Mesures populationnelles

3.3.1. INTRODUÇÃO

Existem diversas formas de cálculo do galgamento e do espraiamento, como as redes neuronais, os modelos numéricos, os modelos físicos e as fórmulas empíricas. A estes métodos estão associadas vantagens e desvantagens da sua utilização, sendo então necessário uma ponderação da solução mais adequada para o estudo que se pretende (Rodrigues, 2015).

A utilização de modelos físicos traduz uma maior aproximação à realidade na modelação de fenómenos como a interação onda-estrutura, e a possibilidade de se considerarem fenómenos que não se encontram totalmente estudados teoricamente e que não serão bem traduzidos por modelos numéricos e fórmulas, levando a uma maior correção nos resultados obtidos. No entanto, à utilização de modelos físicos estão associados erros relacionados com a necessidade de reduzir o protótipo para tamanhos possíveis de serem realizados, efeitos de escala, erros provenientes das medições necessárias, efeitos de medição, a utilização de material que não traduza da melhor forma o comportamento do material utilizado no protótipo, efeitos do modelo, entre outros. Os modelos físicos são também muito dispendiosos e o seu estudo é muito demorado, sendo então utilizados frequentemente para validação de modelos numéricos.

Os modelos numéricos possuem uma elevada capacidade de processamento e armazenamento de informação permitindo assim um estudo de fenómenos complexos de forma rápida e económica, sendo, no entanto, necessário validar os resultados obtidos. Estes permitem a resolução de equações complexas que sem a utilização dos mesmos se tornaria um processo muito moroso, porém, dependendo do modelo e aplicação, estes ainda apresentam um tempo de processamento considerável, havendo por isso sempre uma busca do aperfeiçoamento e otimização dos modelos existentes, tendo o aumento da complexidade destes acompanhado o aumento das capacidades dos computadores existentes. Os modelos numéricos são largamente aplicados pela sua relativa facilidade de aplicação e essencialmente pelo fator económico, pois são muito menos dispendiosos do que os modelos físicos e permitem uma obtenção de resultados diretos e sem erros de medição associados, sendo os erros apenas provenientes do modelo e das simplificações consideradas.

As redes neuronais têm o objetivo de simular o sistema nervoso central do ser humano, reconhecendo padrões e relações entre dados aparentemente ilógicos, tendo ainda a capacidade de lidar com dados incompletos, imprecisos, conflituosos e prever sistemas não lineares. Na aplicação à engenharia marítima, as redes neuronais são muito atrativas, pois permite a utilização de um grande conjunto de dados e a consideração de fenómenos físicos complexos, pois a sua informação é baseada em dados empíricos.

É ainda possível a utilização de fórmulas empíricas para o cálculo do galgamento e espraiamento, mais simples de aplicar, e têm em consideração fenómenos físicos complexos pois também são obtidas através da consideração de dados empíricos.

3.3.2. CARACTERIZAÇÃO DO FENÓMENO DE GALGAMENTO E ESPRAIAMENTO

O fenómeno de galgamento traduz-se pelo transporte de uma massa de água sobre o coroamento de uma estrutura devido à agitação marítima. A energia da onda incidente é dissipada através da rebentação, atrito ou percolação, refletida para o largo e a restante energia cinética é transformada em energia potencial ocorrendo um escoamento sobre a praia ou estrutura, espraiamento (runup). O espraiamento é definido através da altura máxima, R, medida na vertical, que a água atinge relativamente ao nível médio da água na incidência de uma onda. Na ocorrência de espraiamento superior à altura do coroamento da estrutura, Rc, haverá então a ocorrência de galgamento da mesma, estando, por isso, estes dois fenómenos interligados.

Figura 3.6 - Espraiamento numa estrutura (Adaptado de Bay, 2005)

O galgamento supracitado está diretamente relacionado com o tipo de galgamento denominado green water que ocorre quando o espraiamento é muito elevado, havendo a passagem de uma lâmina contínua de água sobre a estrutura. Existe ainda a possibilidade de ocorrer galgamento através da rebentação da onda na parede da estrutura, havendo um elevado volume de salpicos a passar a estrutura, denominando-se este tipo de splash. O galgamento pode ainda ser do tipo spray, em que apenas por ação do vento, ocorre passagem de água através de “borrifos”. Este tipo de galgamento é apenas tido em consideração em locais de ação do vento muito elevada. O primeiro tipo, pelo volume de água galgado, é normalmente o que causa maiores estragos e é mais importante de considerar. Porém, na realidade, não existe um galgamento contínuo, e este é um processo variável no tempo e com volume variável também (Pullen et al., 2007).

O galgamento é geralmente expresso através do volume da massa de água que galga a estrutura por metro linear, em m3_{/m, ou pelo caudal médio, q, de galgamento por metro linear da estrutura, em}

L/s/m ou m3_/s/m.

O espraiamento é normalmente expresso associando a uma probabilidade de excedência de um valor. Rn% representa o valor do espraiamento excedido por n% de todos os espraiamentos de um registo.

No dimensionamento de obras marítimas, devido à irregularidade da agitação marítima, é difícil de prever a ocorrência de galgamentos, sendo estas estruturas dimensionadas considerando a possibilidade destes galgamentos ocorrerem com um grau admissível. O grau de galgamentos admitido varia ao longo da estrutura conforme a localização, funcionalidade, presença de bens e pessoas, entre outros.

O galgamento é influenciado essencialmente pelo nível da maré, que irá fazer variar a altura da estrutura que se encontra emersa, altura de onda, 𝐻, comprimento de onda, 𝐿, profundidade da água no pé da estrutura, 𝑑𝑠, período de onda, 𝑇 e ângulo do talude, 𝛼.

A forma e material constituinte da estrutura também influenciam este fenómeno. Uma estrutura com mais descontinuidades, bermas, maior rugosidade e com um talude com maior permeabilidade irá permitir uma maior dissipação de energia, diminuindo o espraiamento.