Modelo para Assentamento Imediato no Tardoz de um Caís em Blocos by OAL_SONAREF

Categoria Inovação

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Modelo para Assentamento Imediato no Tardoz de um Cais em Blocos Ranier Cerejo – raniercerejo@odebrecht.com Nome do Contrato/Unidade ou Área/Escritório: Sonaref País: Angola Empresa:Odebrecht Unidade, Setor ou Região: Angola Líder do Contrato/Unidade de Negócios: Pablo Mattos RESUMO: O projeto do terminal marítimo da futura refinaria do Lobito consiste na construção de três cais em blocos, todos constituídos por elementos de parede (MOF, Berth1 e Berth2), tendo um máximo de 15 metros de altura e um total de 500 metros acostáveis. Para esta construção foi realizado um aterro (295.760 m2) que foi previamente compactado segundo o processo de compactação dinâmica. O principal desafio prendia-se na compactação da parte tardoz dos muros, numa largura de cerca de 30 metros na parte posterior de cada parede, visto que, segundo o projeto base, esta seria uma área sujeita a grande atividade portuária, o que implicaria elevadas cargas de dimensionamento de até 90 Kpa. Conhecendo os riscos inerentes ao comprometimento á integridade da estrutura do cais devido a utilização de uma compactação dinâmica, já que a execução da mesma poderia provocar deslocamentos não aceitáveis da parede de blocos e consequentemente alterações fora das tolerâncias. Assim as áreas seriam compactadas com compactação leve seguida de rolo compactador, o que apenas asseguraria um nível de compactação superficial mas pecando em profundidade. A ideia desenvolvida tem como base a criação de um modelo que proporcionasse os mesmos resultados da compactação dînamica em profundidade mas buscando reduzir riscos estruturais. Esta consistiria em impulsionar assentamento imediato nessas áreas, criando pilhas de material britado que seriam posteriormente utilizadas como camada de finalização do aterro. Essas pilhas atuariam em um período de tempo suficiente para provocar assentamentos desejados. À medida que alcançado o assentamento, a pilha era removida e posicionada para a próxima área de compactação, o excedente passava a ser usado para dar continuidade aos trabalhos de aterro. Com essa metodologia de compactação alcançaram-se os resultados esperados com ganhos significativos de produtividade aliados a redução de custos quando comparado com o cenário de compactação previamente idealizado.

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1. IDEIAS INCORPORADAS 1.1. Situação anterior às inovações O projeto da refinaria Sonaref, localizado em Angola, na baia do Lobito, requeria a construção de um cais capaz de receber o óleo bruto e de exportar os produtos refinados, além disso, conter uma instalação para carga/descarga de materiais necessários para a construção da refinaria e demais instalações associadas (MOF).  O MOF (Material Offloading Facility) cais para carga e descarga de equipamentos, tem a profundidade de 10 metros e capaz de acomodar graneleiros de fácil descarga, com auxílio de rampas.  O Berth-1, cais para carga e descarga de líquidos e sólidos, com profundidade de 15 metros e capaz de acomodar petroleiros de tara (DWT-Dead Weight Tones) de 8,000-40,000 DWT e graneleiros de tara compreendida entre 30,000-60,000 DWT.

Figura 1 –HandySize (10,000-30,000)



Figura 2 –HandyMax (30,000-50,000)

O Berth-2, cais para carga de líquidos e carga e descarga de sólidos, com profundidade de 15 metros e com capacidade para acomodar petroleiros de tara até 50,000 DWT e graneleiros de tara até 160,000 DWT.

Figura 3 –HandyMax (30,000-50,000)

Figura 4–SuezMax(120,000-150,000)

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______________________________________________________ Face aos requisitos dos cais, foi aterrada a área 295.760 m2 para a construção do terminal marítimo, usando cerca de 2.500.000 m3 de material de variadas granulometrias (0-200mm, 0-50mm e 0-37,5mm). Os elementos parede do cais foram executados com um total de 564 blocos de concreto com cerca de 300 toneladas cada. Foi realizada a compactação dinâmica de intensidade de energia variada para as diferentes áreas, contudo na área tardoz do muro tinha que ser realizada uma atividade de compactação diferenciada, incapaz de causar danos a integridade da estrutura mas suficiente para garantir os critérios definidos pelo cliente no projeto base. Esta zona de compactação, correspondente a área de implantação do pavimento de 30 metros de largura, delimitada entre a linha da face de cada muro “cope line” ao final do aterro estrutural de retenção de finos. Pela secção típica da parte tardoz é possível observar que a zona de compactação constituída por 3 tipos diferentes de materiais e com níveis de compactações diferentes.  O aterro estrutural, localizado por trás do muro, com a função de reter os finos e que compreendia materiais de várias camadas e geotêxtil pouco resistente.  O aterro sobre o aterro estrutural, material não compactado  O aterro fortemente compactado (energia 6000 a 8000kN.m)

Figura 5 – Secção Típica da estrutura do cais

Toda a área no tardoz dos 3 cais teria de ser compactada e com garantia de que a variação de assentamentos entre elas não fosse superior a 15 mm num comprimento de 3m. O método executivo compreendia em utilizar uma compactação dinâmica leve (energia 2000 kN.m) após finalizado o aterro, a compactação seria diferenciada de acordo com a proximidade a 3

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______________________________________________________ estrutura do muro, variando o número de pancadas e altura máxima a que o peso era içado. Posteriormente era seguido de rolo compactador por forma a igualar os assentamentos obtidos nas diferentes áreas.

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______________________________________________________ 1.2. Ideias e ações incorporadas O prazo de execução da obra era crítico, as metas estipuladas eram arrojadas face ao cronograma, resultando em prazos reduzidos para certas atividades. Uma das ideias implementadas foi a estocagem máxima no canteiro dos materiais de aterro a serem utilizados. Originalmente o material britado estava sendo produzido e estocado a cerca de 4km do terminal marítimo. Com essa nova abordagem o raio de estoque de material ficou limitado a 300 metros permitindo uma maior produtividade na aplicação do mesmo uma vez que já se encontrava nas imediações das áreas a serem trabalhadas. Entre os vários desafios superados durante dois anos de execução da obra, o que mais se destacou pela sua simplicidade, facilidade de aplicação e redução de custos foi a solução para compactação na parte tardoz do muro, que consistia na utilização do material 0-37,5mm necessário para realizar a última camada do terminal marítimo com 0,30cm de espessura, perfazendo um total de 89.000m3. Este material foi estocado em pilhas sobre as áreas em causa e com altura suficiente para garantir os assentamentos pretendidos. O clima da região, naquela especifica época do ano em que estava incurso a colocação da pilha (entre Dezembro e Março), teve de ser incorporada, uma vez que a água retida no material contribuía para aumentar o peso do material e consequentemente o peso sobre a estrutura do muro podendo incorrer fissuras ou até deslizamento da parede.

Figura 6 – Climatologia de Lobito

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1.3. Origem do conhecimento A origem do conhecimento consiste na pedagogia da presença. 

Interna: Teve-se a oportunidade de trabalhar com pessoas de conhecimento com bastante experiência e que já haviam implementada a metodologia de compactação em várias outras obras.

 Externa: para o desenvolvimento do estudo técnico contamos com o apoio da COWI, Consultoria e Engenharia para determinar e provar junto ao cliente Sonangol a sua viabilidade.

2. METODOLOGIA 2.1. Descrição A atividade consistia em transportar o material de granulometria 037,5mm (densidade = 16 kN/m³) e estocar, criando pilhas sobre a área que estava a ser avaliada para compactação, a altura de cada pilha foi calculada segundo as cargas atuantes propostas pelo projeto base. As três áreas MOF, Berth 1 e Berth 2 tinham, segundo o projeto elevações finais de 3.5 CD, 4.0 CD e 4.0 CD respetivamente. O MOF sujeito a tensão atuante de 90Kpa, começando a pilha a ser colocada a partir da elevação +2.0 CD, a extensão da pilha, cortes e localização das placas de controlo são observados no desenho 2. Para o cálculo da altura da pilha foram utilizados os seguintes critérios:  Considerando a totalidade do esforço atuante 90 kPa.  A tensão do solo na elevação +2.0 estava sujeita ao peso das camadas acima ate a elevação final +3.5 CD, logo a tensão final no topo da camada = 1.5 m × 22 kN/m³ = 33 kPa  Utilizando para o material da pilha o valor de densidade 22 kN/m³, testes laboratoriais confirmaram a densidade no local. O valor da tensão a elevação +2.0 CD = 33 kPa + 90 kPa = 123 kPa O valor da altura da pilha = 123 kPa / 22 kN/m³ = 5.60 m O valor da elevação da pilha = +2.0 + 5.60 m = +7.60 m O Berth 1 sujeito a tensão actante de 60Kpa, começando a pilha a ser colocada a partir da elevação +2.0 CD, a extensão da pilha, cortes e localização das placas de controlo são observados no desenho 3. O valor da tensão a elevação +2.0 CD = 44 kPa + 60 kPa = 104 kPa O valor da altura da pilha = 104 kPa / 22 kN/m³ = 4.75 m O valor da elevação da pilha = +2.0 + 4.75 m = +6.75 m O Berth 2 sujeito a tensão atuante de 40Kpa, devido as atividades inerentes a instalação dos acessórios do cais, optou-se por realizar as camadas finais até a elevação +2.60 CD, a extensão da pilha, cortes e localização das placas de controlo são observados no desenho 4. O valor da tensão a elevação +2.6 CD = 31 kPa + 40 kPa = 71 kPa 6

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______________________________________________________ O valor da altura da pilha = 71 kPa / 22 kN/m³ = 3.25 m O valor da elevação da pilha = +2.60 + 3.25 m = +5.85 m Durante todo o processo de implementação e permanência da pilha, aproximadamente 45 dias, foi feito um monitoramento topográfico diário das leituras registradas dos assentamentos em vários pontos da pilha, para isso, fez-se uso de uma haste tubular fixa com marcas de leitura e que estava apoiada numa placa metálica, o conjunto apoiado na camada de base sobre a qual estava instalado o material para pilha. À medida que a pilha crescia, aumentava em volume e peso, uma rampa com pendente razoável ia sendo formada para permitir fácil acesso dos equipamentos. A duração de execução das pilhas pode ser observada na tabela abaixo, considerando que cada caminhão faz aproximadamente uma viagem por hora. DURAÇÃO PARA EXECUÇÃO DAS PILHAS ÁREAS

VOLUMES (m3)

VEÍCULOS (caminhões)

TURNOS (horas)

CAPACIDADE (m3)

DIAS

MOF 1 MOF 2 BERTH 1 BERTH 2

21309 31133 13659 1664

12 12 12 8

8 8 8 8

18 18 18 18

12 18 8 2

Figura 7 – Tabela de duração em dias, para execução das pilhas

As atividades inerentes a construção do cais passaram a ser executadas com base na existência das pilhas de compactação, garantindo que as restantes frentes não fossem perturbadas ou interrompidas devido a sua existência. 2.2. Composição das equipes A seguir enumero as equipes deste projeto que atuaram e impactaram no resultado final deste serviço: DC – Pablo Mattos Diretor Técnico –Alexander Christiani Gerente de Engenharia – Richard Price Gerente de Produção – Eustáquio Souto Gerente de Equipamentos – André Lino RP Engenharia – Nikhil Agarwal RP produção – Daniel Fernandes / Martin Guzetti COWI- análise dos resultados/parecer técnico Equipe de execução: 12 – Motoristas de caminhão, 2 – Manobradores de buldózer, 1 – Pá carregadeira, 2 – Sinaleiros, 1 – Topografo, 1 – Soldador, 1 – Ajudante,

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2.3. Equipamentos, insumos e instalações envolvidas Na execução da pilha não estão demonstrados os custos do material britado, uma vez que o mesmo já estava orçado no escopo inicial do contrato. Na tabela abaixo são descritos os equipamentos e insumos utilizados na realização da atividade, assim como os índices, custos unitários e respetiva produtividade. ORÇAMENTO - SERVIÇOS DE APLICAÇÃO E MONITORAMENTO DA PILHA COMPOSIÇÃO/INSUMOS DESCRIÇÃO MÃO DE OBRA SINALEIRO NAC - AJUDANTE NAC - SOLDADOR NAC - TOPOGRÁFO MATERIAL PARA POSTE DE MEDIÇÃO TUBO METÁLICO DIAMTRO-60MM CHAPA METÁLICA DE ESPESSURA 10MM EQUIPAMENTO EQP - TRACTOR DE ESTEIRA CAT D8R EQP - CAMIÃO MAN 41.36 - 20 CBM - 8X4 CHASSIS EQP - PÁ-CARREGADEIRA TOTAL

COMPOSIÇÃO UNITÁRIA UMED. H H H H

ÍNDICE 0,055102 0,036735 0,016327 0,018367 0,002041

CUSTO UNITÁRIO INSUMO

PRODUTIVIDADE

$3,50 $3,50 $7,50 $12,00

27.222222 M2/H 61.250000 M2/H 54.444444 M2/H 490.000000 M2/H

M M2

0,001224 0,000408

$5,00 $7,50

816.666667 LM/M2 2450 M2/M2

H H H

0,009184 0,008163 0,009184

$97,76 $51,41 $120,00 $5,71437

108.888889 M2/H 122.500000 M2/H 108.888889 M2/H

Figura 8 – Tabela de composição de insumos para execução das pilhas

O custo direto da realização da atividade é de $5,71usd por metro quadrado de área instalada (pilha). Para realização da pilha, foi considerado para o custo apenas o segundo transporte, visto que estava programado os caminhões realizarem a atividade de transporte do material para o local de instalação, logo, o custo orçado para a atividade de instalação da pilha corresponde ao tempo acrescido que os caminhões realizaram na movimentação do material da pilha para a área final de implantação, um mês após a instalação da pilha localizada no parte tardoz do muro. 2.4. Produtividades alcançadas     

Redução de 90% das atividades relacionadas à análise de Qualidade para a verificação da compactação atingida. Redução de 75% dos trabalhos de transporte e aplicação do material devido às várias fases suprimidas do processo. Aumento da eficiência na aplicação do material em todo o terminal marítimo, em especial, nas áreas após a remoção das pilhas quando comparada com a situação de compactação dinâmica. Eliminação da utilização de rolo-compactador para a compactação dos 3 cais. Antecipação do prazo de entrega das áreas compactadas.

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2.5. Problemas observados Esta atividade não apresentou problemas, contudo convêm ter atenção na execução de alguns aspectos durante a execução tais como:  A densidade do material a utilizar está sujeito a alterações, devidas as condições climáticas da zona, época sazonal, compactação imposta pela movimentação dos equipamentos utilizados durante a execução da pilha.  O cálculo é feito para a crista da pilha, logo, toda a área delineada para o respetivo processo, deve ser afetada pela altura total da pilha.

2.6. Desenhos

Desenho 1 – Planta geral do terminal Marítimo com as cargas de projeto para as várias áreas

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Desenho 2 – Planta e secções da pilha na parte tardoz da parede - MOF 10

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Desenho 3 â&#x20AC;&#x201C; Planta e secĂ§Ăľes da pilha na parte tardoz da parede - Berth 1

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Desenho 4 â&#x20AC;&#x201C; Planta e secĂ§ĂŁo da pilha na parte tardoz da parede - Berth 2

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2.7. Custos incorridos e/ou investimentos Os custos associados à implementação do modelo para assentamento imediato no tardoz de um caís em blocos é bastante reduzido face aos benefícios tangíveis e intangíveis para a organização. Para Organização Odebrecht, a utilização deste modelo teve um custo total de $108.641. MÃO DE OBRA 1.890,00 840,00 2.025,00 360,00 $4.755,00

MATERIAIS

EQUIPAMENTO

TOTAL

$90,00 $45,00

$13.197,60 $49.353,60 $16.200,00

$135,00

$78.751,20

$15.177,60 $50.238,60 $18.225,00 $360,00 $83.641,20

ENGENHARIA/ CONSULTORIA

$25.000,00

TOTAL

$108.641,20

Figura 9 – Tabela de custos incorridos para execução das pilhas

 A subcontratada CHEC - Companhia Chinesa de Engenharia Portuária, responsável pela execução do maior volume de atividades ligadas ao cais não teve qualquer custo uma vez que não houve alteração ou qualquer tipo de interferência devido a aplicação do modelo.  Não existiram custos incorridos para o cliente, de acordo com a natureza do contrato (preço fixo), qualquer alteração de engenharia, uma vez validada e viabilizada por uma terceira parte, pressupõe economia apenas para a Organização.

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2.8. Fotos

Figura 10 - Execução da pilha de aterro no MOF

Figura 11 - Execução da pilha de aterro no Berth-1

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Figura 12 - ExecuĂ§ĂŁo da pilha de aterro no Berth-2

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______________________________________________________ 3. RESULTADOS OBTIDOS Analizando as tabelas abaixo, observa-se que o custo unitário directo da realização da pilha é seis vezes inferior ao custo unitário se a actividade fosse realizada com compactação dinâmica. Os ganhos econômicos para a Organização foram de aproximadamente $364.708. Custos no Cenário Compactaçcão Dinâmica: COMPACTAÇÃO DINÂMICA COMPOSIÇÃO/INSUMOS

COMPOSIÇÃO UNITÁRIA

DESCRIÇÃO

CUSTO UNITÁRIO INSUMO

EQUIPAMENTO COMPACTAÇÃO DINAMICA ROLO COMPACTADOR INSPECÇÃO A COMPACTAÇÃO COM TESTE DE VELOCIDADE DE ONDAS TOTAL

COMPACTAÇÃO DINAMICA 144.000,00 48.000,00 43.200,00 $235.200,00

$16,00 $11,00 $3,50 $30,50

ROLO COMPACTADOR

TESTES

TOTAL

$99.000,00 $33.000,00 $29.700,00 $161.700,00

$31.500,00 $10.500,00 $9.450,00 $51.450,00

$274.500,00 $91.500,00 $82.350,00 $448.350,00

ENGENHARIA/ CONSULTORIA

$25.000,00

TOTAL

$473.350,00

Figura 13 – Custos da aplicação da compactação dinâmica

Custos no Realizados com Pilhas de Aterro para a Compactaçcão: MODELO PARA ASSENTAMENTOS ÍMEDIATOS COMPOSIÇÃO/INSUMOS

COMPOSIÇÃO UNITÁRIA

DESCRIÇÃO

CUSTO UNITÁRIO INSUMO

MÃO DE OBRA SINALEIRO NAC - AJUDANTE NAC - SOLDADOR NAC - TOPOGRÁFO MATERIAL PARA POSTE DE MEDIÇÃO TUBO METÁLICO DIAMTRO-60MM CHAPA METÁLICA DE ESPESSURA 10MM EQUIPAMENTO EQP - TRACTOR DE ESTEIRA CAT D8R EQP - CAMIÃO MAN 41.36 - 20 CBM - 8X4 CHASSIS EQP - PÁ-CARREGADEIRA TOTAL

MÃO DE OBRA 1.890,00 840,00 2.025,00 360,00 $4.755,00

$3,50 $3,50 $7,50 $12,00 $5,00 $7,50 $97,76 $51,41 $120,00 $5,71437

MATERIAIS

EQUIPAMENTO

TOTAL

$90,00 $45,00

$13.197,60 $49.353,60 $16.200,00

$135,00

$78.751,20

$15.177,60 $50.238,60 $18.225,00 $360,00 $83.641,20

ENGENHARIA/ CONSULTORIA

$25.000,00

TOTAL

$108.641,20

Figura 14 – Custos da aplicação do modelo de assentamentos imediatos

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______________________________________________________ Com a utilização deste modelo, foi possível atingir os valores definidos no projecto, os assentamentos reais consolidados foram inferiores aos assentamentos calculados. Os percentuais obtidos quando comparados os custos previstos face aos reais, apresentam praticamente os mesmos valores. Alguns materiais tiveram de ser substituídos, tais como as hastes para as leituras dos assentamentos, não gerando variações significativas nos custos. A realização desta prática teve um impacto significativo no resultado global do contrato, pois permitiu ganhamos de tempo na movimentação do material e consequente aplicação. Manteve intacta a estrutura do cais, não tendo sido observados deslocamentos/ deslizamentos devido ao peso da pilha. Foram eliminados riscos inerentes a compactação, caso esta fosse realizada pelo método de compactação dinâmica, tanto para os integrantes como para os equipamentos e restante estrutura do cais.

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ÁREAS DE APLICAÇÃO A experiência aqui descrita, pode ser aplicada a qualquer aterro que seja imprescindível atingir níveis de compactação sobretudo em profundidades elevadas, ou sempre que a aplicação de outro método de compactação possa por em causa a obra circundante. A aplicação desta experiência pode implicar custo adicionais se o material a utilizar, distâncias de movimentação e área de aplicação variarem significativamente. 4. CONTATOS José Ranier Maia Cerejo – raniercerejo@odebrecht.com telef: +244 943668743

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