E FICIÊNCIA H IDRÁULICA

Os quebra-mares de talude são normalmente, estruturas de secção transversal trapezoidal que constituem um obstáculo à propagação da agitação incidente. Este tipo de estrutura apresenta um mecanismo de dissipação por rebentação da agitação no próprio talude e ainda através da percolação no interior da sua estrutura. A zona mais importante desta estrutura é o manto de proteção constituído por blocos, pois é neste elemento que se dá a maior parte da dissipação da energia incidente.

Os blocos de proteção utilizados no manto da estrutura podem ser constituídos por diversos materiais, blocos naturais ou blocos artificiais (por exemplo: tetrápodos e blocos Antifer), no entanto a escolha do material depende das solicitações a que estará exposto e das caraterísticas hidráulicas requeridas. A eficiência hidráulica dos blocos de proteção pode ser expressa em termos de resistência a movimentos por unidade de volume de betão necessário para constituir uma unidade de área do manto. (CEM,2006)

A eficiência hidráulica dos blocos aumenta dos blocos maciços para os cubos perfurados uma vez que uma maior porosidade possibilita maior dissipação. A colocação dos blocos deve ser feita através de uma distribuição uniforme/regular dos mesmos por forma a obter a melhor eficiência possível e garantir que não se deslocam sob ação das ondas.

No caso de se verificarem deslocamentos de blocos do manto de proteção, não só é posta em causa a estabilidade da estrutura bem como a sua eficiência hidráulica através de uma porosidade excessiva que pode causar danos a nível das subcamadas de material menos resistente.

Na Solução Base foram adotados blocos Antifer, cubos maciços, que apresentam vantagens na resistência à rotura pela ação das ondas em relação a blocos mais esbeltos ou que apresentem saliências. O manto de proteção de blocos Antifer proporciona dissipação de energia e confere pouca reflexão à estrutura.

Este tipo estrutura dissipa a energia através do espraiamento das ondas sobre e através da mesma. Desde que não sejam ultrapassados os níveis de galgamento admissíveis para o porto das Velas, esta solução apresenta bom comportamento hidráulico, e ainda proporciona pouca reflexão da agitação marítima incidente, quando comparada aos quebra-mares verticais convencionais.

É possível concluir que esta solução proporciona bons níveis de abrigo e pouca reflexão da agitação marítima incidente. Esta última, é uma das grandes vantagens dos quebra-mares de talude em relação aos quebra-mares verticais convencionais. Devido à presença da parede vertical impermeável, os quebra-mares verticais estão sujeitos a forças de impacto muito superiores.

Solução Alternativa

Um dos grandes problemas no comportamento hidráulico dos quebra-mares verticais é a sua elevada reflexão da agitação incidente. Esta reflexão é consequência das grandes forças de impacto da agitação marítima incidente com a parede vertical impermeável, o que pode possibilitar maiores galgamentos e maior erosão do fundo no local onde são implantados.

No caso da Solução Alternativa, quebra-mar vertical parcialmente perfurado, foi objetivo deste pré-dimensionamento conseguir uma eficiência hidráulica superior à dos quebra-mares verticais convencionais, visto ser uma das principais desvantagens deste tipo de estrutura.

A eficiência hidráulica dos caixotões de parede parcialmente perfurada é governada, maioritariamente, pela sua porosidade e pela relação B/L, em que B é a largura da câmara e L é o comprimento de onda local. A dissipação da energia neste tipo de estruturas dá-se através do desfasamento entre o impacto na parede perfurada e o impacto na parede traseira da câmara de ondas. Devido à presença de aberturas na parede de barlamar com ligação para uma câmara de ondas, a agitação incidente vai dissipar-se nos primeiros instantes na parte impermeável da parede perfurada e nos instantes seguintes através do seu percurso pela câmara de ondas e da turbulência criada no seu interior.

A porosidade da parede perfurada, em estruturas com uma única câmara, deve ser entre 15 e 30% (Takahashi, 2002) e para estruturas com múltiplas câmaras entre 15 e 45% (Bergmann et al, 2000). No caso da Solução Alternativa, com uma única câmara, a máxima pressão na parede frontal e na parede traseira da câmara ocorre em fases diferentes do ciclo da onda, fazendo com que a força máxima total sobre a estrutura aconteça com o somatório das forças individuais no instante de componente horizontal máxima, a tomar valores bastante reduzidos.

A reflexão em estruturas deste tipo ocorre maioritariamente na parede traseira da câmara de ondas, o que produz grandes oscilações do nível da água no interior da mesma e influência as condições hidráulicas na parede frontal, sendo um fenómeno complexo. O menor valor do coeficiente de reflexão ocorre para a relação B/L=0,2, neste caso as componentes horizontais

impacto e separação do escoamento causada pela parede perfurada. A gama de valores de B/L entre 0,1 e 0,4 conduz à melhor eficiência da parede perfurada na redução das forças atuantes sendo que, na Solução Alternativa obteve-se B/L=0.09.

Após o pré-dimensionamento da estrutura perfurada verificou-se um coeficiente de reflexão de valor igual a 0,46. Assim, pode afirmar-se que a Solução Alternativa apresentará uma eficiência hidráulica muito superior à de um quebra-mar vertical convencional e mais aproximada da Solução Base. Importa também referir, que, obtiveram-se valores de coeficiente de reflexão entre 0,4 e 0,6 para uma gama de períodos entre 8 e 12 s.

O quebra-mar vertical parcialmente perfurado é uma solução inovadora conseguindo conjugar as vantagens dos caixotões convencionais com a baixa reflexão dos quebra-mares de talude. Este tipo de estrutura é uma boa solução em grandes profundidades e espaços limitados apresentando um bom comportamento hidráulico em termos de reflexão.

A redução do galgamento e das oscilações do nível da água em frente à estrutura também são bastante razoáveis. Esta solução proporciona uma navegação mais segura especialmente para pequenas embarcações e reduz o risco de erosão no pé da estrutura. A presença da parede perfurada e da câmara de ondas aumentam a estabilidade global da estrutura, através do desfasamento das forças de impacto que reduz a intensidade das forças totais na mesma.