Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
Hidráulica II – 6CIV039 Aula 06: Canais – Elementos hidráulicos Prof. Caio Victor Lourenço Rodrigues 2014 Prof. Caio Rodrigues 2 1. Seções de mínimo Pm e máxima Q; 2. Elementos hidráulicos da seção circular; 3. Canais fechados; 4. Exercícios. Hidráulica II Hidráulica II Prof. Caio Rodrigues 3 1. Seção de mínimo Pm e máxima Q Projeto: • Geometria do canal; • Vazão; • Declividade do fundo; • Coeficiente de rugosidade. Hidráulica II Prof. Caio Rodrigues 4 Condições de contorno: • Natureza do terreno; • Gabarito do canal; • Solo/rocha; • Lençol freático; • Material de revestimento. Hidráulica II Prof. Caio Rodrigues 5 nQIo =Am(Rh)2 3൘ Fixando n e Io: • Q máxima: Rh máximo; • Portanto: Pm mínimo. Pm mínimo: • Economia de seção e material. Hidráulica II Prof. Caio Rodrigues 6 ܣ = ݉ + ܼ ݕଶ ܲ= m+2 1+Z2 ݕ ܲ = (݉ + 2 1 + ܼଶ) ܣ(݉ + ܼ) ଵ ଶൗ Rearranjando as equações em função do y: Hidráulica II Prof. Caio Rodrigues 7 Derivando e igualando a zero: m=2 1+Z2−Z m=ܾ ݕ Comparar com: ܲ = (݉ + 2 1 + ܼଶ) ܣ(݉ + ܼ) ଵ ଶൗ Razão de aspecto Hidráulica II Prof. Caio Rodrigues 8 Retângulo: m=2 1+Z2−Z m=ܾ ݕ Z=0 m=2 b=2y Hidráulica II Prof. Caio Rodrigues 9 2. Elementos hidráulico da seção circular θ=2ar cos 1−2yD Am= D28 θ− senθ Rh= D4 1− sen θθ • Conhecimento dos elementos geométricos para variação da altura da lâmina da água (y); • Valores podem ser tabelados. Hidráulica II Prof. Caio Rodrigues 10 ܸ ܸ = ܴ ܴ ଶ/ଷ ܳ ܳ = ܣ ܣ ܴ ܴ ଶ/ଷ ܣ = ߨܦଶ4 ܴ = ܦ4 ܸ ܸ = 1− sen θ θ ଶ/ଷ ܳ ܳ = 12ߨ θ− senθ 1− sen θθ ଶ/ଷ Hidráulica II Prof. Caio Rodrigues 11 y/D em função de: • Q/Qplena; • Am/D²; • Rh/D. Hidráulica II Prof. Caio Rodrigues 12 3. Canais fechados Esgoto e galeria: • Fechado ou aberto; • Retangular ou circular; • Fechado: laje ou abóbada; • Abóbada influência no Pm. Hidráulica II Prof. Caio Rodrigues 13 Seções circulares Relação y/D e raio hidráulico: 1º momento: • Aumenta y; • Aumenta Am e Pm, portanto o Rh. 2º momento: • Continua o aumento de y; • Influência da cobertura; • O Pm aumenta muito mais que Am; • A partir de um ponto, raio Rh diminui. Hidráulica II Prof. Caio Rodrigues 14 nQIo =Am(Rh)2 3൘ Fixo (X) X Q ܣ =(Rh)2 3൘ X V=(Rh)2 3൘ • O aumento do Pm reduz o Rh; • Para o mesmo ponto, também reduz a velocidade; • A velocidade depende apenas do Rh; • Para Q, há dependência do Rh e Am. Hidráulica II Prof. Caio Rodrigues 15 V= ܴ ଶ/ଷ ܫ ݊ Q=ܣ ܴ ଶ/ଷ ܫ ݊ V= ܦ ଶ/ଷ ܫ2,52 ݊ 1 − senߠߠ ଶ/ଷ Rh= D4 1− sen θθ Q= ܦ ଼/ଷ ܫ20,2 ݊ ߠ − sinߠ ହ/ଷߠଶ/ଷ Hidráulica II Prof. Caio Rodrigues 16 V= ܦ ଶ/ଷ ܫ2,52 ݊ 1 − senߠߠ ଶ/ଷ Q= ܦ ଼/ଷ ܫ20,2 ݊ ߠ − sinߠ ହ/ଷߠଶ/ଷ Derivando as equações em relação a θ e igualando a zero: • V máxima e Q máxima para um determinado θ; • Ou para uma razão y/D. Hidráulica II Prof. Caio Rodrigues 17 • V máxima: Θ = 257o y = 0,81D • Q máxima: Θ = 308o y = 0,95D Por segurança, utiliza-se por critério de projeto: ymax = 0,75D Hidráulica II Prof. Caio Rodrigues 18 Seções especiais • Seções para garantir condições de projeto (próxima aula); • Obras de médio a grande porte; • Facilidade de processos construtivos; • Dimensionamento por gráficos. • Capacete; • Oval; • Arco de círculo. Hidráulica II Prof. Caio Rodrigues 19 Para cada seção, há um gráfico: • V/Vplena; • Q/Qplena; • Elementos geométricos. • Dimensionamento e verificação de Q. Hidráulica II Prof. Caio Rodrigues 20 4. Exercícios 1) Dimensione um canal trapezoidal com taludes 2H:V, declividade de fundo I0 = 0,0010 m/m, revestimento dos taludes e fundo em alvenaria de pedra argamassa em condições regulares, para transportar uma vazão Q = 6,5 m³/s. Utilize uma razão de aspecto m=b/y=4. Calcule a velocidade média e verifique se a seção encontrada é de mínimo perímetro molhado. Resposta: Am = 6,36 m² Vmédia = 1,02 m/s Não é de mínimo perímetro molhado. Hidráulica II Prof. Caio Rodrigues 21 2) Determine a capacidade de vazão de uma galeria em concreto em boas condições, com seção capacete (próximo slide), funcionando com uma lâmina da água igual a y=0,70H, em que H é a altura interna da seção. “Diâmetro” da seção igual a 1,80 m e declividade de fundo Io = 0,15%. Calcule a velocidade média. Resposta: Vmédia = 1,78 m/s Hidráulica II Prof. Caio Rodrigues 22 Hidráulica II Prof. Caio Rodrigues 23 Até a próxima aula!
Compartilhar