19 PHD 5706 Aula 2 Extravasores Soleira Livre

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PHD 5706/02-1
Estruturas Hidráulicas I
Aula 2
Extravasores 1
Soleiras livres frontais
Rodolfo Scarati (scarati@usp.br)
PHD 5706/02-2
PHD 5706 - Estruturas Hidráulicas I
Programação das Aulas 1o Período 2023
A Data Programação Didática Evento Complementar
1 22/mar Introdução ao Curso. Revisão de Conceitos. Aplicações das 
Estruturas Hidráulicas
Discussão com os alunos
2 29/mar
Vertedouros de Superfície em soleiras frontais: dispositivos 
clássicos, coeficientes de descarga, efeito de pilares, geometrias 
de ogiva tradicionais e modernas, pressões no perfil, uso de 
comportas.
Distribuição de Temas de 
seminários
3 12/abr
Vertedouros em cálice ou poço: regimes de funcionamento, 
dimensionamento clássico e coeficientes de descarga, perfis 
vertentes, desenvolvimento de pressões no paramento, poço e 
galeria, formação de vórtices, uso de comportas.
Exercício de Dimensionamento 
de Soleiras
4 19/abr
Vertedouros laterais: dimensionamento clássico, coeficientes de 
descarga, pesquisas recentes em modelagem matemática, 
dimensionamento, soleiras recomendadas.
Revisão Crítica 1
5 26/abr
Descarregadores com soleiras estendidas: vertedouro labirinto e 
extended crest, aplicações e limitações, coeficientes de 
descarga. Solwiras não convencionais.
Exercicio de substituição de 
descarregador
6 03/mai
Descarregadores de fundo: coeficientes de descarga, geometrias 
de emboque, uso de comportas, efeito de grades de retenção, 
pressões nos contornos.
Pressões no descarregador de 
fundo
7 10/mai
Dissipadores de Energia: conceitos gerais, ressalto hidráulico. 
Bacias de dissipação planas, dimensionamento pelo s métodos 
do USBR, estruturas alternativas, dissipadores com alta vazão 
especifica, efeito das pressões e cavitação.
Visita ao laboratório
8 24/mai
Dissipadores em trampolim: trampolins afogados (bucketts), 
aplicações e dimensionamento, erosões a jusante, estimativa da 
fossa de erosão, ondas a jusante de dissipadores afogados. 
Salto Esqui e trampolim lançador.
Revisão Crítica 2
9 07/jun Dissipadores em degraus: dimensionamento e aplicações, 
principais estudos e pesquisas, estudos de desempenho.
Dimensionamento de Trampolins
10 14/jun Apresentação de Seminários Dimensionamento de Escada 
dissipadora
11 21/jun Entrega da Prova Final - Monografia
PHD 5706/02-3
PHD 5706/02-4
Programa
• Tipos de Extravasores
• Extravasor de Soleira Livre
• Funcionamento Hidráulico
• Capacidade e dimensionamento
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Vertedouros
• Superfície (soleira livre frontal e lateral, 
com ou sem comportas)
• Em poço com túnel ou galeria
• Descarga de Fundo
PHD 5706/02-6
Soleira Livre 
Frontal
CURVA COTA X VAZÃO y = 0.1213x0.5994
R2 = 0.9999
518
520
522
524
526
528
530
532
534
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500
Vazão ( m 3/s )
C
ot
a 
( m
 )
0
2
4
6
8
10
12
14
16
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Descarga de Fundo
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Vertedouros de superfície
PHD 5706/02-10
Coeficiente de Descarga
PHD 5706/02-11
Perfil Creager & Scimeni
PHD 5706/02-12
Perfil USBR
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Parâmetros da soleira USBR
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Perfil WES (USACE)
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Pressões na Crista (WES)
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Pressões x Paramento
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Perfil Elíptico
PHD 5706/02-18
Perfil Lemniscata
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Paramento recuado
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PHD 5706/02-21
PHD 5706/02-22
Coeficientes de Descarga
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Efeito da inclinação do paramento
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Coeficiente de Descarga
5,1
5,12
e
Q
CLHQ
HgLCQ
=
=
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Afogamento por 
jusante
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Ensaios em 
modelo reduzido
CURVA COTA X VAZÃO y = 0.1213x0.5994
R2 = 0.9999
518
520
522
524
526
528
530
532
534
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500
Vazão ( m 3/s )
C
ot
a 
( m
 )
0
2
4
6
8
10
12
14
16
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Vertedouro de Superfície c/ Comporta
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Efeito das Comportas
Curva Cota x Vazão (Vertedouro)
794
796
798
800
802
804
806
808
810
812
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 7500 8000
Q (m3/s)
N
.A
. M
O
N
T 
(m
)
Ponto Experimental
Curva Ajustada
1,5 m
2,0 m
2,5 m
3,0 m
3,5 m
4,0 m
4,5 m
5,0 m
5,5 m
6,0 m
6,5 m
7,0 m
7,5 m
8,0 m
8,5 m
9,0 m
9,5m
10,0 m
TOTAL
0,5 m1,0 m
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Efeito dos Pilares
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Contração lateral – Muro de 
Aproximação
Ra
PHD 5706/02-32
Contração Lateral -
Talude
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Contração do pilar – bordo de ataque
PHD 5706/02-34
Contração dos Pilares - Comprimento
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Contração dos Pilares - Altura
PHD 5706/02-36
Exercício
Dimensionar um descarregador de superfície com ogiva 
normal para a capacidade máxima de 800 m3/s e apresentar 
sua curva de descarga observando os dados fornecidos 
abaixo:
1. Sobre o vertedouro haverá uma ponte apoiada em pilares 
cujo vão máximo não deve ultrapassar 20m
2. A carga total máxima não deve ultrapassar 2,10 m.
3. A altura da crista em relação ao fundo do canal de 
aproximação é de 3 m
4. A curva de descarga a jusante da estrutura é dada pela 
equação 
H = 1,20 + 0,001Q + 0,0000002 Q²
PHD 5706/02-37
Temas para seminários
• Bacias de dissipação por ressalto
• Tranpolins afogados 
• Tranpolim lançador/espalhador
• Dissipassão em degraus 
• Blocos e caixas dissipadoras
• Cavitação em bacias de dissipação
• Erosões ajusante de dissipadores
• Arrastamento de ar em dissipadoresBacias de dissipação por ressalto
• Tranpolins afogados 
• Tranpolim lançador/espalhador
• Dissipassão em degraus 
• Blocos e caixas dissipadoras
• Cavitação em bacias de dissipação
• Erosões ajusante de dissipadores
• Arrastamento de ar em dissipadores