Author(s):
Rodrigues, Luís Filipe Silva
Date: 2016
Persistent ID: http://hdl.handle.net/10400.21/6595
Origin: Repositório Científico do Instituto Politécnico de Lisboa
Subject(s): Quebra-mares de estrutura mista; Muro-cortina; Formulações de dimensionamento; Forças; Pressões; Rubble-mound breakwaters with crown walls; Crown walls; Design formulae; Forces; Pressures
Description
Trabalho de Projeto de natureza Científica para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil na Área de Especialização de Hidráulica
Um quebra-mar de estrutura mista é constituído por um quebra-mar de taludes com uma superestrutura colocada no seu coroamento. Quando essa superestrutura é constituída por um muro com a respetiva fundação é denominada por muro-cortina. Um quebra-mar de estrutura mista funciona como um quebra-mar de taludes onde se dá a maioria da rebentação das ondas e um muro-cortina que funciona como uma proteção contra o galgamento de onda e, quando este existe, oferece proteção ao talude posterior. O muro-cortina também proporciona uma zona de acesso, de mobilidade e de segurança a pessoas e equipamentos que lá circulem e operem, e a infraestruturas complementares. Também é construído com intuito de redução da quantidade de enrocamento que seria necessário para atingir determinada cota de coroamento e os respetivos custos associados, além de facilitar os processos construtivos. A motivação principal desta dissertação é reproduzir o dimensionamento do muro-cortina do Molhe-cais do Terminal de Passageiros de São Roque do Pico, averiguar o porquê do método utilizado, como executa-lo, a ciência que está por detrás deste e formas alternativas de o fazer. Antes de iniciar o dimensionamento do muro-cortina estudou-se quais os tipos de muros-cortina existentes, averiguou-se quais os parâmetros de dimensionamento necessários e os tipos de falhas a que o mesmo está sujeito. Tentou-se captar a problemática que está na génese dos métodos e também as ações atuantes no mesmo, bem como os critérios de verificação de estabilidade que estão diretamente relacionados com alguns tipos de falha e com alguns parâmetros de dimensionamento. Um capítulo desta dissertação foi dedicado ao levantamento das metodologias de cálculo existentes, de que se destacam: a de Iribarren e Nogales (1954), Günbak e Gökce (1984), Bradbury, Allsop e Stephens (1988), Pedersen e Burcharth (1992), Martín et al. (1995, 1999), não esquecendo a de Pedersen (1996) e a de Berenguer e Baonza (2006). Contudo face aos inúmeros métodos disponíveis procedeu-se a uma análise a fim de se apurar os mais adequados, ao nível do conhecimento atual, o seu campo de aplicação, as suas vantagens e limitações. Antes de iniciar o dimensionamento do muro-cortina do Molhe-cais do Terminal de Passageiros de São Roque do Pico, procedeu-se à reprodução de um dimensionamento de um muro-cortina já existente para se verificar que a folha de cálculo elaborada para este fim confirme o dimensionamento. As principais conclusões retiradas deste estudo foram que a configuração e a constituição do quebra-mar de estrutura mista têm influência nos fenómenos associados ao processo, tanto na determinação das ações incidentes, como nos modos de falha característicos da estrutura em que se tem de garantir a estabilidade da mesma. Pela dissecação dos vários métodos e opinião de diferentes autores, os métodos de Pedersen (1996) e o de Martín et al. (1995, 1999) são os que apresentam melhores características e estimativas, o segundo é o que melhor representa o processo físico e o que dá as melhores estimativas das cargas globais, já primeiro dá as melhores estimativas para a força horizontal máxima, para o momento de derrube e para a pressão de impulsão.
Abstract: A rubble-mound breakwater with a crown wall is made by a rubble-mound breakwater with a superstructure set on its crest. When this superstructure is formed by a wall with its foundation it is called a crown wall. A rubble-mound breakwater with a crown wall works as a rubble-mound breakwater against which most of the waves break and a crown wall which is a protection against wave overtopping and when this exists it offers protection to the slope behind. The crown wall also allows access, mobility and security to people and equipment and to complementary infrastructures as well. The crown wall is also built in order to reduce the quantity of quarry stone needed to achieve a certain crest level, to reduce its cost and facilitate the construction processes. The principal aim of this thesis is to reproduce the crown wall design of the breakwater passenger’s terminal of São Roque do Pico, to inquire the reason why this method was used, how to make it work, the science behind it and the alternative ways of doing it. Before starting the crown wall design, several types of crown wall were studied, as well as the required design parameters and their failure modes. We tried to pick up the science basis of the methods and acting forces on it, as well as the methods to verify the stability related with some kinds of failure and with some dimension parameters. A chapter of this thesis was dedicated to the survey of the existent calculation methods, being the most important ones those by Iribarren and Nogales (1954), Günbak and Gökce (1984), Bradbury, Allsop and Stephens (1988), Pedersen and Burcharth (1992), Martín et al. (1995, 1999), Pedersen (1996) and Berenguer and Baonza (2006). However due the countless available methods an analysis was carried out to select the most suitable ones, their application field, their advantages and disadvantages. Before starting the crown wall design of the breakwater passenger’s terminal of São Roque do Pico, an existing crown wall design was reproduced to check the developed computer program for the loads calculations. The main conclusions of this thesis were that the shape and materials used in the rubble-mound breakwater have influence in the methods associated to the process as well as in the existing loads and in the breakwater failure modes that have to be considered to insure its stability. Analysing the different methods and opinions of experts in this subject, we can see that the methods by Pedersen (1996) and by Martín et al. (1995, 1999) show the best characteristics and estimates. The latter presents the best physical process and the best estimation of global loads; the former gives the best estimation for the maximum horizontal force, for the overturning moment and for the uplift pressure.