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Um trecho de canal de 246 m de comprimento tem seção trapezoidal com declividade de fundo constante e cotas de fundo de jusante e montante de 110 e...

Um trecho de canal de 246 m de comprimento tem seção trapezoidal com declividade de fundo constante e cotas de fundo de jusante e montante de 110 e 109 m, respectivamente. A revestimento é de concreto em condições regulares. Se a seção tem altura de 1 m, largura de fundo de 2 m e o talude tem declividade Z = 2,5 (2,5H:1V), qual a vazão que seria transportada, em m³/s, quando estivesse na iminência de transbordar?


Essa pergunta também está no material:

Teste Pós-Aula 8_ Revisão da tentativa3
8 pág.

Hidráulica I Universidade Federal FluminenseUniversidade Federal Fluminense

Respostas

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Para calcular a vazão que seria transportada quando o canal estivesse na iminência de transbordar, podemos utilizar a fórmula da vazão em canais trapezoidais: Q = (1.49/n) * A * R^(2/3) * S^(1/2) Onde: Q = vazão (m³/s) n = coeficiente de rugosidade (adimensional) A = área da seção transversal (m²) R = raio hidráulico (m) S = declividade do canal (m/m) Primeiro, vamos calcular o raio hidráulico (R): R = A / P Onde: P = perímetro molhado (m) Para um canal trapezoidal, o perímetro molhado (P) é dado por: P = B + 2h * sqrt(1 + Z^2) Onde: B = largura de fundo (m) h = altura da seção (m) Z = declividade do talude (adimensional) Substituindo os valores fornecidos: B = 2 m h = 1 m Z = 2,5 P = 2 + 2 * 1 * sqrt(1 + 2,5^2) P = 2 + 2 * 1 * sqrt(1 + 6,25) P = 2 + 2 * 1 * sqrt(7,25) P = 2 + 2 * 1 * 2,69 P = 2 + 5,38 P = 7,38 m Agora, podemos calcular a área da seção transversal (A): A = B * h + Z * h^2 A = 2 * 1 + 2,5 * 1^2 A = 2 + 2,5 A = 4,5 m² Com os valores de A e P, podemos calcular o raio hidráulico (R): R = A / P R = 4,5 / 7,38 R ≈ 0,61 m A declividade do canal (S) é dada pela diferença de cotas de fundo (Δh) dividida pelo comprimento do canal (L): S = Δh / L Onde: Δh = cota de fundo de jusante - cota de fundo de montante L = comprimento do canal Substituindo os valores fornecidos: Δh = 110 - 109 Δh = 1 m L = 246 m S = 1 / 246 S ≈ 0,0041 m/m Agora, podemos calcular a vazão (Q): Q = (1.49/n) * A * R^(2/3) * S^(1/2) Como não foi fornecido o coeficiente de rugosidade (n), não é possível calcular o valor exato da vazão. O coeficiente de rugosidade depende das características do canal e do revestimento utilizado. Portanto, é necessário conhecer esse valor para obter a vazão correta.

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