portos e vias navegaveis-aula-4_compress

1. PORTOS E VIAS NAVEGÁVEIS
FACULDADE DE ENGENHARIA
ENGENHARIA CIVIL
Prof. D.Sc. LUIS MIGUEL GUTIÉRREZ KLINSKY
São José dos Campos

2. PORTOS E VIAS NAVEGÁVEIS
FACULDADE DE ENGENHARIA
ENGENHARIA CIVIL
PROJETO GEOMÉTRICO
1. OBJETIVOS
2. TEORIA DO REGIME DO LEITO
3. CONSIDERAÇÕES PARA O TRAÇADO DE UMA VIA NAVEGÁVEL
4. MATERIAIS UTILIZADOS PARA A FORMAÇÃO DO LEITO DO RIO
5. EXERCÍCIOS

3. PROJETO GEOMÉTRICO DE VIAS NAVEGÁVEIS
O objetivo de realizar o projeto geométrico de um rio, ou sua
canalização, é fornecer as condições adequadas para a navegação
dos navios
1. OBJETIVOS

4. Os objetivos específicos podem ser organizados da seguinte forma:
1. OBJETIVOS
a) Fixar um leito estável do rio e garantir que no futuro
esse curso será mantido
b) Formar um canal navegável e garantir a profundidade
de água suficiente para a navegação fluvial
c) Proteção contra inundações
d) Proteção das margens do rio
e) Recuperação dos valores naturais do rio
PROJETO GEOMÉTRICO DE VIAS NAVEGÁVEIS

5. É uma síntese de conhecimentos empíricos, aplicável à estabilidade de
cursos de rios que transportam sedimentos
2. TEORIA DO REGIME DO LEITO
Baseia-se na observação de canais
não revestidos (erodíveis) que têm
se mantido ou têm evolucionado
até formas estáveis ao longo do
tempo, transportando água com
certa carga de sedimento
A “teoria” desenvolve o equilíbrio
dinâmico:
• da vazão sólida
• da vazão líquida
• da geometria hidráulica
PROJETO GEOMÉTRICO DE VIAS NAVEGÁVEIS

6. Aplicável para a estabilização do curso de um rio, quanto a:
• Largura
• Profundidade
• Inclinação
2. TEORIA DO REGIME DO LEITO
2.1 APLICAÇÃO
Lacey (1930 e 1958) define as características do curso de um rio:
𝒃 = 𝟒, 𝟖𝟑𝟏 ∙ 𝑸
𝟏
𝟐 𝒀𝒎 = 𝟎, 𝟏𝟐𝟖 ∙
𝑸
𝟏
𝟑
(𝒅𝟓𝟎)
𝟏
𝟔
𝑺 = 𝟎, 𝟐𝟎𝟒 ∙
(𝒅𝟓𝟎)
𝟓
𝟔
(𝑸)
𝟏
𝟔
b= largura do rio (m)
d50 = diâmetro médio da partícula (m)
Ym = profundidade média do rio (m)
S= inclinação do rio
Q = vazão do rio (m3/s)
PROJETO GEOMÉTRICO DE VIAS NAVEGÁVEIS

7. O traçado de uma via navegável para o transporte fluvial, deve:
• Minimizar o custo do transporte
• Produzir mínimo impacto no meio ambiente
3. CONSIDERAÇÕES PARA O TRAÇADO DE UMA VIA NAVEGÁVEL
Cruzeiro no Rio Reno (Alemanha)
PROJETO GEOMÉTRICO DE VIAS NAVEGÁVEIS

8. É a máxima profundidade com relação ao nível do espelho de água, para
propósito de navegação é considerada como uma profundidade segura
3. CONSIDERAÇÕES PARA O TRAÇADO DE UMA VIA NAVEGÁVEL
3.1. PROFUNDIDADE
PROJETO GEOMÉTRICO DE VIAS NAVEGÁVEIS

9. 3. CONSIDERAÇÕES PARA O TRAÇADO DE UMA VIA NAVEGÁVEL
3.1. PROFUNDIDADE
Baseia-se nos
critérios
• O casco do navio não deve sofrer danos
• A manobra do navio não deve ser afetada
Calado do navio
Movimento vertical do
navio devido às ondas
Resguardo
Precisão da dragagem (30 a 60cm para areia)
(90 a 120cm para rocha)
Fundo do Canal
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10. 3. CONSIDERAÇÕES PARA O TRAÇADO DE UMA VIA NAVEGÁVEL
3.2. DIMENSÕES DO PERFIL TRANSVERSAL
Para uma navegação segura no transporte fluvial, deve se garantir uma
seção transversal livre de circulação de embarcações
RECOMENDAÇÃO 1:
A proporção entre a área molhada e área do navio deve ser maior que 7
𝒏 =
𝑨𝒔
𝑨𝒃
≥ 𝟕
As = área molhada do canal (m2)
Ab = área transversal do navio (m2)
PROJETO GEOMÉTRICO DE VIAS NAVEGÁVEIS

11. 3. CONSIDERAÇÕES PARA O TRAÇADO DE UMA VIA NAVEGÁVEL
3.2. DIMENSÕES DO PERFIL TRANSVERSAL
RECOMENDAÇÃO 2:
Profundidade mínima de 0,3 a 0,4 do calado máximo do navio, de
forma adicional
Deve ser utilizado no mínimo 1,5m
Calado
Máximo
0,3 a 0,4 do
Calado Máximo
PROJETO GEOMÉTRICO DE VIAS NAVEGÁVEIS

12. 3. CONSIDERAÇÕES PARA O TRAÇADO DE UMA VIA NAVEGÁVEL
3.3. LARGURA DO CANAL
É definida em função da largura do navio padrão que irá navegar no
segmento projetado
M
M
2½⋅M
2½⋅M
3⋅M com velocidade reduzida
5⋅M a toda máquina
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13. 3. CONSIDERAÇÕES PARA O TRAÇADO DE UMA VIA NAVEGÁVEL
3.4. TRAÇADO EM PLANTA
• Não deve-se exagerar em
determinar curvas concretas
• Observar o traçado natural do
rio e empregá-lo como base
do projeto
• Fargue recomenda que o
desenvolvimento da curva
seja em torno de 8 vezes a
largura do rio ,
• Ou , de forma que o traçado
resultante tenha uma
característica geométrica
similar a um meandro natural
Bordas
Eixo
PROJETO GEOMÉTRICO DE VIAS NAVEGÁVEIS

14. 3. CONSIDERAÇÕES PARA O TRAÇADO DE UMA VIA NAVEGÁVEL
3.5. TRAÇADO DA CURVA HORIZONTAL EM FUNÇÃO DA VELOCIDADE
Determinam-se os raios mínimos da curva para uma velocidade do navio
no momento de ingressar em uma curva
𝑹𝒎𝒊𝒏 =
𝑼𝟐
𝟏𝟐𝟕( ∆ 𝒉 + 𝒇)
Rmin = raio de curvatura (m)
U = velocidade do navio (km/h)
Δh= diferença de altura entre a parte exterior e interior da curva
f = coeficiente de atrito transversal admissível entre o navio e a água
∆ 𝒉 =
(𝑽𝒎𝒓)
𝟐
∙ 𝒃
𝒈 ∙ 𝑹
Δh= variação da altura na seção transversal (superelevação)
Vmr = velocidade média na seção do canal (m/s)
b = largura do rio (m)
PROJETO GEOMÉTRICO DE VIAS NAVEGÁVEIS

15. 3. CONSIDERAÇÕES PARA O TRAÇADO DE UMA VIA NAVEGÁVEL
3.5. TRAÇADO DA CURVA HORIZONTAL EM FUNÇÃO DA VELOCIDADE
𝒆 =
𝑹
𝒄𝒐𝒔(
∆
𝟐 )
− 𝑹
𝑳𝑪 =
∆ 𝝅𝑹
𝟏𝟖𝟎
𝒍 = 𝟐 ∙ 𝑹 ∙ 𝒔𝒆𝒏
(
∆
𝟐 ) 𝑨𝒄 = 𝑹
(
𝟏 − 𝒄𝒐𝒔
(
∆
𝟐 ))
Δ= ângulo de deflexão (radianos)
e = externa (m)
Ac = mediana (m)
l = longitude horizontal desde o
ponto do início da curva até o
final (m)
Lc = comprimento da corda da
curva (m)
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16. 3. CONSIDERAÇÕES PARA O TRAÇADO DE UMA VIA NAVEGÁVEL
3.6. LARGURA ADICIONAL NAS CURVAS HORIZONTAIS
𝑿 =
𝒍𝟐
𝟒 ∙ 𝑹𝒎𝒊𝒏
≥
𝑬𝟐
𝟒 ∙ 𝑹𝒎𝒊𝒏
X= largura adicional na
parte exterior da curva
(m)
E = comprimento do navio
(m)
l = comprimento
horizontal desde o início
até o final da curva (m)
PROJETO GEOMÉTRICO DE VIAS NAVEGÁVEIS

17. 3. CONSIDERAÇÕES PARA O TRAÇADO DE UMA VIA NAVEGÁVEL
3.7. CURVA DE TRANSIÇÃO
𝑳𝒆 =
𝟑
𝟐
𝒍
le = comprimento da
transição (m)
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18. 4. MATERIAIS EMPREGADOS PARA FORMAR O CURSO DO RIO
Materiais especiais são utilizados para evitar inundações e proteger as
margens do rio, quando é projetado para o transporte fluvial
4.1. MUROS DE PEDRAS
• Materiais natural de
graduação grossa,
usualmente procedente de
pedreiras
• A estabilidade é atribuída ao
peso e à forma
PROJETO GEOMÉTRICO DE VIAS NAVEGÁVEIS

19. 4. MATERIAIS EMPREGADOS PARA FORMAR O CURSO DO RIO
Materiais especiais são utilizados para evitar inundações e proteger as
margens do rio, quando é projetado para o transporte fluvial
4.2. GABIÕES
• São recipientes
paralelepípedos, feitos de
arame preenchidos com
rochas graúdas
• Resistem a ação da
gravidade da água, como
ondas, erosão, empuxo
• Sua colocação é organizada
e são unidos por arama uns
aos outros
PROJETO GEOMÉTRICO DE VIAS NAVEGÁVEIS

20. 4. MATERIAIS EMPREGADOS PARA FORMAR O CURSO DO RIO
Materiais especiais são utilizados para evitar inundações e proteger as
margens do rio, quando é projetado para o transporte fluvial
4.3. ESPIGÕES
• São elementos construídos,
de forma vertical ou
inclinada à beira do rio,
para proteger algum
elemento
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21. 4. MATERIAIS EMPREGADOS PARA FORMAR O CURSO DO RIO
Materiais especiais são utilizados para evitar inundações e proteger as
margens do rio, quando é projetado para o transporte fluvial
4.3. ESPIGÕES
Espigão isolado e seu efeito na
margem a jusante
espigão
pilar
erosão
linhas de fluxo
espigões
colchão líquido
estático linhas de fluxo
Rio com espigões de repulsão
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22. 4. MATERIAIS EMPREGADOS PARA FORMAR O CURSO DO RIO
Materiais especiais são utilizados para evitar inundações e proteger as
margens do rio, quando é projetado para o transporte fluvial
4.4. FECHAMENTO DE BRAÇOS SECUNDÁRIOS
Feitos em enrocamento
ou terra
Sedimentação
Ilha
Fluxo
• Aprofundamento do canal principal
• Deposição dos materiais sólidos, à jusante
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23. PORTOS
Definir as características do curso de um rio que tem vazão de 30m3/s, com
diâmetro médio de partículas de 0,4x10-4 m, utilizando a Teoria do Regime
de Lacey.
EXERCÍCIO 4.1

24. PORTOS
Calcular a velocidade máxima de um navio, para ingressar em uma
curva de rio com raio de 160m. Verificar a largura adicional e o
comprimento de transição da curva.
A velocidade do navio é de 10km/h e a velocidade da água do rio é
de 1,5m/s, a área de seção do rio é de 913 m2, a largura do rio é de
90m e o ângulo de deflexão é de 40o.
EXERCÍCIO 4.2

25. PORTOS
QUESTÃO 4.1.
Quais são os objetivos específicos do projeto geométrico de uma via
navegável ?
QUESTÃO 4.2.
A Teoria do Regime baseia-se em...
QUESTÃO 4.3.
O que deve ser considerado no cálculo da profundidade de uma via
navegável ?
QUESTÃO 4.4.
Qual é o parâmetro empregado no cálculo da largura de uma via
navegável?
QUESTÕES

26. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Notas de aula de Luis Filipe Baptista – ENIDH/DEM (Portugal)
Notas de aula do Prof. Nelson (EESC-USP)