Cargas Hidráulicas em Solos

Prévia do material em texto

MECÂNICA DOS SOLOS
Cargas Hidráulicas
PROFESSOR: EMANUEL BOMTEMPO MATOS 
E-mail: emanuelmatos@unipac.br
ENGENHARIA CIVIL
2024/01
Professor Emanuel Bomtempo Matos - MECÂNICA DOS SOLOS 
9. Cargas hidráulicas
A avaliação das variações de energia no sistema (solo-água) são muito importantes para
estudar as forças que controlam o escoamento d’água através de um solo.
No estudo do fluxo d’água nos solos é conveniente expressar as componentes de energia
pelas correspondentes cargas ou alturas (energia por unidade de massa).
Equação de Bernoulli => válida para escoamentos em regime permanente, não viscosos, de
fluidos incompressíveis.
A carga total é dada pela soma de três parcelas:
CARGA TOTAL = CARGA DE ALTURA + CARGA PIEZOMÉTRICA + CARGA DE VELOCIDADE
H = ha + hp + hv
Professor Emanuel Bomtempo Matos - MECÂNICA DOS SOLOS 
9. Cargas hidráulicas
Carga de altura (ha): diferença de cota entre o
ponto considerado e qualquer cota definida como
referência => ha = z
Carga piezométrica (hp): pressão neutra no ponto,
expressa em altura de coluna d’água => hp = u/γw
Carga de velocidade (hv): nos problemas de
percolação de água nos solos a carga de velocidade
(ou cinética) é desprezível – velocidade muito baixas
=> hv = v²/g
Professor Emanuel Bomtempo Matos - MECÂNICA DOS SOLOS 
9. Cargas hidráulicas
Para que ocorra fluxo entre os pontos A e B, é necessário que Z1 seja maior que Z2, ou seja, que
haja uma diferença de carga hidráulica entre os pontos. Podemos escrever que Z1 – Z2 = ∆H.
A
B
Professor Emanuel Bomtempo Matos - MECÂNICA DOS SOLOS 
9. Cargas hidráulicas
Analisando dois casos:
Professor Emanuel Bomtempo Matos - MECÂNICA DOS SOLOS 
Outro caso:
a) Ponto P1 na face superior do solo:
Carga altimétrica = L;
Carga piezométrica = z;
Carga total = L + z.
b) Ponto P2 na face inferior do solo:
Carga altimétrica = 0;
Carga piezométrica = L + z + h;
Carga total = L + z + h.
9. Cargas hidráulicas
P1 
P2 
Professor Emanuel Bomtempo Matos - MECÂNICA DOS SOLOS 
A diferença de cargas entre os pontos (potencial
total de energia a ser dissipada) é “ℎ”, que através do
gradiente hidráulico “i”, distribui-se ao longo de “L”.
9. Cargas hidráulicas
P1 
P2 
Professor Emanuel Bomtempo Matos - MECÂNICA DOS SOLOS 
Na percolação de água pelos solos, a carga cinética é totalmente desprezível, pois as
velocidades são muito baixas. A carga altimétrica é a diferença de cota entre o ponto considerado
e qualquer cota definida como referência. Já a carga piezométrica é a pressão neutra no ponto
analisado, expressas em altura de coluna de água.
9.1 – Conclusões
9. Cargas hidráulicas
Professor Emanuel Bomtempo Matos - MECÂNICA DOS SOLOS 
9.1 – Exemplos
9. Cargas hidráulicas
Determinar para cada um dos casos das figuras abaixo a carga de posição, a carga
piezométrica e a carga total para o ponto A.
Professor Emanuel Bomtempo Matos - MECÂNICA DOS SOLOS 
9.1 – Exemplos
9. Cargas hidráulicas
Determinar para cada um dos casos das figuras abaixo a carga de posição, a carga
piezométrica e a carga total para o ponto A.
Professor Emanuel Bomtempo Matos - MECÂNICA DOS SOLOS 
9.1 – Exemplos
9. Cargas hidráulicas
Determinar para cada um dos casos das figuras abaixo a carga de posição, a carga
piezométrica e a carga total para o ponto A.
Professor Emanuel Bomtempo Matos - MECÂNICA DOS SOLOS 
9.1 – Exemplos
9. Cargas hidráulicas
Determinar para cada um dos casos das figuras abaixo a carga de posição, a carga
piezométrica e a carga total para o ponto A.
A
MECÂNICA DOS SOLOS
PROFESSOR: EMANUEL BOMTEMPO MATOS 
E-mail: emanuelmatos@unipac.br
ENGENHARIA CIVIL
2024/01