de 408 6 m 12 38 m em modelo Esse comprimento seria imposs vel de reproduzir em modelo pois as dimens es do tanque de ondas 12 m de largura n o o permitiriam Assim optou se por uma extens o correspondente a 3 comprimentos de cilindro perfazendo 6 30 m Deste modo a restinga estender se ia at aproximadamente metade da largura do tanque de ondas situa o que se considerou adequada pois evitaria que a agita o na zona da cabe a fosse influenciada pela parede lateral do tanque de ondas No que diz respeito batimetria dos fundos na zona em estudo n o foram encontrados quaisquer dados pelo que foram consideradas e desenhadas v rias hip teses fazendo variar tanto a cota de fundo como a inclina o do talude da parte submersa Estas hip teses foram sugeridas pelos orientadores De entre as v rias op es foi eleita aquela que conduziu a um menor volume de materiais No quadro 5 3 apresentam se as quantidades calculadas para cada uma delas 38 Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos Quadro 5 3 Volumes de areia m
8. rie III enraizamento 54 Figura 5 32 Vista geral sobre a restinga no final dos ensaios da S rie II aaa 55 Figura 5 33 Vista geral sobre a restinga no final dos ensaios da S rie III aan 55 Figura 5 34 a Fossa de eros o localizada na junta b talude de eros o com configura o uniforme 56 Figura 5 35 Deposi o de areias nos cilindros com cota mais baixa do lado abrigado a Final dos ensaios da S rie b Final dos ensaios da Sereias mute qalo Gana als SEnds TUE Gar Eca Sa usas arado 57 Figura 5 36 Vistas panor micas do corpo da restinga a Final dos ensaios da S rie b Final dos ensaios da Serie 6 rinal dos ensaios da S rie Il nas putas sea ada gaiola do A LDU N 57 Figura 5 36 Perfis do modelo a In cio dos ensaios da S rie b Final dos ensaios da S rie l c Final dos ensaios da Sene sapos na saia ONE Sana SDS Ea Ee SS NS AE 58 Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos NDICE DE QUADROS Quadro 2 1 Tipos de tecelagem dos geot xteis erre rere near er eae ere aaa ene aaa er ana rnranado 5 Quadro 2 2 Caracter sticas do material usado na praia da Fal sia Algarve Fonte Tencate 15 Quadro 3 1 Interven es efectuadas na restinga de Ofir Fonte Polis Litoral Norte iiiies 26 Quadro 4 1 Condi es d
9. t b7 18 psi t bh t saD 4 pA i 1 ia 5 2 P S t n F a o Ja IR ER p E P na os bt am Em o linha de Tenero Metursl a ds Fr SO Figura 5 4 Perfil tipo da restinga Fonte WW 2012 5 3 3 CONCEITO DE SEMELHAN AGrande parte do progresso em Hidr ulica e Mec nica dos Fluidos consequ ncia da experimenta o particularmente em modelos reduzidos Segundo Quintela 2011 dois sistemas dizem se fisicamente semelhantes relativamente a um conjunto de grandezas quando h uma rela o constante entre v rios valores hom logos dessas grandezas nos dois sistemas A semelhan a geom trica a semelhan a de formas e traduz se pela exist ncia de uma rela o constante entre comprimentos hom logos nos dois sistemas A semelhan a cinem tica a semelhan a do movimento e consiste em part culas hom logas descreverem percursos hom logos em tempos proporcionais A semelhan a din mica existe se as rela es entre as componentes vectoriais de todas as for as dos dois sistemas forem constantes Taveira Pinto 2012 Por m a semelhan a din mica perfeita imposs vel de obter sendo por isso necess rio seleccionar as for as dominantes em detrimento das restantes for as que n o ter o tanto significado para o estudo Na situa o de modela o costeira e especificamente no estudo da interac o das ondas com determinadas estruturas o crit rio de semelhan a mais indicado ser o
10. 221 com a designa o de Geossint ticos Algumas normas do CEN s o adoptadas pela ISO e vice versa no mbito do Tratado de Viena Em trabalhos anteriores nomeadamente Carneiro 2009 das Neves 2011 ou Lopes e Pinho Lopes 2010 apresenta se uma vasta lista dessas normas referentes s exig ncias dos geossint ticos em fun o da sua aplica o Nesta sec o da disserta o ser o apenas abordadas algumas das suas propriedades consideradas mais relevantes Ser o tamb m apresentadas algumas obras onde se optou por solu es utilizando este tipo de material 2 2 CARACTER STICAS DO MATERIAL E PROCESSOS DE FABRICO Desvalorizando a exist ncia de geossint ticos de origem natural dada a sua aplicabilidade bastante baixa ser o descritos os materiais e processos de fabrico associados aos geot xteis sint ticos O pl stico a principal mat ria prima dos geossint ticos S o materiais org nicos polim ricos sint ticos formados atrav s de reac es qu micas Carneiro 2009 na sua disserta o fez uma descri o bastante completa de todos os processos qu micos envolvidos na produ o do pol mero pelo que se recomenda a sua leitura no sentido de compreender a sua complexa estrutura molecular Na fabrica o dos pl sticos s o v rios os pol meros utilizados sendo os mais comuns indicados por das Neves 2003 Poli steres PET Polipropileno PP Polietileno PE principalmente Polietileno
11. 31 e 25 metros e Tubo com uma altura til de 1 00 metros ap s enchimento di metro aproximado do tubo de 1 60 m e comprimentos de 13 metros e Tubo com uma altura til de 1 00 metros ap s enchimento di metro aproximado do tubo de 1 60 m e comprimentos de 19 metros O tipo de cilindros utilizados foi o TenCate Geotube8 1000 MB Figura 2 3 constitu do por multifilamentos de polipropileno tecidos cujas propriedades se apresentam no quadro 2 2 Os tubos foram cheios no local ap s seu posicionamento na vala de coloca o cujo fundo deve ser 14 Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos perfeitamente regular O enchimento fez se atrav s da bombagem de areias por via h mida utilizando bombas com capacidade para caudal s lido Quadro 2 2 Caracter sticas do Material Usado na Praia da Fal sia Algarve Fonte Tencate Material Base PP Tecido Dimens o das Aberturas 0 60 mm Permeabilidade 813 I min m Gramagem 949 g m For a de trac o m xima Transversal 180 kN m Longitudinal 180 kN m RN NENE RICA WU Figura 2 9 Coloca o dos Geotube Fonte Tencate Portugal O conjunto de fotografias apresentadas na figura 2 4 tiradas 6 meses ap s a conclus o da obra demonstram que os resultados foram satisfat rios e que o impacte visual uma das principais preocupa es em obras deste tipo nulo No entanto j foi realizada pelo menos uma oper
12. 8 m ZH e Talude do lado do mar com declive de 1V 2H e do lado do rio com 1V 2H e 1V 1 5H 36 Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos e A implanta o do refor o efectuada de forma a ligar o corpo actual da restinga ao banco de areia que se situa a norte do mesmo de forma a provocar um aumento de velocidades na zona terminal do rio C vado contribuindo desta forma para um menor assoreamento nesta zona e Largura de coroamento m nima de 50 m e De forma a conter as areias utilizadas no refor o por um per odo de tempo maior e conforme requerido pelo Caderno de Encargos previu se a coloca o de geocilindros com um di metro de 5 m na base do refor o da seguinte forma No talude do lado do mar coloca o de tr s fiadas de geocilindros at cota 9 1 m ZH sendo as fiadas desencontradas em planta No talude do lado do rio coloca o de duas fiadas de geocilindros at cota 6 4 m ZH Os geocilindros da fiada inferior cont m uma protec o de p de talude do lado do mar rio constitu da por uma tela de geot xtil que liga o geocilindro da fiada inferior a um geocilindro com 5 m de di metro Os geocilindros colocados do lado do rio C vado ser o cobertos com areia de modo a n o introduzir elementos artificiais na paisagem da marginal de Esposende No enraizamento do refor o ser adoptada uma cota de coroamento de 9 5 m ZH
13. Albufeira Algarve O Pine Cliffs Resort um empreendimento luxuoso localizado em Albufeira Algarve no sul de Portugal sendo a praia adjacente um dos seus atractivos tur sticos Tal como vem acontecendo em diversas praias portuguesas tamb m esta praia sofre com o avan o do mar e consequente eros o da praia havendo uma redu o consider vel do seu areal ao longo dos anos Neste local em espec fico o mar avan ou de tal forma que atingiu o bar de praia levando a areia que lhe servia de apoio Assim foi necess rio tomar medidas n o s por motivos de seguran a mas tamb m para evitar o desaparecimento da praia A solu o encontrada consistiu na constru o de uma estrutura de protec o em cilindros fabricados com materiais geossint ticos com o objectivo de provocar uma reten o frontal para que se mantenha uma plataforma de areal com equipamentos balneares A estrutura foi concebida de modo a aguentar as solicita es mar timas j que est sujeita ac o directa da ondula o Figura 2 8 Planta do projecto de protec o e refor o da praia da Fal sia Fonte Tencate Portugal Na figura 2 2 encontra se a planta associada obra referida onde se podem ver duas zonas distintas uma extens o de praia de 125 metros e uma zona de protec o ao bar de praia Foram utilizados 3 tipos de tubos e Tubo com uma altura til de 2 00 metros ap s enchimento di metro aproximado do tubo de 3 25 m e comprimentos de
14. Confinada por Cilindros de Geossint ticos 3 3 Caso de Estudo Restinga de Ofir 3 1 INTRODU O A cidade de Esposende situa se a sensivelmente 50 km a norte do Porto na zona litoral e faz parte distrito de Braga 4740 Esposende Dsriugal k Braga t Yy lisboa Guimar es P voa de Varzimt Bougado Figura 3 1 Localiza o da zona de interven o Fonte Google Earth A restinga de Ofir est localizada a sul da foz do rio C vado tem 2100 m de comprimento e uma largura vari vel As suas praias arenosas s o limitadas por arribas talhadas na duna frontal Atr s da restinga fica situada a cidade de Esposende pelo que esta funciona como uma protec o natural ao avan o do mar Em condi es de tempestade especialmente quando associadas a mar s vivas o mar galga a restinga podendo mesmo provocar uma rotura nas suas reas mais fr geis ou destruir lhe a extremidade Norte Esta situa o aliada aos fen menos de eros o que se t m vindo a agravar nos 21 Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos ltimos anos alerta para o facto de ser imperativo proceder a interven es que protejam a orla costeira e neste sentido que se insere esta disserta o A regi o incluindo as diversas praias e dunas est abrangida pelo programa Polis Litoral Norte Opera o Integrada de Requalifica o e Valoriza o do Litoral Norte
15. Do lado exposto no corpo da restinga o geot xtil construtivo ficou a descoberto 54 Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos Figura 5 33 Vista geral sobre a restinga no final dos ensaios da S rie III 5 5 4 AN LISE GLOBAL DE RESULTADOS importante ter em conta o car cter acima de tudo comparativo e qualitativo dos testes em modelo f sico efectuados O principal objectivo dos trabalhos efectuados foi o de ensaiar sob a ac o de agita o mar tima em condi es m dias a fortes na maior escala poss vel a solu o desenvolvida pela WW 2012 prop ndo lhe melhoramentos e tamb m comparando a situa o n o protegida 59 Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos De uma maneira geral em todos os ensaios em que a restinga foi protegida com os cilindros de geossint ticos verificou se o deslocamento dos cilindros de base Tal ocorr ncia aponta para a vantagem de efectuar uma liga o entre este e os restantes cilindros de modo a manter a integridade da estrutura Quando aconteciam galgamentos a gua escoou por duas zonas principais e pelo lado abrigado e n o protegido transportando consigo os sedimentos do corpo da restinga para o lado abrigado que se depositavam nesse local e pelo alinhamento das juntas formando fossas de eros o no corpo da restinga Perante a primeira s
16. Figura C 36 Lado exposto da restinga no final do ensaio final do ensaio 21 VERS O PARA DISCUSS O Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos 22 Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos Ensaio 3 S rie Il C 38 Forma o do talude de eros o a ne gt Ea RS L Figura C 39 Aprisionamento de gua Figura C 40 Zona do enraizamento da galgada na zona da cabe a restinga EA Ca Figura C 41 Deslocamento do cilindro com Figura C 42 Vista geral sobre a restinga na cota mais elevada junto ao enraizamento parte final dos ensaios 23 VERS O PARA DISCUSS O Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos 24 Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos Ensaio 1 S rie III Figura C 43 Vista geral do modelo f sico antes do in cio dos ensaios Figura C 45 Zona da cabe a da restinga Figura C 46 Zona da cabe a da restinga do durante o ensaio Difrac o lado exposto Figura C 47 Vista em perfil da restinga do Figura C 48 Sec o transversal da restinga lado exposto Talude de eros o do lado exposto no final do ensaio 25 VERS O PARA DISCUSS O Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga
17. a utiliza o de materiais leves resulta em acelera es inferiores das part culas e por isso taxas de transporte inferiores e cria o de zonas de acumula o de part culas exageradas e o comprimento relativo dos sedimentos uma vez que o tamanho dos sedimentos quando n o reproduzido de acordo com a escala geom trica as for as requeridas para o seu movimento exagerado Assim sendo h que ter que conta que os resultados dos ensaios apresentam diferen as em rela o ao que aconteceria em prot tipo 58 Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos 6 6 Conclus es e Desenvolvimentos Futuros 6 1 CONCLUS ES O principal prop sito desta disserta o foi de facto o estudo do comportamento de uma solu o inovadora para a conten o de uma restinga muito m vel tendo como base a solu o projectada proposta pela WW 2012 para a restinga de Ofir com cilindros de geossint ticos Apesar do uso deste tipo de t cnicas ter vindo a aumentar continuamente de uma maneira geral nos mais diversos campos da Engenharia Civil ainda s o muitas as desconfian as em rela o sua aplica o em obras de protec o costeira Tal facto aponta para a necessidade de serem efectuados mais estudos deste tipo de modo a reduzir as incertezas e os receios que ainda lhe est o associados Nesse sentido este trabalho foi mais um passo em frente nesta rea No estudo em mo
18. adjacente absorvendo e distribuindo as tens es e 12 Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos deforma es transmitidas O geossint tico poder ser colocado superf cie de forma a proteger determinado material de ac es exteriores ou entre dois materiais protegendo os mutuamente das ac es que um posso exercer sobre o outro 2 2 2 6 Nota final Como j foi referido a caracteriza o das caracter sticas dos geot xteis bem como os seus principais mecanismos de degrada o ainda n o consensual devido ao facto de as solu es de engenharia que utilizam este tipo de produtos serem recentes Assim sendo cabe aos projectistas assumirem para si a responsabilidade t cnica do projecto devendo estes sentirem se livres para determinar o que relevante tecnicamente como os par metros de projecto devem ser obtidos e os controlos devem ser efectuados Naturalmente haver uma rela o entre as propriedades de cada tipo de produto geossint tico e a fun o a que se destina No cap tulo espec fico da Engenharia Costeira a selec o do geossint tico mais conveniente resulta de um exerc cio de pondera o onde devem ser tidos em conta todos os condicionalismos associados ao local da implanta o no sentido de definir quais as caracter sticas mais importantes para que as fun es a que se destinam sejam desempenhadas com sucesso 2 3 APLICA O EM ENG
19. de Alta Densidade PEAD Polietileno de Baixa Densidade PEBD e Poliamidas PA Polivin lico de Cloro PVC Associadas a cada um dos pol meros constituintes dos pl sticos est o diferentes propriedades f sicas e mec nicas Estudos demonstraram que o poli ster o pol mero mais resistente e menos deform vel logo seguido das poliamidas O polipropileno e polietileno de alta densidade apresentam caracter sticas id nticas de resist ncia e deforma o enquanto o polivin lico de cloro o pol mero menos resistente e mais deform vel Tamb m foi constatado que os poli steres s o os que evidenciam melhor comportamento ao longo do tempo e que os polipropilenos e os polietilenos mostraram boa resist ncia aos cidos org nicos As propriedades finais do geossint tico est o directamente relacionadas com a composi o qu mica e a estrutura do pol mero As poliefinas que englobam os pol meros polietileno e polipropileno s o facilmente inflam veis apresentando grande deforma o na ruptura e baixa resist ncia flu ncia Os poli steres possuem elevado m dulo de elasticidade e apresentam baixa susceptibilidade flu ncia Os pol meros sint ticos s o produzidos atrav s de rea es qu micas denominadas polimeriza es A polimeriza o pode ocorrer de variadas formas mas de uma forma geral tais reac es consistem na liga o qu mica repetitiva de mol culas individuais os mon meros constitu dos por tomos d
20. de Froude uma vez que a gravidade no modelo e no prot tipo a mesma e s o as for as grav ticas o factor determinante no movimento do flu do sendo as escalas dos modelos estabelecida de acordo com a lei hom nima 3 Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos Fr 5 1 onde U a velocidade g a acelera o da gravidade e L o comprimento A igualdade de Froude permite determinar a escala de tempos velocidades e outras grandezas em fun o da escala de comprimentos No contexto da tese apenas ser relevante indicar a escala de tempos Eq 5 2 associada a este crit rio de semelhan a At Al 2 5 2 5 3 4 MORFOLOGIA DO MODELO Tendo como base o perfil tipo da restinga trapezoidal fornecido pela WW 2012 procurou se a modela o f sica de uma restinga que respeitasse essa mesma forma tendo em conta uma escala adequada para implanta o no tanque A partida os materiais que iriam ser utilizados no modelo seriam areia e os 20 cilindros de geossint ticos com um di metro de 15 cm dispon veis no LH Estes cilindros t m um comprimento de 2 10 m Para a defini o da escala comparou se o di metro te rico dos cilindros previstos para a obra escala real 5 m com o di metro dos cilindros j existentes 15 cm A partir desta rela o fixou se a escala geom trica em 1 33 e foi poss vel calcular a escala de tempos indicada no quadro 5 2
21. m de largura e 0 825 m de altura cheios com a areia dispon vel no local e dispostos em 8 camadas A estrutura foi coberta com uma camada de 1 m de areia Dest extilo wrap SAND PROTECTION LAYER 1 5 overi ap Figura 2 12 Sec o transversal do refor o dunar em colch es de areia embrulhados em geot xteis Fonte Antunes do Carmo et al 2009 Por m as for as hidrodin micas associadas ao Inverno seguinte afectaram a duna conduzindo abertura de algumas das camadas e consequente perda de areia Para al m disso as duas primeiras 16 Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos camadas de colch es ficaram expostas Para combater esta situa o em Julho 2008 foram colocados na zona frontal da duna cilindros de 20 m de comprimento e 1 6 m de di metro tal como ilustrado na figura 2 12 Figura 2 13 Sec o transversal da solu o final colch es de areia e cilindros de geossint ticos Fonte Antunes do Carmo et al 2009 Apesar desta ltima solu o ter demonstrado um bom comportamento em Dezembro de 2008 as tempestades provocaram uma grande eros o na praia deixando os cilindros completamente expostos tendo havido necessidade de proceder a obras de repara o Tal facto relembra o car cter imprevis vel deste tipo de solu es ainda pouco conhecidas mas em constante desenvolvimento Ainda assim de uma maneira geral a estrutura apresenta
22. nico A representa o desse Intervalo assemelha se utilizada para representar a forma granulom trica de um solo O intervalo varia de 0 06 a 0 15 mm para os geot xteis n o tecidos e de 0 05 a 1 50 mm para os geot xteis tecidos Permissividade Quando o geot xtil trabalha como um elemento de filtro necess rio conhecer sua permeabilidade na direc o normal ao plano do geossint tico A permeabilidade de um material poroso submetido a um fluxo laminar definida pela lei de Darcy Eq 2 1 Onde K o coeficiente de permeabilidade Q o caudal que passa atrav s de um material de rea A por um comprimento L e cuja resist ncia ao fluxo laminar provoca uma perda de carga total igual a AH Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos A permissividade hidr ulica y expressa em s definida por Pode obter se a permeabilidade normal a uma manta t xtil de espessura t atrav s da express o kn Yat 2 3 A permissividade depende da distribui o e dimens o das aberturas e normalmente apresente valores 1 A 1 fo entre os 0 05 e 0 5 s em geot xteis tecidos e entre 0 2 e 2 5 s para os n o tecidos Transmissividade A transmissividade de um geot xtil indica a capacidade que este possui de conduzir gua no seu pr prio plano Considerando uma situa o de fluxo laminar da lei de Darcy Eq 2 4 temos Q 2 04 Onde k representa a
23. o Figura 2 1 Principais Fun es dos Geoss nt ticos Fonte Ipetex com Neste cap tulo ser feita refer ncia s principais caracter sticas dos materiais geossint ticos e aos processos de fabrico O desenvolvimento dos ensaios de caracteriza o destes materiais recente mas tal como em qualquer tipo de actividade existem organismos de normaliza o nacionais europeus e internacionais No CEN Comiss o Europeia de Normaliza o a normaliza o na rea dos geossint ticos tratada pela comiss o t cnica TC 189 CEN TC 189 esta comiss o foi criada em 1989 sendo designada desde dezembro de 1999 por Geossint ticos em substitui o da anterior designa o Geot xteis e produtos relacionados O objectivo do CEN TC 189 o desenvolvimento de normas de exig ncias dos geossint ticos para as v rias aplica es espec ficas de ensaios para quantificar as propriedades especificadas nas normas das exig ncias com termos defini es e Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos s mbolos relativos aos geossint ticos com recomenda es para a selec o para aplica es e para ensaios de geossint ticos Entre os organismos de normaliza o internacionais inclui se a ISO Organiza o Internacional de Normaliza o A ISO consiste numa rede de organismos de normaliza o nacionais de 148 pa ses os geossint ticos s o tratados na TC
24. restinga Na cabe a tamb m houve forma o de uma arriba de eros o com forma assim trica sendo mais acentuada do lado exposto Do lado abrigado n o houve nada a registar Figura 5 29 Vista panor mica sobre a restinga durante o 1 ensaio da S rie III 5 5 3 2 Hs 2 m e Tp 10 s Verificou se a forma o de micro dunas em toda a extens o A arriba de eros o formada no primeiro ensaio desapareceu formando se outra arriba mais recuada e mais suave Ocorreu galgamento total 53 Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos apenas no ter o mais pr ximo do enraizamento sendo que nos outros dois ter os ocorreu galgamento parcial Constatou se que a areia erodida se acumulou junto cabe a do lado abrigado formando se uma zona emersa assim trica e com a extremidade voltada para o canal Figura 5 30 Vista panor mica sobre a restinga durante o 2 ensaio da S rie Ill cabe a Figura 5 31 Vista panor mica sobre a restinga durante o 2 ensaio da S rie III enraizamento 5 5 3 3 Hs 3 5 me Tp 12 s Assistiram se a situa es de galgamento frequente e generalizado com forma o de ravinamentos do lado abrigado associados ao fluxo galgado A cabe a da restinga sofreu uma grande deforma o e do coroamento inicial s permanece um pequeno alinhamento no centro do corpo da restinga Houve um grande recuo da arriba e suaviza o do talude
25. s de um m dulo de monitoriza o e do software HR Wave Data O seu funcionamento consiste na medi o de corrente que atravessa um par de fios em a o inoxid vel os quais comp em as sondas Estes funcionam como um condensador e a sua diferen a de potencial proporcional profundidade de imers o Para al m do processamento de dados o software possui uma rotina para calibra o das sondas que consiste na obten o de uma recta por ajuste linear e que relaciona os valores da profundidade de imers o das sondas com as medi es das respectivas voltagens A calibra o das sondas um processo minucioso e moroso que deve ser efectuado antes do in cio da s rie de ensaios quando n o existir qualquer agita o no tanque 5 2 4 CILINDROS DE GEOSSINT TICOS Antes do in cio do trabalho experimental j existiam cilindros geossint ticos no LH utilizados em estudos anteriores Existiam 20 geocilindros todos com o mesmo comprimento e di metro 2 10 m e 0 15 m respectivamente e foi a partir destes que se come ou a projectar o modelo Por m as caracter sticas do modelo exigiam o uso de 4 cilindros com o mesmo di metro mas com 1 60 m de comprimento pelo que se procedeu ao corte dos cilindros existentes Para colmatar esta perda optou se por encher 2 cilindros de 0 16 m de di metro e 2 75 m de comprimento Todos os cilindros foram cedidos pela GEOSIN E de salientar que os cilindros possuem um determinado di metro te rico mas q
26. s o 1 ensaio da S rie II 50 Figura 5 23 Estado da restinga ap s o final dos ensaios da S rie Il a pormenor da junta localizada na cabe a do lado exposto b vista geral sobre o lado exposto e eeeeeeeererenereereneeraeanmo 51 Figura 5 24 Estado da restinga ap s o final dos ensaios da S rie Il a pormenor da junta na zona interm dia do lado exposto b pormenor do ravinamento do lado abrigado eres 51 Figura 5 25 Estado da restinga durante o ltimo ensaio da S rie Il ajpormenor da junta localizada na cabe a do lado exposto b pormenor da junta da zona interm dia do lado exposto 52 Figura 5 26 Estado da restinga ap s o final dos ensaios da S rie Il a vista geral sobre o lado exposto b assoreamento do lado abrigado errar eae a aE ea aaa ere nan EEEE 52 Figura 5 27 Estado da restinga ap s o final dos ensaios da S rie Il Pormenor do deslocamento do cilindro de pase doado aDigadO senario Ras sr ondas jonas nad and ion aca gua A gd es ed 52 Figura 5 28 Vista geral da restinga durante o 1 ensaio da S rie II eee 53 Figura 5 29 Vista panor mica sobre a restinga durante o 1 ensaio da S rie IIL 53 Figura 5 30 Vista panor mica sobre a restinga durante o 2 ensaio da S rie III cabe a 54 Figura 5 31 Vista panor mica sobre a restinga durante o 2 ensaio da S
27. transmissividade transversal Reescrevendo esta equa o em fun o da espessura t do geot xtil temos 2 as F 2 5 Sendo que a transmissividade hidr ulica definida pela rela o Eq 2 6 0 2 6 Q AH Assim p t 2T E de salientar que a interac o solo geot xtil pode ter grande influ ncia sobre a transmissividade hidr ulica do sistema Portanto al m dos ensaios de caracteriza o do geot xtil devem ser realizados ensaios de desempenho considerando o conjunto Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos PPRS Propriedades Mec nicas Em praticamente todos os tipos de aplica es geot cnicas os geossint ticos est o sujeitos a solicita es mec nicas seja na fase de instala o e constru o seja durante a vida til da obra Durante a fase de instala o as principais propriedades associadas s solicita es mec nicas s o resist ncia tra o ao pun oamento e ao atrito na interface solo geossint tico Durante a vida til destacam se a resist ncia s radica es ultravioleta ac es da temperatura oxida o e a agentes qu micos Comportamento trac o O comportamento de um geossint tico em solicita es de tra o depende de v rios factores tais como tipo de pol mero constituinte estrutura processo de fabrica o entre outros A resposta dos geossint ticos quando sujeitos tra o caract
28. 2011 24 WW Consultores de Hidr ulica e Obras Mar timas S A Manuten o e Refor o do Cord o Dunar da Restinga de Ofir 2012 25 http www 1gsbrasil org br Maio 2013 26 http www explicatorium com quimica Polimeros php Junho 2013 27 https pt wikipedia org wiki GeossintYC3 AYtico Junho 2013 64 Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos ANEXO CARTA GEOMORFOL FICA DA REGI O DE ESPOSENDE VERS O PARA DISCUSS O Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos LEGENDA GEOFORMAS E DEP SITOS SEDIMENTARES ASSOCIADOS CRONOLOGA oas Pres com mrumila es de sermos com afiyamentos rochosos Dura tonta Dunas estes unii o e duras mederi Arce com Sep sr os ingunares Iotocdrucos forma o de Agequimra TEI0L1C e 309250 amas EM rea com dunas que cobrem os dep sitos aanren hocem Aeta com dep sios pissoctrecos toma o de Capbes SBICOL SEIO ELLHGLE HO eras OLL 20071 PLATAFORMA BAIXA gt 10 000 ANOS Platalcma manha o gaai co base de a uma amiba 10 54 mas amiga J PLISTOCENCO RECINTE MOLOZ NICO lt 10 GOO anos PATASORMA Arriba scius em recuo socber seio na dura frortal Galgarmsento So ma Bow Arba morta Ruptura de pendor entre a plataforma aka
29. 6 13 Mattos Vidal D Geot xtil Propriedades e Ensaios Manual T cnico 43 p ginas Geossint ticos Bidim 14 Pinho Lopes M Lopes M L 2010 4 durabilidade dos geossint ticos Porto Portugal FEUP edi es 294p 15 Quintela A Hidr ulica Funda o Calouste Gulbenkian 12 Edi o 2011 16 Sherchff D Geosynthetics in coastal Applications Protection Filtration and Placement Issues GEOfabrics Limited United Kingdom 17 Rosa Santos P An lise da Interac o de Navios com Dispositivos de Acostagem e Amarra o Estudo em Modelo F sico do Posto A do Terminal de Petroleiros do Porto de Leix es Disserta o de Doutoramento FEUP 2010 18 Silva R Avalia o Experimental e Num rica de Par metros Associados a Modelos de Evolu o de Linha de Costa Disserta o de Doutoramento FEUP 2010 19 Sousa F Estudo de Solu es de Enraizamento de Espor es Disserta o de Mestrado FEUP 2012 63 Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos 20 Taveira Pinto F 2012 Modela o F sica Slides da Disciplina de Trabalhos Mar timos 2 FEUP 21 V rios Autores Refor o de Solos Manual T cnico 168 p ginas Maccaferri Brasil 2009 22 V rios Autores An Introduction to Geosynthetics 8 p ginas GEOfabrics Limited United Kingdom 23 Veloso Gomes F et al Relat rio sobre a Restinga de Ofir Esposende
30. Antunes do Carmo J et al Rehabilitation of a Geotextile Reinforced Sand Dune 5 p ginas Journal of Coastal Research Special Issue 56 2009 4 Bathrust R J Classifica o de Geossint ticos 2 p ginas International Geosynthetics Society 5 Bathrust R J Geossynthetics Functions 2 p ginas International Geosynthetics Society 6 Bueno B Geossint ticos Propriedades Especifica es e Ensaios Escola de Engenharia de S o Carlos 7 Carneiro J Durabilidade de Materiais Geossint ticos em Estruturas de Car cter Ambiental A Import ncia da Incorpora o de Aditivos Qu micos Disserta o de Doutoramento FEUP 2009 8 Coelho C 2011 Riscos de Exposi o de Frentes Urbanas para Diferentes Interven es de Defesa Costeira Disserta o de Doutoramento Universidade de Aveiro 2005 9 das Neves L Geossint ticos e Geossistemas em Engenharia Costeira Disserta o de Mestrado FEUP 2003 10 das Neves L Experimental Stability Analysis of Geotextile Encapsulated Sand Systems Under Wave Loading Disserta o de Doutoramento FEUP 2011 11 das Neves L Flu ncia de Geot xteis Disserta o de Mestrado Escola de Engenharia de S o Carlos da Universidade de S o Paulo 1999 12 Loureiro E Indicadores Geomorfol gicos e Sedimentol gicos na Avalia o da Tend ncia Evolutiva da Zona Costeira Aplica o ao concelho de Esposende Disserta o de Doutoramento Universidade do Minho 200
31. ENHARIA COSTEIRA 2 3 1 REFOR O DE DUNAS E PRAIAS As dunas que margeiam a paisagem costeira servem a um prop sito pr tico de valor inestim vel Elas agem como uma barreira resiliente s for as destrutivas das ondas e do vento protegendo aglomerados populacionais e outras estruturas localizadas na sua envolvente As praias e as dunas s o partes integrantes de um ciclo din mico no qual a areia constantemente trocada Absorvem o impacto de tempestades de alta energia impedindo ou atrasando a intrus o de guas em zonas do interior Praias e as dunas s o partes integrantes de um ciclo din mico no qual areia constantemente trocadas Durante tempestades muito energ ticas as ondas mobilizam a areia promovendo o colapso da duna em direc o ao mar Por outro lado climas de agita o mais brandos provocam o transporte das areias para o corpo das dunas fazendo com que estas se reconstruam novamente Assim pode dizer se que as dunas constituem a defesa mais eficiente e menos dispendiosa contra a eros o costeira No entanto a perda de vegeta o que ret m e mant m a areia torna as dunas e a praia mais suscept veis eros o e lica e h drica As actividades humanas tais como a constru o e o pisoteio aumentam exponencialmente essa destrui o da cobertura vegetal e consequentemente perda de areia Assim natural que existam cada vez maiores preocupa es de manuten o protec o valoriza o e reabilita o dos sis
32. LU O A proposta do grupo de trabalho Veloso Gomes et al 2011 projectada pela WW n o passa apenas pelo combate directo eros o mas sim por todo um programa de interven o que visa valorizar e requalificar o cord o dunar que ao longo dos ltimos anos se tem vindo a degradar Esse programa divide se em 4 tipo de ac es e Interven es de defesa activa do litoral decorrentes de medidas correctivas de eros o de superf cie estabiliza o de arribas alimenta o artificial de praias refor o de cotas de zonas baixas amea adas pelas guas refor o de margens para conten o do avan o das guas em zonas sujeitas a influ ncia das mar s O estado em que a restinga se encontra com cotas bastante baixas implica a alimenta o artificial do seu corpo na medida em que est constantemente exposto a ac o da agita o mar tima Tamb m est previsto a mobiliza o de 16 000 m de areias para alimenta o das praias a sul para combate ao fen meno erosivo e A es de transposi o de sedimentos em barras de restabelecimento da adu o de sedimentos costa e de optimiza o do equil brio hidrodin mico Est o previstos trabalhos de remo o de areias da zona do estu rio do C vado cuja navegabilidade tem vindo a ser amea ada O destino da areia dragada ser o corpo da restinga e Protec o e recupera o de sistemas dunares a interven o em causa consiste essencialmente na recupera o de um sistema d
33. M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos 26 Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos Ensaio 2 S rie III Vista panor mica sobre a Figura C 50 Vista geral do corpo da restinga restinga durante o ensaio Figura C 51 Talude de eros o mais suave do Figura C 52 Assimetria do corpo da lado exposto restinga provocada pela agita o f Figura C 53 Ravinamentos no corpo da Figura C 54 Sec o transversal da restinga restinga associados a galgamentos no final do ensaio 27 VERS O PARA DISCUSS O Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos 28 Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos Ensaio 3 S rie III Figura C 56 Assimetria mais acentuada do corpo da restinga Figura C 57 Grandes altera es face Figura C 58 Sec o transversal da restinga configura o inicial da restinga no final dos ensaios E AY SP ERA e F Yir Figura C 60 Configura o final da restinga Figura C 59 Configura o final da 4 29 VERS O PARA DISCUSS O
34. RIMENTAL iussasassaseanaseaneseanoananeanasoanasoanasoanoanaseaeasoanaaeanaanano 41 5 4 1 Constru o do Modelo e eeeereerera ae ererenaa an eerecan ane rreeaaa acena naa aa errennna 41 5 4 2 Programa de ENSAIOS us sds adendo a e Ei io OU Coma id a E 44 Dios RESULTADOS OBTIDOS aaa sassi slash dass DiGb Oca e iE salas arsias dE 47 55l Restinga Protegida com Cilindros de Geossint ticos S rie l s ii 47 Dida Restinga Protegida com Cilindros de Geossint ticos com refor o nas juntas S rie II 49 5 5 8 Restinga sem Protec o Serie III e eereeeeeeerrera nar erreea ear errenaaaaena 53 5 5 4 An lise Global de Resultados e eerrreea aeee arerraaaaaa nana erraaaaaaanaaaanenana 55 5 5 5 Nota Final Considera es acerca de modelos de fundos m veis 58 6 CONCLUS ES E DESENVOLVIMENTOS FUTUROS D9 Ole ICONCLUS ES csiicn n a 59 6 2 DESENVOLVIMENTOS FUTUROS sussa assadas isso a e RT E 60 viii Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos NDICE DE FIGURAS Figura 2 1 Principais Fun es dos Geossint ticos e eeree e eeeerrerreeen aeee rreeeaaa aan eererenando 3 Figura 212 Geo e massas a iodo e pda Ss Us ido en Ss tada Sn E o do piada E 7 Fgura 2 s Gec gre N a a a E a a a a sda gds aferir aa eine 7 Fona 24 Geo Manta ena a a a a a EES 7 Figu
35. SIONAMENTO nssnssnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 29 4 1 DIMENSIONAMENTO DOS GEOCILINDROS ASPECTOS GERAIS eeeeeeeeeeeeenes 29 4 2 DIMENSIONAMENTO DOS GEOCILINDROS RESTINGA DE FIR s o osso osso 31 5 TRABALHO EXPERIMENTAL usssssssssssasasasasanananananaes 33 5i ENQUADRAMENTO canes 33 5 2 MATERIAIS E EQUIPAMENTOS UTILIZADOS s ssssssssnnnnnnnnneeeeennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nnaman 33 5 2 1 Tanque dC ondas ad sai ais SE o Ga O Si ni Gb St 33 5 2 2 Sist ma de gera o de ondas usunrassaarabanos inini ge L UNA EEEa ico pesando 33 yii Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos 5 2 3 Sistema de medi o de n veis hidrodin micos eee eeerereenaa 34 5 2 4 Cilindros de geoOSSIN CLICOS essas as eurassaasaa grana asaGo as aa oeii 34 5 32 METODOLOGIA arassia osso ad EE RaD SOR EPEa dos DE nada NES COR OAE GEs COR sRaEs DOSE aos sRsan CEs 35 5 3 1 Condi es hidrodin micas no prot tipo e eeeeeerreeeeeaeereeaa a arereenaa 35 5 3 2 Caracteriza o da solu o proposta s nneeseenneroserrrrerernrrrosrnrrrensnnrrrrsrnrrresrnnrrresrnrerenne 36 Dedo Conceito de Semelhan a sas pas sto das a e a ae 37 5 3 4 Norologiardo MOOSI avisa uia e e E TO pn 38 Dido Condi es Hidrodin micas no Modelo e reeeeeeerreeea es eereeaa aa eereenda 40 5 4 PROCEDIMENTO EXPE
36. Wi e a e N J E Ji T Weme ARA PS E e ate i a i a Rs Ea ir E eco 5 RT 4 Figura B 1 Planta da solu o desenvolvida pela empresa WW 2012 PERFIL 0 0 pepee PWAV 3 49 t30 NF CO Geoedindro Y Geocilindro BMAV OSH AO E e mha de Terreno Estimo nm GG 1 Figura B 2 Perfil tipo da zona exposta da restinga WW 2012 O O dl lo Ao dn J VERS O PARA DISCUSS O Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos ANEXO C REGISTOS FOTOGR FICOS DO TANQUE DE ONDAS VERS O PARA DISCUSS O Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos 10 Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos Constru o do Modelo Figura C 1 Coloca o da brita constituinte Figura C 2 Coloca o da brita constituinte do n cleo da restinga do n cleo da restinga gt i MK i e i Coloca o da areia no corpo da restina igura C 4 Figura C gura C pirn nas rr ad a i Figura C 5 Coloca o dos geocilindros de Figura C 6 Cilindros colocados na sua protec o restinga posi o final 11 VERS O PARA DISCUSS O Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por C
37. a o de problemas na estrutura ao potencial instalador constitui um motivo de orgulho para todos os intervenientes em todo o processo de elabora o desta disserta o 6 2 DESENVOLVIMENTOS FUTUROS Em modela o f sica e neste caso em espec fico h que ter em considera o que se est a proceder a uma simplifica o de um problema real Assim s o associ veis constru o de um modelo alguns efeitos respons veis por ligeiras ou grandes diferen as Pensa se que no futuro far sentido continuar a testar modelos deste tipo mas melhorando o atrav s das seguintes ac es sugeridas e Fazer o levantamento da batimetria da zona estudada No ensaio de modelo f sico utilizado a forma dos fundos m veis foi simplificada para um talude de inclina o constante uma vez que n o foram encontrados dados no projecto sobre esse aspecto Por m na situa o real certamente que a situa o bem diferente pelo que a correcta modela o da batimetria poder introduzir mudan as significativas no tipo de agita o e Continuar a refor ar os pontos problem ticos estudados Foi constatado que apenas procedendo a ligeiras altera es desfasamento de um alinhamento de cilindros e introdu o de geot xtil nas juntas se conseguiram resultados substancialmente melhores o que indica que de facto esses pormenores poder o fazer a diferen a Seria interessante observar o comportamento da estrutura utilizando cilindros de v rio
38. a o de reposicionamento de areias para cobrir os cilindros ap s mar s vivas Figura 2 10 Aspecto final da obra Fonte Tencate Portugal 15 Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos 2 3 2 2 Recupera o do sistema dunar de Leirosa A implanta o de um emiss rio submarino de efluentes industriais de duas empresas produziu altera es na din mica e estrutura do sistema dunar da Leirosa No entanto os efeitos de eros o eram j sentidos neste local devido reten o de sedimentos no porto da Figueira da Foz a norte da zona afectada agravados localmente pelos diversos espor es neste tro o de costa incluindo o da Leirosa Figura 2 11 Situa o em Janeiro de 1998 antes da interven o Fonte Antunes do Carmo et al 2009 Ap s uma tentativa falhada de reconstru o da duna utilizando apenas o movimento de sedimentos a solu o encontrada foi a constru o de uma estrutura de protec o em geossint ticos precedido de ac es de reconstru o da duna utilizando colch es de areia embrulhados em geot xtil reposicionamento de areias e de revegeta o com plantas com caracter sticas de fixa o de areias O refor o e protec o foram aplicados num comprimento total de 120 m ao longo da costa Em Fevereiro de 2005 foram aplicados os colch es de areia t cnica que nunca havia sido aplicada em Portugal cada um com 6 4 m de comprimento 3 2
39. a C 21 Vista geral sobre a restinga do Figura C 22 Perfil da restinga no final do lado da cabe a ensaio zona central Figura C 23 Fossas de eros o na zona das Figura C 24 Perfil da restinga no final do juntas ensaio cilindros do lado exposto 17 VERS O PARA DISCUSS O Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos 18 Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos Ensaio 1 S rie II Figura C 25 Viste geral sobre a restinga no Figura C 26 Pormenor da unia entre o lado in cio dos ensaios exposto e cabe a da restinga Em c 27 Porimonoi do destasam nito da junta Figura C 29 Lado exposto da restinga Figura C 30 Pormenor da junta durante o durante o ensaio ensaio 19 VERS O PARA DISCUSS O Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos 20 Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos Ensaio 2 S rie Il j MA N igis ye ps g Phd E a d o o T E e a A Figura C 31 Pormenor da junta durante o Figura C 32 Acumula o de gua galgada ensaio no coroamento da restinga Figura C 33 Viste geral sobre a restinga no Figura C 34 Ravinamentos do la final do ensaio abrigado Figura C 35 Lado exposto da restinga no
40. a e 94 455 m do canal de navega o WW 2012 Os geocilindros dever o ser feitos de polipropileno ou poli ster e ser do tipo tecido O material ter tamb m que ser resistente degrada o por U V e degrada o qu mica uma vez que os cilindros estar o expostos 3 5 NOTA FINAL Os aspectos relativos ao dimensionamento dos cilindros de geossint ticos bem como morfologia do prot tipo ser o retratados em cap tulos posteriores cap tulo 4 e 5 respectivamente A presente interven o uma ac o piloto no que toca utiliza o de geocilindros numa grande estrutura costeira como substitui o de t cnicas mais pesadas de engenharia Os resultados obtidos na Interven o em projecto ser o essenciais para a an lise da exequibilidade da aplica o deste tipo de sistemas em Portugal e em outros locais do mundo com climas de agita o bastante energ ticos 21 Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos Sendo a solu o desenvolvida pela WW o alvo desta disserta o foi testado o seu comportamento No cap tulo 5 est descrito todo o processo Por m como os ensaios decorreram num tanque de ondas a zona fluvial foi imposs vel de reproduzir e por isso os acontecimentos ocorridos a sotamar da estrutura s o diferentes em rela o realidade 28 4 1 Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossi
41. acordo com o tipo de tecelagem No quadro 2 1 est o indicados e ilustrados os 3 tipos de geot xtil tecido Quadro 2 1 Tipos de tecelagem dos geot xteis Fonte IGS Brasil Tipo de Tecelagem Geot xtil tecido a partir de filamentos nicos monofilamento Geot xtil tecido a partir de filamentos m ltiplos multifilamento Geot xtil tecido a partir de fitas Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos A espessura dos geot xteis tecidos fabricados a partir de mono e multifilamentos varia entre 1 0 mm e 2 0 mm Esta espessura superior dos geot xteis tecidos obtidos a partir de fitas geralmente inferior a 0 5 mm Os geot xteis do tipo n o tecido s o constitu dos por monofilamentos com um arranjo aleat rio dos mesmos Os geot xteis n o tecidos s o fabricados dispondo os componentes aleatoriamente numa trama solta Na fabrica o os filamentos s o espalhados aleatoriamente sobre uma esteira rolante ficando a espessura do produto condicionada velocidade de avan o da esteira Os componentes s o posteriormente ligados obtendo se uma estrutura planar formada pela liga o dos fios ou filamentos por meio de um dos seguintes processos e Processo mec nico utiliza a agulhagem para o entrela amento dos filamentos Os geot xteis ligados por esse processo s o conhecidos como geot xteis n o tecidos agulhados e Processo t rmico a aplica o
42. ade da constru o Os geot xteis nestes casos devem ser colocado entre os v rios n veis da constru o para prevenir a mistura das v rias camadas existentes de materiais permitindo no entanto a passagem de gua atrav s da sua estrutura Assim diminuem se os custos de manuten o 2 2 2 3 Separa o A separa o obt m se com a coloca o de um material geossint tico flex vel entre os materiais de diferente granulometria de modo que a integridade e funcionamento de ambos os materiais possam permanecer intactas ou mesmo ser melhorada A coloca o de geot xteis permite um aumento na resist ncia uma maior estabilidade das camadas e a redu o de espessura das mesmas diminuindo assim os custos de execu o da obra 2 2 2 4 Refor o As propriedades mec nicas dos geot xteis melhoram as propriedades mec nicas do solo Quando os geot xteis desempenham esta fun o importante que exibam resist ncia trac o deformabilidade e flexibilidade apropriadas bem como bom comportamento flu ncia e relaxa o A sua aplica o ajuda a prevenir o desabamento de paredes verticais e taludes de grande inclina o ou no caso da constru o de estruturas sujeitas a grandes cargas o geot xtil actua como agente de absor o e distribui o das mesmas 22 25 Protec o L L Esta fun o obtida quando o geossint tico colocado entre dois materiais com o objectivo de impedir ou minimizar danos no material
43. ais podem sofrer altera es nas propriedades mec nicas ao longo do tempo Mat rias primas tais como o poli ster e a poliamida apresentam baixa susceptibilidade flu ncia enquanto o polipropileno e o polietileno apresentam maior susceptibilidade Danifica o durante a instala o As propriedades mec nicas de interac o entre o solo e o elemento de refor o s o factores importantes para o projecto de estruturas em solo refor ado A danifica o durante a instala o resulta essencialmente de opera es de instala o e manuseamento que podem resultar por exemplo em defeitos locais e ou altera es das propriedades dos geossint ticos Naturalmente este mecanismo de degrada o depender n o s do pol mero constituinte e da estrutura do material mas tamb m das caracter sticas dos materiais adjacentes e da energia de compacta o no caso dos solos Lopes et al 2001 fizeram estudos para aferir a influ ncia da energia de compacta o e do tipo de solo na danifica o durante a instala o Foi conclu do que os solos com dimens o m dia de part culas menor induzem menor danifica o nos geot xteis durante a constru o e que a resist ncia a essa danifica o aumenta com a resist ncia trac o do material geossint tico Degrada o qu mica O contacto com agentes como o oxig nio ies met licos cidos bases e solventes e da gua poder o provocar altera es nas estruturas moleculares dos pol m
44. al sint tico ou pol merico usado em contacto com materiais como solo ou rocha em aplica es de engenharia civil A sua utiliza o emergiu nas ltimas d cadas ao mesmo tempo que o recurso a produtos baseados em fibras naturais l algod o seda foi diminuindo devido sua biodegrabilidade e pouca adaptabilidade aos v rios tipos de aplica es As mat rias primas utilizadas no fabrico dividem se em dois grupos naturais e qu micas no entanto como foi referido as fibras naturais n o apresentam as caracter sticas necess rias pelo que raramente s o utilizadas Por outro lado a natureza sint tica dos produtos torna os pr prios para uso em obras de v rios tipos vi rias hidr ulicas de funda o etc Os geossint ticos v m cada vez mais desempenhando uma ou mais das seguintes fun es refor o filtra o drenagem protec o separa o impermeabiliza o e controle de eros o superficial Figura 2 1 A grande aceita o deste tipo de material deve se sobretudo ao seu baixo custo disponibilidade elevada facilidade de manuseamento e instala o e ao impacte ambiental pouco significativo A aplica o dos geossint ticos no ramo da engenharia civil recente tendo se iniciado na d cada de 60 com o desenvolvimento dos geot xteis tecidos Desde ent o vem apresentando um crescimento cont nuo em especial nos ltimos anos 44 Separa o Filtra o Drenagem Protec o Refor o Impermeabiliza
45. al do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos minha fam lia The man who fears losing has already lost George R R Martin A Game of Thrones Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos AGRADECIMENTOS N o quero deixar de agradecer a v rias pessoas que contribuiram para o desenvolvimento desta tese Aos meus orientadores Professor Fernando Veloso Gomes e Professora Luciana das Neves pelo apoio e paci ncia demonstrados durante a elabora o desta disserta o Ao engenheiro Rui China pelos ensinamentos acerca dos procedimentos laboratoriais Ao Dr Filinto Oliveira da empresa Geosin represtante da Tencate em Portugal pelo interesse demonstrado no projecto e fornecimento de material Ao Sr Lu s Pinto que tornou poss vel a constru o e reconstru o do modelo e a feliz realiza o dos ensaios durante tr s duras e cansativas semanas em regime de contra rel gio Aos meus pais por me terem proporcionado n o s durante a elabora o da disserta o mas tamb m ao longo de todo o curso as melhores condi es e pelo apoio demonstrado em momentos mais dif ceis Queria tamb m deixar o meu agradecimento s entidades SCOURCOAST e GEOPROTECLC Por ltimo aos meus amigos que sempre demonstraram interesse no
46. c o de edifica es com o objectivo de travar a eros o da costa Contudo estas obras apenas transferiram os efeitos para as praias adjacentes As praias mar timas da restinga s o intersectadas por um espor o curvo com 250 m de comprimento localizado na sua parte interm dia Embora muito expostas ac o da ondula o de NW os afloramentos rochosos denominados por Cavalos de F o e outros provocam refrac o e difrac o das ondas contribuindo para uma diminui o da sua energia na chegada praia principalmente durante os temporais de SW Mesmo assim durante a ltima d cada a orla costeira teve uma taxa de recuo superior a 3 metros por ano Al m das mudan as morfol gicas peri dicas as praias mostram uma crescente eros o localizada Considerando a exposi o aos perigos naturais mais especificamente eros o costeira e aos galgamentos do mar toda esta zona costeira apresenta um grau de risco elevado Nas praias arenosas a sul da foz do C vado registaram se os valores mais elevados do d fice sedimentar As perdas foram mais acentuadas na praia de Ofir 163 m m ano entre 2002 e 2004 e na extremidade norte da restinga 135 m m ano entre 2001 e 2004 Quanto ao d fice registado na extremidade da restinga est possivelmente relacionado com a exist ncia da invers o da deriva 22 Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos sedimentar de sul para nort
47. cimento do corpo da restinga a perda de sedimentos principalmente na sua extremidade bem como a sua migra o para Este e consequente estreitamento do canal 24 Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos Fontes INAG e Google Earth Figura 3 3 Evolu o do corpo da restinga 25 Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos O quadro 3 1 sintetiza a informa o acerca das Interven es efectuadas na restinga desde 1994 Quadro 3 1 Interven es efectuadas na Restinga de Ofir Fonte WW 2012 Ano Interven o Custo sem IVA Observa es Empreitada motivada pelo rompimento da restinga no 1994 105 000 m 344 456 Inverno de 1993 Cota da restinga aumentada para 9 m Coloca o da Restinga cota 10 5 m ZH 2001 15 000 m 116 427 z Refor o da extremidade da restinga em 225 m 6 0 m ZH Refor o da margem direita da restinga ao longo de 200 m 1998 300 ha 14 915 2006 112 000 m 660 000 Da an lise do quadro pode concluir se que o intervalo de tempo entre interven es inferior a 5 anos e que foi gasto em m dia 70 000 por ano na manuten o da restinga Este facto refor a a ideia de que necess rio proceder a uma interven o mais fi vel e duradoura no sentido de evitar o gasto de dinheiros p blicos em solu es de recurso 3 4 PROPOSTA DE SO
48. de calor fornece coes o ao conjunto com a fus o dos elementos nos seus pontos de contacto obtendo os chamados geot xteis n o tecidos termo ligados ou termo soldados Estes geot xteis s o relativamente finos variando a sua espessura entre 0 5 mm e 1 0 mm e Processo qu mico fornece uma liga o adicional pela aplica o de uma resina acr lica Neste caso os produtos obtidos s o denominados geot xteis n o tecidos ligados quimicamente Usualmente o processo qu mico sucede a agulhagem A sua espessura varia entre 0 5 e 3 mm O ramo dos geossint ticos esta em constante evolu o e hoje em dia poss vel encontrar n o s geot xteis na sua forma simples mas tamb m uma vasta gama de produtos compostos Actualmente os mais usuais s o e Geogrelhas possuem estrutura em forma de grelha com malha rectangular ou quadrada e o seu uso predominantemente estrutural como refor o de estruturas de solo e Geomantas t m estrutura tridimensional ou seja a espessura relativamente grande ao contr rio dos geot xteis e apresentam cerca de 90 de vazios na sua estrutura A sua principal aplica o a protec o superficial do solo contra a eros o Devido a sua forma de aplica o as geomantas s o confeccionadas com materiais com grande resist ncia s intemp ries e fotodegrada o e Geocompostos s o os produtos compostos por dois ou mais geossint ticos O mais comum fabricado com duas camadas de geot xti
49. de vazante contribuindo para a ruptura da restinga Ap s o enchimento artificial 2001 2002 da extremidade da restinga com areia dragada do estu rio durante o inverno de 2005 2006 as condi es de forte agita o mar tima associados a uma tempestade com direc o de WSW provocaram nova ruptura na zona norte da restinga Esta ocorr ncia correspondeu ao culminar de um processo erosivo gradual que a restinga vinha a apresentar desde 2003 A difrac o das ondas ao contornarem a extremidade da restinga propaga se rapidamente para sul erodindo a face fluvial da restinga Esta ac o erosiva das ondas durante a enchente potenciada pela intensa reflex o das ondas incidentes no molhe de protec o do C vado paralelo restinga A ac o conjunta das correntes de mar e da ondula o verificada durante o ciclo de mar aumenta a eros o da face fluvial da restinga enquanto a face oce nica com declive bastante reduzido torna a mais vulner vel aos galgamentos oce nicos principalmente em situa es de forte agita o mar tima coincidentes com mar s vivas e ou cheias como aconteceu durante os invernos de 2001 2002 e 2005 2006 respectivamente Actualmente a extremidade Norte da restinga de Ofir apresenta cotas bastante baixas Desde a ltima alimenta o artificial 2006 j se perdeu quase todo o material da alimenta o na extremidade norte da restinga conduzindo a que a barreira para a entrada da agita o mar tima na margina
50. delo f sico descrito no cap tulo 5 procurou se representar uma parte da restinga considerando um tro o que compreendesse a zona da extremidade visto que a zona que apresenta maiores modifica es ao longo das ltimas d cadas e por isso motiva maiores preocupa es Foram efectuadas tr s s ries de tr s ensaios em duas delas foi aplicado o refor o e na ltima n o O clima de agita o gerado foi assumido como t pico da costa litoral norte portuguesa Hs 1 5 3 5 m e Tp 8 12 s Das duas primeiras s ries de ensaios pode concluir se e Os cilindros de base t m tend ncia a destacar se da restante estrutura o que aponta para a necessidade de ser efectuada uma liga o entre este e os restantes e Os galgamentos s o inevit veis na medida em que a cota de implanta o do projecto assim o permite por raz es paisag sticas Na situa o de galgamentos o caudal galgado escoa se principalmente pela zona das juntas provocando eros es localizadas ou pelo lado abrigado e n o protegido transportando consigo os sedimentos do corpo da restinga para o lado abrigado que se depositavam nesse local e As altera es efectuadas no alinhamento das juntas introduziram grandes melhorias no comportamento da estrutura Apenas desfasando um dos alinhamentos do cilindro e aplicando um pouco de tela de geot xtil nestas zonas problem ticas conseguiu se uma mitiga o dos efeitos erosivos localizados Da terceira s rie de ensaios a conc
51. do material maioritariamente na sua resist ncia e extens o Note se que a presen a de aditivos na composi o dos pl sticos fundamental para as quest es de durabilidade dado que na presen a deles os efeitos degradantes poder o ser minimizados Os principais mecanismos de degrada o dos geotexteis s o a degrada o t rmica a degrada o por flu ncia a degrada o qu mica a degrada o por efeito dos agentes atmosf ricos e a danifica o durante a instala o Degrada o t rmica O aumento da temperatura funciona como catalisador das reac es qu micas sendo que a degrada o dos pol meros favorecida por esse factor A presen a de oxig nio conjugada com esse aumento provoca a degrada o termo oxidativa Das Neves 2003 com base em estudos de Santos et al 10 Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos 2002 e Pilarczyk 2000 conclui que os pol meros menos sens veis varia o da temperatura s o as poliamidas e os poli steres sendo o polietileno e o polipropileno os mais sens veis sua altera o A intensidade da degrada o depende da concentra o de oxig nio em contacto com o pol mero sendo este efeito menor quando este se encontra submerso em gua Flu ncia A flu ncia pode ser definida como o aumento da deforma o sob tens o constante Os materiais polim ricos s o sujeitos flu ncia ou seja estes materi
52. dos e tendo sido verificada uma grande variabilidade de resultados optou se pelo conjunto de valores por seguran a 4 x 0 65 0 9 Os resultados obtidos para todas as formula es descritas apresentam se no quadro 4 2 Quadro 4 2 Di metros m nimos calculados Fonte PLNL Di metro m nimo dos cilindros Antunes do Van Steeg Hs To s Lo m Hs m Wouters Oumeraci et al C e armo et 1998 2003 al 2009 Vastenburg 2010 E 10 225 37 3 1 5 7 4 1 2 4 4 6 12 306 3 8 3 6 6 3 4 6 2 6 4 7 E 10 225 3 8 3 1 5 8 4 2 2 4 4 7 i 12 306 3 9 3 5 6 4 4 6 2 7 4 8 Com base nos resultados obtidos a WW 2012 prop e a utliza o de cilindros com di metro de 5 0 m 31 Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos 32 Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos o 5 Trabalho Experimental 2 l ENQUADRAMENTO Neste cap tulo est o descritos todos os passos tomados na realiza o dos ensaios em modelo f sico bem como explica es acerca das decis es tomadas no decorrer do processo desde a an lise da proposta fornecida at interpreta o dos resultados Os trabalhos basearam se no projecto fornecido pela empresa WW Consultores de Hidr ulica e Obras Mar timas S A e tinham como objectivo observar o comportamento da estrutura proposta importante referir que a situa o real
53. e Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos carbono e hidrog nio Combina es variadas de calor press o provocam a altera o das liga es qu micas que prendem os mon meros levando os a estabelecer liga es uns com os outros O resultado final destas rea es apresenta se sob a forma granular ou esf rica A partir de um mesmo mon mero poss vel obter pol meros com propriedades distintas caso sejam utilizados diferentes tipos de aditivos qu micos no processo de polimeriza o Os aditivos s o introduzidos com o objectivo de melhorar os processos de fabrica o ou de modificar aspectos do comportamento do pol mero b sico Os aditivos mais vulgarmente utilizados s o os estabilizantes t rmicos os anti UV e os antioxidantes O passo seguinte a produ o dos geot xteis produtos de fibras sint ticas flex veis e pouco espessas Nesta fase o pol mero derretido e utilizando processos de extrus o ou fia o cont nua obt m se os componentes mais comuns filamento cont nuo circular tira plana cont nua fios ou folha de pel cula Os geot xteis tecidos s o fabricados por processos convencionais de tecelagem que tramam estes componentes em duas direc es perpendiculares entre si Os geot xteis tecidos formam uma estrutura planar que apresenta uma distribui o de poros relativamente regular O entrela amento das fibras apresenta forma variada de
54. e agita o mar tima geradas respeitam os limites impostos o que significa que as ondas podem efectivamente ser geradas 40 Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos Profundidade de gua igual a 0 27 m Limite de rebenta o L 10 Limite de rebenta o L 7 Limite de rebenta o 0 5 d Limite de rebenta o 0 6 d Curva de desempenho sem absor o Curva de desempenho CR 20 Condi es de teste Altura de onda m xima m Per odo de onda s Figura 5 7 Limites de altura de onda m xima a reproduzir no tanque de ondas do LH FEUP em fun o do per odo de onda 5 4 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 5 4 1 CONSTRU O DO MODELO Tendo sido definidas as principais caracter sticas do modelo deu se in cio constru o do mesmo Posicionou se o modelo numa zona central do tanque de modo a que o talude exposto ficasse alinhado com as janelas laterais para uma melhor observa o Como referido o modelo compreendia um n cleo de brita e n o de areia devido a quest es relacionadas com a disponiblidade de materiais Esse n cleo estava confinado por uma tela de geot xtil Figura 5 8 Evolu o do processo de coloca o da brita no n cleo da restinga 41 Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos Para facilitar a limpeza do tanque no final dos ensaios a separa o ent
55. e an lise testadas por Van Steeg e Vastenburg 2010 31 Quadro 4 2 Di metros m nimos calculados Fonte PLNL sssssssesssssnrnrrrrnnrrreeesssrsrrrrrrrrrrrrreeeesssrrrrrrrrrrrrreeeee 31 Quadro 5 1 S ntese das caracter sticas hidrodin micas no prot tipo Fonte Adaptado de Coelho 2005 36 Quadro 5 2 Escalas utilizadas no modelo nn ieeeeeeeeeeeeaeereeeereeaaaeaaaaaaaaaeaaaaaeerereressaaannnaaaaanca 38 Quadro 5 3 Volumes de areia m3 associados a cada hip tese si eeeerereeeeeeereeaaeeereeananoo 39 Quadro 5 4 Condi es de agita o que viriam a ser reproduzidas no tanque de ondas 40 Quadro 5 5 Resumo dos ensaios realizados em modelo reduzido e condi es de agita o mar tima a que foram exposto Siin h ue NE O a AI Ra CU a E oa So E CR 44 XI Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos xii Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos NDICE DE S MBOLOS ABREVIATURAS WW WW Consultores de Hidr ulica e Obras Mar timas S A CEN Comiss o Europeia de Normaliza o TC Comiss o T cnica ISSO Organiza o Internacional de Normaliza o PET Poli steres PP Polipropileno PE Polietileno PEAD Polietiliano de Alta Densidade PEBD Polietileno de Baixa Densidade PA Poliamidas PVC P
56. e ao largo deste sector que conjuntamente com as correntes de mar enchente transportam os sedimentos para a foz e interior do estu rio Loureiro 2006 Outra das problem ticas existentes nesta zona do litoral norte a altera o das condi es de navegabilidade da foz do rio C vado Orientada EW entre um quebramar e a extremidade da restinga de Ofir tem 40 m de largura e pouco profunda apresentando o canal principal uma profundidade vari vel entre 1 e 3 m na sua parte naveg vel Esta zona apresenta um assoreamento acentuado caracter stico das desembocaduras destes corpos costeiros como resposta progressiva subida do n vel do mar Loureiro 2006 Conclui se que as praias da zona costeira de Esposende apresentam um desequil brio morfodin mico mais acentuado nas praias arenosas principalmente na restinga onde se registaram os valores mais elevados do ndice de vulnerabilidade e constitui uma rea de risco elevado em rela o aos galgamentos A forte eros o da face oce nica e da extremidade norte que tem sofrido nos ltimos anos tem contribu do para aumentar a sua vulnerabilidade o que se traduziu em duas rupturas que motivaram interven o com reposi o das areias durante o per odo de 2001 a 2005 3 3 EVOLU O RECENTE DA RESTINGA E INTERVEN ES EFECTUADAS A eros o da restinga o galgamento da duna frontal pela ac o das ondas durante o inverno e as cheias fluviais aumentaram a intensidade da corrente
57. e ensaios consistiu na coloca o sobre a restinga dos cilindros de geossint ticos sem haver qualquer preocupa o com as juntas Os cilindros apenas foram encostados uns nos outros definindo assim o contorno da restinga 44 Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos Figura 5 13 Aspecto geral do modelo para os ensaios da S rie Na s rie II foi dada mais aten o s juntas visto que na s rie I estas n o apresentaram um comportamento satisfat rio Fez se um refor o utilizando tela de geot xtil e procurou fazer se um desfasamento das juntas no sentido de dificultar o escoamento da gua acumulada no coroamento da restinga Figura 5 14 Pormenor do desfasamento nas juntas 45 Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos Figura 5 15 Aspecto geral do modelo para os ensaios da S rie Il Na s rie III foram retirados todos os cilindros de protec o da duna para averiguar a utilidade dos mesmos com base na observa o do movimento de areias Figura 5 16 Aspecto geral do modelo para os ensaios da S rie III 46 Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos 5 5 RESULTADOS OBTIDOS Face ao tempo disponiblizado para a utiliza o do tanque de ondas os resultados obtidos a partir dos ensaios s o sobretudo qualitati
58. em estudo compreende uma zona mar tima e uma zona fluvial Perante a impossibilidade de reproduzir a zona fluvial no tanque de ondas a agita o a sotamar da estrutura ser bastante diferente pelo que os esfor os foram direccionados principalmente para a adequada modela o do lado exposto da restinga n o havendo tanta preocupa o com o lado abrigado da mesma Outros ensaios deste tipo com instrumenta o e metodologia an logos aos utilizados podem ser encontrados em Rosa Santos 2010 Silva 2010 Alves 2011 e Sousa 2012 5 2 MATERIAIS E EQUIPAMENTOS UTILIZADOS 5 2 1 TANQUE DE ONDAS O tanque de ondas situado no Laborat rio de Hidr ulica da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto tem 28 m de comprimento 12 m de largura e altura de 1 2 m Num dos topos do tanque est o localizados os batedores respons veis pela gera o da agita o e no topo contr rio foi constru da uma praia dissipadora cuja principal fun o a dissipa o da energia das ondas geradas evitando reflex es que prejudiquem o normal decorrer dos ensaios 5 2 2 SISTEMA DE GERA O DE ONDAS O sistema de gera o de ondas constitu do por 16 batedores do tipo pist o com 0 75 m de largura cada accionados por motores el ctricos As p s batedoras t m os seus movimentos independentes entre si o que permite uma elevada flexibilidade no seu funcionamento gera o de ondas com apenas uma direc o ou com v rias direc es func
59. erizada pela rela o entre a for a por unidade de largura expressa em kN m e a deforma o longitudinal expressas em A partir desta rela o pode se obter o m dulo de rigidez a resist ncia tra o e a deforma o na ruptura Resist ncia ao pun oamento Os geossint ticos quando aplicados em obras geot cnicas podem sofrer descontinuidades provenientes de uma perfura o ou de um efeito de compress o localizada pun oamento A resist ncia ao pun oamento definida com base na medi o da vulnerabilidade dos geossint ticos a compress es diferenciais ou a choques provocados pela queda de materiais A solicita o pode ser concentrada est tica ou din mica Atrito nas interfaces As propriedades mec nicas de interac o entre o solo e o elemento de refor o s o factores importantes para o projecto de estruturas em solo refor ado A caracteriza o dessa interac o feita com base na resist ncia ao corte da interface entre o geossint tico e o material de contacto Em geral expressa em 2 kN m 2 2 1 4 Durabilidade O mecanismo de degrada o predominante para a maioria dos materiais polim ricos a quebra das liga es moleculares Este mecanismo consiste na rotura das liga es qu micas com consequente redu o do comprimento das cadeias moleculares e diminui o do peso molecular As altera es referidas provocam mudan as significativas na estrutura do pol mero e das propriedades
60. eros e consequentemente alterar as suas propriedades Na presen a de gua os pol meros poder o ser v timas da hidr lise uma reac o qu mica irrevers vel que conduz rotura das cadeias moleculares temperatura ambiente as reac es de hidrolise ocorrem de forma lenta por m poder o ser catalisadas na presen a de 16es met licos com o aumento da temperatura e humidade relativa do meio O efeito destas reac es a diminui o do peso molecular do pol mero e a consequente redu o de resist ncia No caso espec fico das poliamidas o contacto com solu es com pH baixo tem consequ ncias severas Agentes atmosf ricos e foto oxida o Quando os geossint ticos est o expostos aos agentes atmosf ricos isto ac o da luz solar da chuva da temperatura ou do oxig nio ocorre degrada o Este tipo de degrada o deve se sobretudo ao efeito combinado da gua e da radia o ultravioleta presente na luz solar Lopes et al 2001 realizaram ensaios sobre a ac o destes agentes em geot xteis n o tecidos constitu dos por diferentes materiais com ou sem aditivos anti UV Foi verificado que quando o pol mero constituinte o polipropileno PP a exist ncia de aditivos anti UV determinante na resist ncia dos geot xteis aos agentes atmosf ricos No entanto o geot xtil sem aditivos anti UV em PET evidencia resist ncia semelhante do geot xtil em PP com aditivos anti UV para per odos de exposi o i
61. esse para esse lado Para o lado exposto verificou se o desenrolar desse mecanismo uma vez que n o foi colocada a barra A migra o de areia no interior do tubo foi constatada embora n o tivesse sido considerado que este aspecto pudesse provocar falhas Os par metros que revelaram requerer mais aten o foram percentagem de enchimento dos cilindros a sua forma bem como as caracter sticas especificamente a deformabilidade e a espessura do geot xtil o coeficiente de atrito entre os cilindros e o material de funda o A deforma o dos tubos fun o da percentagem de enchimento dos mesmos Quando este par metro tem um valor mais alto verifica se menor deforma o Para al m disso esta percentagem t m influ ncia na altura til da estrutura Baseando se nos ensaios efectuados van Steeg e Vastenburg deduziram a seguinte express o 4 1 onde X Hs peA cos lrn lt 0 65 4 1 29 Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos Sendo p a massa vol mica da areia py a massa vol mica da gua Hs a altura de onda significativa B e H s o a largura e altura do cilindro respectivamente q o coeficiente de atrito e B o ngulo de coloca o da estrutura como indica a figura 4 1 O coeficiente y um factor de correc o associado ao galgamento ji m g Figura 4 1 Determina o do par metro p Fonte Das Neves 2011 Por sua vez a formu
62. estinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos 1 2 ORGANIZA O DA TESE A presente tese est dividida em seis cap tulos a saber e O primeiro o capitulo introdut rio onde s o descritos os objectivos da disserta o e No segundo cap tulo s o apresentados conceitos acerca do material usado no refor o dunar os geossint ticos e suas caracter sticas e condicionalismos Neste cap tulo s o tamb m apresentados casos reais em Portugal onde a mesma t cnica foi aplicada e O terceiro cap tulo descreve a situa o da cidade de Esposende que tem vindo a ser amea ada ao longo dos anos por fen menos de eros o costeira e para a qual est destinada a interven o estudada e No cap tulo quatro s o apresentadas as formula es matem ticas normalmente utilizadas em obras de geossint ticos e No quinto cap tulo s o descritos os procedimentos e metodologias laboratoriais que permitiram a modela o f sica da solu o preconizada no projecto em quest o Neste cap tulo s o tamb m apresentados ilustrados e comentados os resultados obtidos e Por ltimo o sexto cap tulo destina se ao registo das considera es finais bem como apresenta o de algumas propostas para estudos posteriores Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos 2 2 Geossint ticos em Engenharia Costeira 2 1 ENQUADRAMENTO Um geossint tico um material natur
63. galgamentos Uma parte da gua galgada escoou para o lado abrigado e outra ficou contida no coroamento da restinga mostrando alguma dificuldade em escoar para o lado exposto devido ao melhor comportamento da juntas O escoamento do lado exposto fez se pelo alinhamento do cilindro desfasado mas de forma mais demorada Houve deposi o de areias entre os cilindros da base provenientes da praia submersa bem como no tro o de cilindros com maior cota 50 Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos Figura 5 23 Estado da restinga ap s o final dos ensaios da S rie Il a pormenor da junta localizada na cabe a do lado exposto b vista geral sobre o lado exposto Figura 5 24 Estado da restinga ap s o final dos ensaios da S rie Il a pormenor da junta na zona interm dia do lado exposto b pormenor do ravinamento do lado abrigado 5 5 2 3 Hs 3 5 me Tp 12 s Registou se a ocorr ncia de galgamentos frequentes e a gua que galgou tem dificuldade em escoar se e acumula se ao longo do alinhamento de tubos superiores do lado exposto formando um talude de eros o O fluxo de galgamento do lado abrigado provoca eros o e instiga a forma o de um caminho privilegiado para os galgamentos pelo lado abrigado n o protegido provocando assoreamento nessa zona Pela primeira vez assistiu se ao deslocamento do cilindro inferior do lado abrigado na zona mais pr xima da cabe a Em
64. guais ou superiores a 15 semanas tornando clara a maior resist ncia aos agentes 11 Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos atmosf ricos do poli ster Os geot xteis com filamentos curtos termoligados revelaram mais sensibilidade face aos agentes atmosf ricos do que qualquer outro geot xtil testado 2 2 2 FUN ES 2 2 2 1 Drenagem As propriedades hidr ulicas dos geot xteis permitem a drenagem do excesso de gua existente na estrutura constru da A drenagem do sistema solo geossint tico permite que o fluxo ocorra de forma adequada sem perda de solo dentro do plano do geossint tico Assim a transmissividade uma das propriedades mais importantes No entanto necess rio ter alguns cuidados para garantir o bom funcionamento do sistema Deve se evitar a entrada de part culas s lidas no sistema o que implica uma escolha acertada da dimens o das aberturas e ser cauteloso em rela o escolha do material especificamente em termos de espessura e compressibilidade no sentido de escolher um dreno adequado ao tempo de vida til da obra 2 2 2 2 Filtragem A filtra o a interac o do solo com o geot xtil que permite o fluxo de l quido sem perda de solo na direc o normal ao plano do geot xtil ao mesmo tempo que proporciona a reten o do solo Permite reter os finos mantendo o escoamento da gua sem que ocorra colmata o aumentando a longevid
65. ica o e refor o de um cord o dunar consistiram na coloca o de cerca de 4500 sacos de areia no local formado por cerca de 30 mil metros c bicos de areia ensacada coberta posteriormente por areia ter quatro metros de altura e uma extens o de cerca de 500 metros Figura 2 17 Interven o na praia de Mira 2 3 3 NOTA FINAL Pode ver se que em Portugal j existem v rios exemplos de aplica o de geossistemas e geossint ticos em Engenharia Costeira o que refelcte a ideia de que este sector se encontra em desenvolvimento cont nuo As caracter stias dos materiais utilizados flexibilidade capacidade de adapta o de Instala o f cil baixo custo colocam solu es deste tipo frente de outras alternativas ainda que requeiram alguma manuten o e interven es fortuitas ao longo da sua vida til no caso de ocorr ncia de fen menos de por exemplo rompimento de sacos ou perda de areia sobreposta sobre os mesmos Exemplos como os que foram apresentados nesta parte final do cap tulo evidenciam a aceita o que solu es que usam este tipo de tecnologia t m vindo a ter em Portugal especificamente estando j pensadas outras interven es desta tipolgia para Moledo do Minho e para a restinga de Ofir objecto de estudo nesta disserta o 19 Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos 20 Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel
66. ilindros de Geossint ticos 12 Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos Ensaio 1 S rie Figura C 8 Vista geral sobre a restinga durante o ensaio Figura C 7 Vista geral sobre a restinga antes do in cio dos ensaios Figura C 9 Zona da cabe a da restinga do Figura C 10 Zona da cabe a da restinga do lado exposto lado abrigado Difrac o ap A im e Figura C 11 Perfil da restinga na fase final Figura C 12 Zona da cabe a do lado do primeiro ensaio abrigado no final do ensaio 13 VERS O PARA DISCUSS O Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos 14 Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos Ensaio 2 S rie Figura C 14 Pormenor da junta durante o Figura C 13 Vista geral sobre a restinga ensaio Figura C 15 Vista geral sobre a restinga durante o ensaio Figura C 17 Vista geral sobre a restinga durante o ensaio Figura C 18 Galgamento 15 VERS O PARA DISCUSS O Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos 16 Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos Ensaio 3 S rie Figura C 19 Vista geral sobre a restinga durante o ensaio Figur
67. inal dos ensaios da S rie III 57 Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos Figura 5 37 Perfis do modelo a In cio dos ensaios da S rie l b Final dos ensaios da S rie l c Final dos ensaios da S rie Ill 5 5 5 NOTA FINAL CONSIDERA ES ACERCA DE MODELOS DE FUNDOS M VEIS Num modelo f sico os resultados e observa es obtidos s o sempre afectados de erros associados aos efeitos de escala efeitos de laborat rio e precis o dos instrumentos de medi o Um modelo f sico costeiro deveria reproduzir a interac o completa entre os diversos fen menos tais como ondas curtas ondas longas transporte sedimentar entre outros No entanto n o poss vel encontrar rela es de escala que permitam a semelhan a de todas as interac es presentes Os principais efeitos de laborat rio est o relacionados com as restri es f sicas impostas ao escoamento pelas fronteiras os efeitos introduzidos pela gera o mec nica de ondas e correntes e as simplifica es aos processos f sicos Silva 2010 A an lise dos efeitos de escala em modelos costeiros de fundos m veis deve incluir n o s os efeitos que resultam das dissimilitudes para os processos mec nicos mas tamb m aqueles que surgem das similitudes para os processos sedimentares O autor Kamphuis 1985 referido por Silva 2010 aponta como aspectos mais influenci veis a densidade relativa uma vez que
68. ionamento em serpente ou utilizando apenas determinados batedores O sistema pode funcionar para profundidades at cerca de 1 m e gerar ondas com frequ ncias e alturas vari veis em fun o da profundidade da gua da capacidade de gera o dos 33 Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos batedores e do limite f sico de rebenta o Outra das funcionalidades deste sistema permitir a compensa o das ondas reflectidas pelo modelo f sico e pela praia dissipadora atrav s do movimento das p s Todo este sistema controlado pelo software HR WaveMaker sendo a sua utiliza o bastante simples Existe a possibilidade de gera o de v rios climas de agita o desde regular e irregular altera o da orienta o das ondas criadas ou cria o de ondas bidireccionais 5 2 3 SISTEMA DE MEDI O DE N VEIS HIDRODIN MICOS Para a medi o da altura de onda s o usadas sondas de n veis hidrodin micos Neste estudo foram utilizadas sondas de 600 mil metros No mbito desta tese apenas foram utilizadas sondas para verificar se as condi es de agita o pretendidas estariam a ser efectivamente reproduzidas pelo sistema No entanto poderiam ser utilizadas mais e com posicionamentos diferentes caso fosse necess rio analisar outras caracter sticas nomeadamente reflex es ou empolamento A comunica o das sondas com o sistema de aquisi o de dados ocorre atrav
69. itua o referida coloca se a hip tese de seleccionar zonas preferenciais para o escoamento garantindo que essas mesmas zonas tenham caracter sticas que n o provoquem a degrada o do ma ico dunar de modo a ser minimizada a forma o de ravinamentos associados ao fluxo galgado No segundo caso referido verificaram se grandes melhorias com o refor o e desfasamento aplicados nas juntas figura 5 34 A gua contida no coroamento da restinga mostrou maiores dificuldades em escoar ao mesmo tempo que a eros o no corpo da restinga no lado exposto apresentou uma configura o mais uniforme ao longo do alinhamento dos cilindros e n o t o concentrada no alinhamento das juntas Figura 5 34 a Fossa de eros o localizada na junta b talude de eros o com configura o uniforme O facto de se terem verificado maiores galgamentos nos ensaios da S rie Il em rela o S rie I leva a crer que a estrutura constru da no segundo caso por ter sido feita de forma mais coesa e com maior preocupa o no refor o das juntas provocava uma menor dissipa o de energia no momento da rebenta o das ondas sobre a estrutura o que conduzia a que a energia se dissipasse atrav s do fen meno referido Ainda referente segunda s rie de ensaios o cilindro com maior cota na zona do enraizamento gerou grandes preocupa es uma vez que sofreu uma transla o de cerca de 30 cent metros que em prot tipo seriam cerca de 9 metros Tal deslocament
70. l com uma geomanta entre eles O seu uso mais comum em sistemas de drenagem e Geoc lulas apresentam se em pain is com estrutura tridimensional composto por um conjunto de c lulas cont guas com formato semelhante de um favo de mel As c lulas podem ser preenchidas com areia brita bet o dependendo do fim a que se destinam e Georredes possuem estrutura tridimensional com grande volume de vazios Sua principal aplica o em drenagem pois consegue propiciar grandes vaz es apesar da pequena se o transversal comum seu uso em conjunto com outros geossint ticos formando os geocompostos e Geomembranas apresentam excelente performance quando utilizada como revestimento impermeabilizante Os tipos mais encontrados s o as de polietileno de alta densidade PEAD e as de polivin lico de cloro PVC As geomembranas s o muito utilizadas em canais barragens aterros sanit rios entre outras Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos lt Figura 2 3 Geo grelha Figura 2 2 Geo t xtil Figura 2 4 Geo Mantia Figura 2 5 Geo c lulas Figura 2 7 Geocomposto Figura 2 6 Geo membrana Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos 2 2 1 PROPRIEDADES DO MATERIAL 22 Propriedades F sicas A caracteriza o do produto e o controle de qualidade s o conseguidos atra
71. l de Esposende e no estu rio do C vado esteja em perigo eminente de ruptura Loureiro 2006 Mais recentemente no mbito das actividades do Grupo de Trabalho Veloso Gomes et al 2011 o IPTM Outubro 2010 identificou os seguintes problemas e s repercuss es a curto prazo devido actual instabilidade da barra imprescindibilidade de dragagem urgente e imers o dos materiais dragados para reposi o de cotas de seguran a nas docas de pesca e recreio e A instabilidade da barra como um problema cr nico necessidade de encontrar alternativa s dragagens de manuten o como a nica forma de melhorar a navegabilidade do rio C vado e Barra 23 Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos e Instabilidade da Restinga com potencial perda de territ rios risco para pessoas e bens perda de valores naturais de reconhecida import ncia nacional e comunit ria PNLN SIC PTCON 0017 Litoral Norte e Assoreamento da barra dificultando a circula o de embarca es de pesca e outras e Ocupa o urvana e presen a de outras formas de uso e ocupa o em rea vulner vel a eros o galgamento e inunda o num cen rio de subida do n vel m dio das guas do mar e de maior probabilidade de ocorr nciade situa es climat ricas extremas A sequ ncia das Imagens da figura 3 3 ilustra a evolu o da restinga ao longo das ltimas d cadas E percept vel o emagre
72. la o de Wouters dada por onde H a altura de onda significativa p definido por 4 2 D o di metro nominal do cilindro e um factor associado rebenta o da onda n mero de Irribarren dado por 4 4 tana a 4 4 Lop onde a o declive da estrutura e Lop o comprimento da onda em guas profundas A formula o de Oumerci et al Eq 4 5 e de Antunes do Carmo et al Eq 4 6 t m como base a de Wouters He 2 75 4 5 p Dn VE o s ho 4 6 p Dn JE 30 Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos 4 2 DIMENSIONAMENTO DOS GEOCILINDROS RESTINGA DE OFIR Nos c lculos efectuados foram consideradas ondas com as seguintes caracter sticas e altura significativa ao largo de 8 5 me de 9 5 m e per odo de pico de 12 e 14 s e n vel de mar de 4 34 m Quando aplicada a f rmula de Van Steeg e Vastenburg 2010 verificou se que dois dos par metros nomeadamente o coeficiente de atrito O e o coeficiente de correc o y ter o um papel muito importante em quest es de estabilidade instabilidade hidr ulica Para analisar a influ ncia destes dois coeficientes foi feita uma an lise de sensibilidade Fez se o c lculo do di metro m nimo utilizando valores diferentes para y e o quadro 4 1 Quadro 4 1 Condi es de an lise testadas por Van Steeg e Vastenburg 2010 Com base nos resultados obti
73. lus o que se retira que efectivamente necess ria a Interven o na restinga de Ofir na medida em que as consequ ncias da agita o ao longo do tempo poder o por em causa a sua existencia deixando assim de desempenhar a sua principal fun o a defesa da popula o e estruturas de Esposende 29 Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos Esta tese compreendeu ainda uma revis o da literatura existente acerca do material utilizado no refor o no sentido de compreender melhor como se comportam este tipo de materiais tendo em conta as caracter sticas f sicas hidraulicas e mec nicas Apesar destes materiais apresentarem uma ampla gama de aplica es a escolha do material mais adequado para desempenhar determinada fun o requer uma reflex o cuidada no sentido de escolher as propriedades em detrimento de outras que sejam mais importantes Conv m real ar que existe a necessidade de realizar investiga o sobre v rios aspectos relacionados com a utiliza o destes sistemas antes que os mesmos possam ser utilizados com confian a Restam ainda muitas Incertezas quanto ao seu desempenho em climas altamente energ ticos Por outro lado a exposi o permanente dos geocilindros aos raios UV conduz a que os mesmos tenham necessariamente um per odo de vida til mais reduzido Por ltimo o facto de terem sido efectivamente propostos melhoramentos decorrentes da observ
74. mais id nticas poss vel s condi es reais optou se por utilizar a agita o irregular No quadro 5 4 apresentam se as condi es de teste escolhidas para o trabalho experimental A escolha destas condi es seguiu uma l gica onde primeiramente eram geradas as condi es de agita o consideradas m dias para a zona de estudo sendo sucessivamente aumentados tanto a altura como o per odo da onda culminando num clima de agita o considerado t pico numa situa o de temporal Quadro 5 4 Condi es de agita o que viriam a ser reproduzidas no tanque de ondas Condi es de Teste O Prot tipo Modelo ___ Hs m To s 0 Hs cm To s 1 5 8 0 4 55 1 39 0 2 5 10 0 7 58 1 74 0 3 3 5 12 0 10 61 209 0 Um sistema de gera o de agita o mar tima consegue gerar ondas at uma determinada altura m xima Esta definida tendo em conta o limite de rebenta o das ondas dentro do tanque bem e o limite de desempenho do gerador Segundo Beresford 2007 citado por Sousa 2012 o crit rio de rebenta o das ondas dentro do tanque dado pelas seguintes condi es y lt tanh v H lt tanh S ES E H lt 0 6 d Estas condi es s o fun o do per odo da onda a gerar bem como da profundidade da gua no tanque Na figura 5 7 est o representados ambos os limites referidos para as profundidades de 20 e 30 cm bem como as condi es de teste utilizadas Nesta pode constatar se que as condi es d
75. mento da onda em guas profundas V vertical H horizontal LH Laborat rio de Hidr ulica da Faculdade de Engenharia de Universidade do Porto II n mero Pi d profundidade b di metro cm cent metro aprox aproximadamente XIV Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos 1 1 Introdu o 1 1 ENQUADRAMENTO GERAL E OBJETIVOS O fen meno da eros o costeira afecta profundamente a costa portuguesa Esta tem tica tem suscitado preocupa es s popula es que ao longo das ltimas d cadas assistem ao recuo da linha de costa e v em a sua seguran a amea ada Para al m dos agentes erosivos naturais j conhecidos vento mar s agita o mar tima existem outras causas que est o na origem do aumento dos processos erosivos muitas delas antropog nicas A subida do n vel das guas do mar o esgotamento das fontes sedimentares da plataforma terrestre as altera es induzidas pela ocupa o das zonas costeiras e consequente destrui o de estruturas naturais e a constru o de estruturas portu rias que alteram o processo natural de transporte de areias est o na base da r pida degrada o que se tem vindo a assistir A cidade de Esposende sendo situada na costa oeste portuguesa uma cidade em risco uma vez que a restinga localizada na sua frente que constitui uma protec o natural agita o mar tima corre o risco de
76. meu trabalho ao mesmo tempo que me incentivaram e me fizeram companhia nas noites de escrita at de madrugada Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos RESUMO A costa oeste portuguesa sendo muito energ tica tem vindo a demonstrar ao longo dos anos evid ncias de fen menos de eros o costeira A regi o de Ofir Esposende uma das zonas com tend ncia a degradar se tendo sido alvo de v rias interven es nos ltimos anos A restinga existente no local proporciona a defesa da cidade de Ofir da ac o do mar sendo por isso necess rio tomar medidas que salvaguardem a sua manuten o Nesse sentido foi proposta pelo IHRH uma estrutura de defesa dunar em cilindros geossint ticos Visto que este material come ou a ser utilizado h relativamente pouco tempo solu es deste tipo despertam o interesse dos engenheiros Neste trabalho pretende se um aprofundamento do conhecimento nesta mat ria Para isso procedeu se modela o f sica de um tro o da restinga Foram efectuadas tr s s ries de ensaios em tanque de ondas todos eles com o mesmo n vel de gua 4 0 m ZH e clima de agita o t pico na zona estudada Hs 1 5 3 5 m e Tp 8 12 s Na primeira foi colocado o contorno de cilindros ficando as juntas alinhadas Na segunda devido ao fraco desempenho que as ju
77. nt ticos 4 4 Aspectos do Dimensionamento DIMENSIONAMENTO DOS GEOCILINDROS ASPECTOS GERAIS As formula es existentes e que foram consideradas para este projecto foram as indicadas pela proposta da WW 2012 nomeadamente as de van Steeg e Vastenburg 2010 as de Wouters 1998 a de Oumeraci et al 2002 e a de Antunes do Carmo et al 2009 Os primeiros estudaram a estabilidade de cilindros de geot xtil e a poss vel migra o de areias dentro dos tubos quando estes est o sujeitos a agita o Foi utilizada uma vasta gama de cilindros com dimens es e percentagens de enchimento diferentes Foram experimentadas v rias configura es desde a coloca o de um cilindro simples at configura o piramidal As principais conclus es dos testes em quest o foram Em todos os ensaios foi verificado o deslize dos cilindros Todos os tubos dispostos de maneira isolada deslizaram no sentido do mar para a terra A coloca o de dois tubos lado a lado n o aumentou significativamente a estabilidade da estrutura O tubo do lado da terra come a a deslocar se devido press o hidrost tica causada pela gua aprisionada entre os dois tubos A coloca o de 3 cilindros na forma piramidal gerou um mecanismo de rotura chamado c rculo de deslizamento slip circle Para evitar este fen meno utilizou se uma barra fixa do lado de terra que cal ou a estrutura simulando uma trincheira e evitou que este mecanismo se desenvolv
78. ntas apresentaram procurou se refor ar as juntas Na ltima s rie foram executados os ensaios sem qualquer protec o na restinga com o objectivo de aferir a sua utilidade Concluiu se que ineg vel a necessidade de intervir na manuten o da restinga ou corre se o risco da mesma desaparecer e consequentemente da cidade de Esposende ficar exposta Este tipo de solu es pode ser uma boa alternativa a outras solu es mais tradicionais por m a sua Instala o dever ser um processo bastante cauteloso na medida em que os pormenores construtivos t m grandes implica es no bom funcionamento da estrutura PALAVRAS CHAVE Refor o Dunar Geossint ticos Defesa Costeira Modela o F sica Restinga Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos ABSTRACT The portuguese coast being very energetic has shown along the years evidences of coast erosion The region of Ofir is one of areas with tendency to degradate having had several interventions in the last few years The existing sandbank provides the protection of the city of Esposende from the action of the sea being for that reason necessary to take actions to assure its maintenance In this sense it has been proposed a structure of dune defense in geosynthetics cylinders As this material has started being used since a relati
79. o n o se verificou nos primeiros ensaios mas esta ocorr ncia alerta para o facto de poder ser necess rio tomar medidas de preven o A deposi o de areias nos cilindros de menor cota do lado abrigado figura 5 34 sugerem que o remate possa ser feito com caracter sticas mergulhantes de modo a facilitar a passagem de areias 26 Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos Figura 5 35 Deposi o de areias nos cilindros com cota mais baixa do lado abrigado a Final dos ensaios da S rie b Final dos ensaios da S rie Il A s rie III teve grande utilidade pois atrav s dos ensaios realizados pode ser feita a aferi o dos efeitos que a agita o mar tima tem sobre a restinga Esta que no in cio tinha uma forma bem definida sofreu grandes altera es tendo ocorrido movimenta es de grandes volumes de sedimentos que se acumularam a sotamar da estrutura que em prot tipo uma zona de canal cuja navegabilidade est constantemente sob amea a Nesta s rie a tela de geot xtil que separava o n cleo de brita da restante areia ficou a descoberto o que indica que os fen menos erosivos podem ter consequ ncias ainda mais devastadoras se o modelo fosse constru do totalmente em areia a eros o verificar se ta em cotas mais baixas Figura 5 36 Vistas panor micas do corpo da restinga a Final dos ensaios da S rie b Final dos ensaios da S rie Il c F
80. olivin lico de Cloro mm mil metros g m gramas por metro quadrado massa por unidade de rea C grau cent grado kPa kiloPascal for a por unidade de rea K coeficiente de permeabilidade Q caudal L comprimento AH perda de carga Y permeabilidade hidr ulica t espessura s segundos k transmissividade transversal a rea O transmissividade hidr ulica kN m kiloNewton por metro for a por unidade de largura percentagem kN m kiloNewton por metro quadrado for a por unidade de rea pH potencial de hidrog nio UV ultra violeta m metro I min m litros por minuto por metro quadrado permeabilidade pn m metro c bico xiii Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos m m ano metro c bico por metro por ano NW Noroeste SW Sudoeste EW Este Oeste WSW Oeste Sudoeste WNW Oeste Noroeste IVA Imposto sobre valor acrescentado euros ZH zero hidrogr fico p massa vol mica Pw massa vol mica da gua Hs altura de onda significativa B largura do cilindro H altura do cilindro f coeficiente de atrito B ngulo de coloca o da estrutura x factor de correc o associado absor o das ondas D di metro nominal do cilindro factor associado rebenta o a declive da estrutura Lop compri
81. orma o de grandes fossas de eros o Contudo os 3 cilindros sobrepostos mantiveram a sua posi o embora apresentando uma certa curvatura associada s fossas de eros o geradas 48 Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos Figura 5 20 Estado da restinga ap s o final dos ensaios da S rie a pormenor da fossa de eros o nas juntas b vista geral sobre o lado exposto 5 5 2 RESTINGA PROTEGIDA COM CILINDROS DE GEOSSINT TICOS COM REFOR O NAS JUNTAS S RIE Il 5 5 2 1 Hs 1 5 m e Tp 8 s Assistiu se ao afastamento dos cilindros inferiores apenas na zona da cabe a 3 cm e da parede 5 cm enquanto o do tro o interm dio se mostrou est vel N o houve forma o de micro dunas na direc o das juntas o que aponta para um melhor comportamento das juntas e consequentemente menor tr nsito de sedimentos nessa zona Mais uma vez houve o aparecimento de formas de fundo micro rugas em toda a extens o numa faixa de 40 cm que serviam como indica o da direc o em que ocorria o transporte de sedimentos 49 Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos Figura 5 21 Estado da restinga no lado exposto ap s o 1 ensaio da S rie II Figura 5 22 Pormenor da junta localizada na cabe a do lado exposto ap s o 1 ensaio da S rie Il 5 5 2 2 Hs 2 m e Tp 10 s Verificaram se mais
82. ortamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos Figura 5 10 Aspecto final do modelo de fundos m veis constru do do LH aan 42 Figura 5 11 Configura o dos cilindros no lado exposto do modelo rara 43 Figura 5 12 Configura o dos cilindros no lado abrigado do modelo aaa 43 Figura 5 13 Aspecto geral do modelo para os ensaios da S rie 1 eerreaaaaeearrrrreaanaaa 45 Figura 5 14 Pormenor do desfasamento nas juntas e eeeeereeeeerereeee ea rereene ea errena na enrenaaaana 45 Figura 5 15 Aspecto geral do modelo para os ensaios da S rie II erre eeearerrreaanaa 46 Figura 5 16 Aspecto geral do modelo para os ensaios da S rie III eee 46 Figura 5 17 Estado da restinga ap s o 1 ensaio da S rie a zona exposta b zona da cabe a 47 Figura 5 18 Estado da restinga ap s o 2 ensaio da S rie a zona exposta b extremidade restinga 48 Figura 5 19 Estado da restinga no lado abrigado ap s o 2 ensaio da S rie 1 49 Figura 5 20 Estado da restinga ap s o final dos ensaios da S rie a jpormenor da fossa de eros o nas juntas Byta geral Sobre o lado CXPOSTO sessao a SE a Rs jade 49 Figura 5 21 Estado da restinga no lado exposto ap s o 1 ensaio da S rie II 50 Figura 5 22 Pormenor da junta localizada na cabe a do lado exposto ap
83. pistafoma baixa suposta se orma stha retochrsca ey EM JSBDBDE Sondagem que stravespou dep gtos rolac recos Afg amernos de dep sitos lagurares noloc ricos urdia es de casas cbras de defesa coolera carpas agricolas sforamertos nas cruas explora o de areas dunares esc Sertdo da detwa sedmemar EA Ddsde o aidassa Esportes 3 Gagamertos sobre 3 duna embrion ria da extrtrridade da restisga de Obr i Entrermisade da restinga de C r com 4 sam mn a os an aa Figura A 1 Carta Geomorfol gica da regi o de Esposende Ofir Fonte Loureiro 2006 VERS O PARA DISCUSS O Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos ANEXO B PLANTA DA SOLU O DESENVOLVIDA PELA WW 2012 VERS O PARA DISCUSS O Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos q q q q q q q q h i a PRIRJA DA PRAA i E DR a a mm ce ms Pe e o E E 4 pe z J di 1 due E 4 TETEH E pr er i i F j Be a TE ni ar RA pd Wes me qa E ae TT a IT JE Grai 7 E a ii i n a Ei ae Ei rr 7 o Saca PAO si PER O E ia ah Er ra ET 4 i uy Td emu ini Aeri a Tam E ji
84. ra 2 D GECE lUa S E SOL RS OR 7 Figura 26 Geo Membranas a a a a ES rala a a 7 Faa 2 7z GCOCOMPpOS Osia AT E A T E T AE 7 Figura 2 8 Planta do projecto de protec o e refor o da praia da Fal sia Fonte Tencate Portugal 14 Figura 2 9 Coloca o dos GeotubeO Fonte Tencate Portugal eee eeearrerreaanaa 15 Figura 2 10 Aspecto final da obra Fonte Tencate Portugal erre eeerena errar nerenanoo 15 Figura 2 11 Situa o em Janeiro de 1998 antes da interven o e eeeeerereeeeeeereenaanena 16 Figura 2 12 Sec o transversal do refor o dunas em colch es de areia embrulhados em geot xteis 16 Figura 2 13 Sec o transversal da solu o final colch es de areia e cilindros de geossint ticos 17 Figura 2 14 Aspecto geral da duna em Novembro de 2009 errar ereena nr ereenanaena 17 Figura 2 15 Coloca o dos sacos de areia na Estela e eeeeeeeereeaaeeereeaa ear ereeaaaarereeaaaaena 18 Figura 2 16 Aspecto do cord o dunar da Estela em Dezembro de 2001 eee 18 Figura 2 I Interven o na praia ce Mia ssa aces E e ra rats aaa DD asd ca Ur Sa nsanSse 19 Figura 3 1 Localiza o da Zona de Interven o Fonte Google Earth errar 21 Figura 3 2 Vista panor mica da restinga de Ofir e eeeeeeeeerree ee rereean enc ereena aa erreea aa enreaa aaa 22 Fig
85. re os dois materiais utilizados no modelo foi feita usando uma tela de geot xtil Este pormenor construtivo pode ser visto na figura 39 Figura 5 9 Coloca o da tela de geot xtil que estabelece o confinamento do n cleo em brita A areia foi colocada sobre esta tela De seguida foi colocada a areia respeitando as alturas e as inclina es dos taludes definidos anteriormente Figura 5 10 Aspecto final do modelo de fundos m veis constru do do LH 42 Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos Sobre o modelo de fundos m veis apresentado foram colocados os cilindros de geot xtil sendo que no lado exposto figura 5 11 foram aplicadas 4 fiadas de Geotubos 40 15 m ao longo de todo o comprimento na zona da cabe a foram colocadas 4 fiadas do mesmo tipo de cilindros e no lado abrigado figura 5 12 apenas foram colocados 4 cilindros com 40 15 m na zona mais pr xima da cabe a e os 2 cilindros de 40 16 m no tro o adjacente Figura 5 12 Configura o dos cilindros no lado abrigado do modelo 43 Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos Com a realiza o dos trabalhos pretendia se observar o movimento de areias ao longo do tempo bem como a estabilidade da estrutura proposta 5 4 2 PROGRAMA DE ENSAIOS Os ensaios efectuados dividiram se em 3 s ries principais Dentro de cada s rie a alt
86. rela o aos cilindros do lado exposto o tro o interm dio revelou se bastante est vel enquanto o cilindro superior do lado exposto apresentou grande instabilidade deslocando se cerca de 30 cm As juntas de uma forma geral apresentaram um comportamento satisfat rio n o se verificando a forma o de fossas de eros o 51 Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos Figura 5 25 Estado da restinga durante o ltimo ensaio da S rie Il a pormenor da junta localizada na cabe a do lado exposto b pormenor da junta da zona interm dia do lado exposto Figura 5 26 Estado da restinga ap s o final dos ensaios da S rie Il a vista geral sobre o lado exposto b assoreamento do lado abrigado Figura 5 27 Estado da restinga ap s o final dos ensaios da S rie Il Pormenor do deslocamento do cilindro de base do lado abrigado 52 Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos 5 5 3 RESTINGA SEM PROTEC O SERIE III 5 5 3 1 Hs 1 5 m e Tp 8 s Desde o in cio do ensaio que se assistiu forma o de uma arriba eros o no talude exposto em toda a extens o excepto junto ao enraizamento devido ao efeito de parede Forma o de micro rugas numa faixa de 40 cm ao longo de toda a extens o da praia submersa A arriba de eros o foi progredindo o que conduziu perda de largura de coroamento da
87. s tamanhos de modo a obter um desfasamento total das juntas e n o apenas de um dos alinhamentos e tamb m a introdu o de uma tela geot xtil em todo o comprimento refor ado Ali s a tela foi fornecida pela GEOSINO por m a janela temporal dispon vel n o permitiu a realiza o de um quarto ensaio e Incluir liga es entre cilindros cintas por exemplo de modo a consolidar a estrutura procurando que os cilindros mantenham a sua posi o at ao final dos ensaios e Testar diferentes configura es para o refor o O refor o utilizado durante os testes foi o proposto pela empresa projectista por m teria algum interesse experimentar outro tipo de configura o e comparar alternativas e Considerar tipologias diferentes de remate na zona abrigada de modo a facilitar o tr nsito de sedimentos nessa zona 60 Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos 61 Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos 62 Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos BIBLIOGRAFIA 1 Aguilar S Pimentel A Coastal dune stabilization using geotextile tubes at Las Coloradas Geosynthetics Magazine 2008 2 Alves J Estudo Experimental de um Recife Artificial para Sur e Defesa Costeira em Materiais Geossint ticos Disserta o de Mestrado FEUP 2011 3
88. sa a altura de 8 5 m o que corresponde a 0 7 Em rela o ao per odo significativo o escal o mais frequente o compreendido entre 8 e 10 s com 30 a que se seguem os escal es 6 a 8 se 10 a 12 s com cerca de 25 cada A percentagem de registos inferiores a 6 s de 5 9 do total de registos enquanto a percentagem dos registos superiores a 13 s de 7 6 Relativamente distribui o conjunta altura significativa per odo significativo os escal es mais frequentes s o 0 5 a 1 5 me 6a 9 s com 24 dos registos 1 5 a 2 5 me 8a 11 s com 17 e2 5a3 5m e9a 12s No que respeita s direc es de onda cuja distribui o apresentada na figura 5 3 verifica se que o quadrante de Noroeste aquele com predomin ncia de origem da ondula o com 42 4 Todas as ondas com proveni ncia do quadrante de Sudoeste representam apenas 3 9 do total de registos A classe de direc o de ondula o de Oeste correspondeu a 7 7 dos registos O rumo de WNW assume maior relevo em temporal bem como o rumo de NW Nas situa es de maior altura de onda 35 Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos os quadrantes de NW e WNW representam com igual import ncia 91 do total de registos Coelho 2005 60 E Todos os registos E Em situa o de temporal persistente 50 45 5 45 5 42 4 40 E 33 9 o E S 30 3 g 2 3 Ei w 20 12 1 10 1 773 1 2 i 1 9 7 1 4 E
89. se romper e deixar de desempenhar esta fun o expondo a popula o e as estruturas existentes Essa situa o tem despoletado Interven es recentes de manuten o e refor o da restinga procurando salvaguardar a sua exist ncia Nesse sentido foi desenvolvida pela empresa WW Consultores de Hidr ulica e Obras Mar timas S A 2012 na sequ ncia de uma proposta de um grupo de trabalho Veloso Gomes et al 2011 uma solu o de prote o da restinga que tem a particularidade de utilizar uma tecnologia relativamente recente o emprego de geossint ticos Este material tem vindo a ser utilizado frequentemente e com sucesso noutros ramos da engenharia civil o que motivou um grande e r pido desenvolvimento da ind stria da sua produ o Por m no ramo da engenharia costeira a sua aplicabilidade ainda question vel Assim com esta disserta o pretende se o aprofundamento do conhecimento em rela o a este tipo de t cnicas que poder o constituir uma boa alternativa a outras mais tradicionais da engenharia civil no dom nio da defesa litoral Os objetivos propostos foram e Conhecer o material geossint tico suas caracter sticas fun es e aspectos do seu dimensionamento e Testar a solu o proposta atrav s da modela o f sica em tanque de ondas avaliando a sua aplicabilidade e desempenho em situa es de protec o costeira e especificamente de refor o de uma restinga Estudo Laboratorial do Comportamento de uma R
90. temas dunares Exemplos disso s o a planta o de vegeta o nos maci os dunares com o objectivo de diminuir o transporte de areias a constru o de passadi os sobreelevados e de veda es que impe am o pisoteio e destrui o da vegeta o a constru o de pali adas de modo a favorecer a acumula o de areias e tamb m o enchimento artificial de praias e recomposi o de dunas Das Neves 2003 H necessidade de encontrar solu es para combater a degrada o dos sistemas dunares e os geossint ticos s o um recurso cred vel para tal Tubos e sacos de geot xtil cheios com areia enterrados ou superf cie representam um elemento de confian a para refor ar as dunas e proteger as reas costeiras contra a ac o directa do mar ao mesmo tempo que n o implicam que o interesse 13 Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos paisag stico desvalorize Para al m disso o impacte ambiental e visual provocado por estes apesar de ser uma quest o muito subjectiva considera se baixo Cada vez mais em todo o Mundo existem exemplos de casos de sucesso da aplica o destes materiais mas em Portugal o uso destas t cnicas ainda relativamente recente Deste modo nesta sec o da disserta o s o apresentados alguns exemplos do que j foi feito no nosso pa s 2 3 2 EXEMPLOS DE APLICA O Ze Constru o de uma estrutura de protec o de um bar de praia
91. uando aplicados em obra devido ao facto do enchimento n o ser feito na sua totalidade e tamb m contribui o das for as grav ticas apresentam uma configura o diferente apresentada na figura 5 1 Figura 5 1 Dimens es dos cilindros utilizados Fonte Alves 2011 O enchimento tanto dos cilindros antigos como dos novos foi feito com a areia existente no LH apoiando os no fosso lateral e com a ajuda de um funil Figura 5 2 34 Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos X N V N Figura 5 2 Enchimento dos geocilindros 5 3 METODOLOGIA 5 3 1 CONDI ES HIDRODIN MICAS NO PROT TIPO O clima de agita o que se faz sentir na costa portuguesa muito energ tico No mbito deste trabalho fez sentido observar o comportamento do modelo tanto para valores de agita o considerados m dios como para valores altos associados a situa es de temporal Coelho 2005 apresenta uma an lise da distribui o das alturas per odos e tamb m rumos dominantes registados pela b ia ond grafo instalada ao largo do Porto de Leix es no per odo entre os anos de 1993 e 2003 Relativamente altura de onda significativa verifica se que a maior percentagem de ocorr ncias da classe entre 0 5 e 1 5 m com 40 seguida do escal o 1 5 a 2 5 m com 31 7 e do escal o 2 5 a 3 5 m com 13 3 Observa se tamb m que s por 18 vezes se ultrapas
92. um comportamento satisfat rio Figura 2 14 Aspecto geral da duna em Novembro de 2009 17 Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos Pa ze Controlo de eros o no cord o dunar adjacente ao campo de golfe da Estela A regi o t m vindo a assistir a fen menos de eros o costeira tendo sido alvo desde 1997 de Interven es ripagem mec nica de areias coloca o de pali adas de madeira e pequenos sacos de areia que tinham como objectivo combat los Em Dezembro de 2000 e ap s 6 interven es que n o apresentaram o comportamento desejado decide se optar por uma nova t cnica de defesa costeira que consistiu no refor o do talude reconstru do por ripagem mec nica de areias com uma tela de geot xtil e sacos cheios com areia de 1 m figura 2 15 interven o foi efectuada em 3 tro os de 350 70 e 50m O resultado final apresenta se na figura 2 16 Figura 2 15 Coloca o dos sacos de areia na Estela Fonte das Neves 2003 e z ss pm 7 Pe o a n ua Figura 2 16 Aspecto do cord o dunar da Estela em Dezembro de 2001 Fonte das Neves 2003 18 Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos 2 3 2 4 Interven o no cord o dunar na praia de Mira Em 2011 foi feita uma interven o no Bairro Norte da praia de Mira com o objectivo de travar o avan o do mar Os trabalhos de requalif
93. unar a extremidade norte da restinga de Ofir e na protec o do restante corpo da restinga na medida em que o processo erosivo Ir se propagar para sul caso n o seja efectuada nenhuma interven o de consolida o da restinga 26 Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos e A es de reposi o das condi es de ambiente natural que assegurem a sua estabilidade biof sica por via da recupera o consolida o e protec o dos sistemas costeiros conten o da ocupa o ou da densifica o da ocupa o em zonas vulner veis Essas ac es incidem sobre a coloca o de passadi os sobreelevados e m dulos de parqueamento de bicicletas de forma a minimizar o pisoteio das dunas recept culos de res duos s lidos urbanos que devido ao facto de actualmente serem escassos facilitam a deposi o indiscriminada de lixo substitui o de pali adas que se encontram em muito mau estado coloca o de pain is informativos com o objectivo de sensibilizar a popula o para a interven o e especialmente para a fun o dos geossint ticos que sendo uma t cnica inovadora poder suscitar a curiosidade das pessoas e ou actos de vandalismo Esta ac o compreende ainda a revegeta o do corpo da restinga com a esp cie Amophilla arenaria com caracter sticas de reten o de areias Tendo sido definidos as principais ac es que a interven o exigia o projecto desenvol
94. ura 3 3 Evolu o do Corpo da Restinga Fontes INAG e Google Earth erre 25 Figura 4 1 Determina o do par metro P Fonte Das Neves 2011 eee 30 Figura 5 1 Dimens es dos cilindros utilizados Fonte Alves 2011 e eeeerereena arena 34 Figura 5 2 Enchimento dos geocilindros c sin reza dane ieindosasssesedesiaah oiiedesanaieiaondaDaneca desing aEeadni ans dndndisaragaca nes idade 35 Figura 5 3 Compara o da direc o m dia anual com situa es de temporal dados do IH para o per odo 1993 2008 para a b ia ond grafo do porto de Leix es errar 36 Figura 5 4 Perfil tipo da restinga Fonte WW 2012 eeereereee er errena nar ereean aa ereeanaaenna 37 Figura 5 5 Perfil transversal da restinga a construir em modelo medidas em mil metros 39 Figura 5 6 Planta do modelo f sico executado no tanque de ondas eee eeeereeaaerena 39 Figura 5 7 Limites de altura de onda m xima a reproduzir no tanque de ondas do LH FEUP em fun o do periodo de ondarrean e a RES curta E EU Tso pesa a O GEE Dede Ts Sa fa 41 Figura 5 8 Evolu o do processo de coloca o da britano n cleo da restinga ee 41 Figura 5 9 Coloca o da tela de geot xti que estabelece o confinamento do n cleo A areia foi colocada sobre Sre Mic e coa A de asda caia aa aa SATO Dan a a a o ab nn DO ca N 42 Estudo Laboratorial do Comp
95. ura e o per odo de onda eram aumentados sucessivamente sem haver reconstru o do modelo Assim as condi es de agita o subsequentes incidiriam sobre um perfil trabalhado resultante dos ensaios anteriores Com isto pretendia se simular a situa o real em Ofir onde n o h reconstru es durante longos per odos de tempo A ordem dos ensaios apresentada no quadro 5 5 Quadro 5 5 Resumo dos ensaios realizados em modelo reduzido e das condi es de agita o mar tima estudadas Prot tipo Modelo Dura o Ensaio Hs Tp Hs Tb dem ao m s cm s min S rie Restinga Protegida com Geossint ticos 1 1 1 35 8 4 55 1 39 27 30 2 2 61 10 7 58 1 74 27 30 1 3 3 22 12 10 61 2 09 27 30 S rie Il Restinga Protegida com Geossint ticos com refor o nas juntas 11 1 1 38 8 4 55 1 39 27 30 1 2 2 64 10 8 12 1 74 27 30 II 3 3 56 12 10 61 2 09 27 30 S rie III Restinga Sem Protec o 1 1 1 36 8 4 55 1 39 27 30 1 2 2 55 10 8 12 1 74 27 30 1 3 3 57 12 10 61 209 27 30 Note se que os valores indicados no ltimo quadro s o ligeiramente diferentes dos indicados no quadro 5 4 pois correspondem aos valores medidos pelas sondas durante o ensaio que naturalmente n o correspondem exactamente ao valor te rico de projecto Mesmo assim as condi es descritas em 5 3 5 foram respeitadas Cada ensaio teve a dura o aproximada de 30 minutos o que em prot tipo corresponderia a um per odo de aproximadamente 3 horas A s rie I d
96. v s das suas propriedades f sicas As principais propriedades f sicas dos geossint ticos s o a gramagem a espessura e a densidade relativa dos pol meros que os comp em Massa por unidade de rea Exprime se em g m Os valores usuais desta grandeza situam se entre 100 e 300 g m para os geot xteis tecidos 100 e 400 g m para os geot xteis n o tecidos e entre 200 e 1000 g m para as geogrelhas das Neves 2003 Densidade relativa dos pol meros E definida pela raz o entre o peso vol mico dos elementos constituintes do geot xtil e o peso vol mico da gua a 4 C Os valores t picos de densidade relativa dos pol meros s o 0 91 para o polipropileno 1 69 para o polivin lico de cloro 1 22 a 1 38 para o poli ster 1 05 a 1 14 para a poliamida e 0 90 a 0 96 para o polietileno Lopes e Pinho Lopes 2010 Espessura A espessura nominal definida como a dist ncia entre as superf cies inferior e superior do geossint tico medida para uma dada press o normalmente 2 kPa Geralmente o valor desta grandeza situa se entre os 0 2 e 5 mm para os geot xteis n o tecidos e 0 2 a 1 5 mm para os geot xteis tecidos Be lie Propriedades Hidr ulicas Distribui o e dimens o das aberturas A distribui o e dimens o das aberturas s o fundamentais para o dimensionamento dos geossint ticos como filtros e separadores Os geot xteis tecidos ou n o tecidos possuem um intervalo de tamanhos de abertura e n o um tamanho
97. vely short time this type of solutions arouses the Interest of the engineers In this work it is intended to go deeper into the knowledge of this material For that a section of the sandbank has been studied using a physical model Three series of tests have been carried out in wave tank all of them with the same water level 4 0m ZH and wave climate typical of the studied area Hs 1 5 3 5 m and Tp 8 12 s In the first series an outline of cylinders has been laced being the joints aligned In the second one due to the poor performance of the joints it was tried to reinforce the joints In the last series tests were made without any protection in the sandbank with the purpose of assessing its utility It was concluded that it is undeniable the necessity of taking actions for the maintenance of the sandbank or 1t runs the risk of disappearing and consequently the city of Esposende will be exposed This type of solutions can be a good alternative to other more traditional solutions however its setting in should be a very cautious process in the way that the constructive details have large implications in the good functioning of the structure KEYWORDS Dune Reinforcement Geosynthetics Coastal Protection Physical Modelling Sandbank Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos Vi Estudo Laboratorial do Comportamento de uma Restinga M vel Confinada por Cilindros de Geossint ticos
98. veu se baseado essencialmente em 2 requisitos compatibilizar o volume de areia necess rio reconstitui o da restinga com o volume de areia dragada e ainda garantir uma largura de coroamento que minimizasse o galgamento da restinga Foram ent o estudadas duas solu es para a duna artificial de refor o da restinga e Solu o 1 com o coroamento da duna cota 10 m ZH e com uma largura de coroamento de 40 m e Solu o 2 com o coroamento da duna cota 8 m ZH e com uma largura de coroamento de 50 m A Polis Litoral Norte decidiu optar pela Solu o 2 por ter menor impacte visual e tamb m pelo facto desta solu o apresentar uma cota de coroamento pr xima da do ltimo refor o em 2006 O volume total de areia necess rio de 158 730 m repartido da seguinte forma 99 495 m para a constru o da duna artificial 36 335 m para o enchimento dos geocilindros de protec o da duna artificial 6 900 m para cobrir os geocilindros do lado do rio com areia e 16 000 m para o refor o do talude do lado do mar das praias a sul da interven o Como j referido a areia a utilizar no refor o da restinga proveniente da zona terminal do rio C vado nomeadamente da zona terminal do canal de navega o e da barra A remo o de sedimentos da zona de empr stimo ser efectuada at cota 1 m ZH na zona terminal do canal de navega o e at cota 3 m ZH na zona da barra Ser o removidos 64 275 m da barr
99. vos Os ensaios de 30 minutos foram acompanhados ao vivo e no final de cada per odo de 5 minutos procurou se registar as principais altera es no modelo tirando notas e captando fotografias Nesta sec o da disserta o est o descritos os principais acontecimentos registados enquanto que em anexo se apresenta uma extensa colec o de fotografias associadas a cada ensaio 5 5 1 RESTINGA PROTEGIDA COM CILINDROS DE GEOSSINT TICOS S RIE 5 5 1 1 Hs 1 5 m e Tp 8 s Cedo se verificou uma desloca o de poucos cent metros da fiada inferior do lado exposto Essa desloca o foi mais acentuada no tro o mais pr ximo da parede devido a um efeito que esta fronteira s lida tem na agita o Houve forma o de micro dunas na praia submersa e no alinhamento das juntas dos cilindros o que indicava um movimento de material s lido atrav s dessa zona que se depositava na praia submersa No final do ensaio constatou se tamb m que haveria uma tend ncia para o afogamento dos cilindros mais pr ximos da cabe a mais vis vel no cilindro com a cota mais elevada devido eros o sentida nessa zona mas de uma maneira geral os 3 geocilindros superiores mantiveram se est veis Houve forma o de micro rugas em toda a extens o numa faixa de 40 cm no p da estrutura e tamb m na zona da cabe a que indicavam o sentido do movimento das areias Os cilindros inferiores acabaram por apresentar um afastamento de cerca de 8 cm T E Es vw pt

estudo laboratorial do comportamento de uma restinga móvel

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