Aula 07 - Seção e rugosidade variáveis

Prévia do material em texto

Hidráulica II – 6CIV039
Aula 07:
Canais – Seção e rugosidade variáveis
Prof. Caio Victor Lourenço Rodrigues
2014
Prof. Caio Rodrigues 2
1. Considerações de projeto;
2. Seção variável;
3. Rugosidade variável;
4. Exercícios.
Hidráulica II
Hidráulica II Prof. Caio Rodrigues 3
1. Considerações de projeto
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
O que estamos estudando?
Dimensionamento ou verificação.
Para regime uniforme e canais prismáticos.
Hidráulica II Prof. Caio Rodrigues 6
• Ordem de execução dos canais:
Jusante para montante.
• Variação da rugosidade ao longo do tempo:
Envelhecimento do canal;
Adotar “n” com um acréscimo de 10 a 15%.
• Altura máxima da lâmina da água:
ymax = 0,75D
• Evitar grandes profundidades em canais urbanos:
Maior custo com escavação;
Menos seguro;
Estética ruim.
Hidráulica II Prof. Caio Rodrigues 7
• Presença de lençol freático:
Limite de profundidade do canal.
• Inclinação dos taludes:
Depende da natureza das paredes;
Do solo a ser escavado;
Do seu ângulo de atrito.
• Problemas da retificação de canais e córregos (corte
nos meandros):
Redução do comprimento longitudinal;
Aumento da declividade;
Aumenta da velocidade.
Hidráulica II Prof. Caio Rodrigues 8
• Declividade máxima:
Estabelecer velocidade máxima;
Erosão no material de revestimento;
Pode-se utilizar a tensão máxima de cisalhamento do
material.
• Declividade mínima:
Estabelecer velocidade mínima;
Evitar acúmulo de sedimentos.
• Ideal para canais urbanos:
Seção de leito múltiplo:
Centro: seção circular (leito principal);
Extremo: seção trapezoidal (leito secundário).
Hidráulica II Prof. Caio Rodrigues 9
2. Seção composta
• Para utilização da fórmula de Manning a seção deve ser
dividida em seções conhecidas;
• A vazão total é a somatória das vazões de cada seção;
• A linha imaginária não de ver ser computada como Pm.
Hidráulica II Prof. Caio Rodrigues 10
3. Rugosidade variável
• n: coeficiente de rugosidade da fórmula de Manning;
• Caso haja variação de “n” no canal, como resolver?
• Determinar uma rugosidade equivalente;
• Uma média ponderada;
• Qual o peso dessa média?
• Perímetro molhado.
Hidráulica II Prof. Caio Rodrigues 11
nୣ = ∑ P୧n୧ଶ୬୧ୀଵPm ଵ/ଶ
• Subdivisão em N subáreas, cada uma com um perímetro
molhado Pi e um coeficiente de rugosidade “n”;
• A força de resistência é igual a soma das força de
resistência em cada subárea do Pi.
Hidráulica II Prof. Caio Rodrigues 12
4. Exercícios
1)Determine a capacidade de vazão do canal cuja seção é
mostrada na Figura a seguir. Os taludes e as bermas são
de alvenaria de pedra aparelhada, em condições
regulares, e o fundo de concreto em boas condições.
Declividade de fundo Io=1 m/Km.
Resposta:
Qtotal = 6,07m³/s
Hidráulica II Prof. Caio Rodrigues 13
Hidráulica II Prof. Caio Rodrigues 14
2)Determine a capacidade de vazão de uma canal para
drenagem urbana, com 2,0 m de base e 1,0 m de altura
d´água, declividade de fundo igual Io=0,001 m/m e
taludes 1,5H:1V. O fundo corresponde a canal dragado
em condições regulares e os taludes são de alvenaria de
pedra aparelhada em boas condições. Ainda pergunta-se
se essa seção é de mínimo perímetro molhado.
Resposta:
“n” equivalente: 0,021;
Q = 3,85 m³/s;
Não é de mínimo perímetro molhado.
Hidráulica II Prof. Caio Rodrigues 15
3) Determine a capacidade de vazão da canaleta de
drenagem de pé de talude, em uma rodovia, revestida de
concreto em condições regulares, com declividade de
fundo Io=0,008 m/m.
Resposta:
Q = 0,147m³/s
Hidráulica II Prof. Caio Rodrigues 16
4) Calcule a vazão de um canal com revestimento de
concreto (n=0,014) de 400 mm de diâmetro, declividade
de 1 ‰ e y/D=0,95.
Resposta:
Q = 65,7 l/s
Hidráulica II Prof. Caio Rodrigues 17
Até a próxima aula!