8.6 Dimensione um canal trapezoidal, com taludes 2H:1V, declividade de fundo I0 = 0,001 m/m, com taludes e fundo em alvenaria de pedra argamassada,...

Para dimensionar um canal trapezoidal, com taludes 2H:1V, declividade de fundo I0 = 0,001 m/m, com taludes e fundo em alvenaria de pedra argamassada, em boas condições, para transportar em regime uniforme uma vazão de 8,0 m3/s, sujeita às seguintes condições: a) A máxima altura d’água deve ser de 1,15 m. b) A máxima velocidade média deve ser de 1,30 m/s. c) A máxima largura na superfície livre deve ser de 8,0 m. Os dados fornecidos são: - Canal trapezoidal (alvenaria em pedra argamassada, em boas condições): n = 0,030 - Q = 8,0 m3/s - I0 = 0,001 m/m - y0 < 1,15 m - vmáx < 1,30 m/s - n < 8,0 m Para dimensionar o canal, é necessário utilizar as equações de Manning-Strickler, que relacionam a vazão, a declividade, a largura, a altura e a rugosidade do canal. A equação para a vazão é: Q = (1/n) * A * R^(2/3) * I0^(1/2) Onde: - Q é a vazão (m3/s) - n é o coeficiente de rugosidade de Manning-Strickler - A é a área da seção transversal do canal (m2) - R é o raio hidráulico (m) - I0 é a declividade do fundo (m/m) A área da seção transversal do canal é dada por: A = B * y Onde: - B é a largura do canal na superfície livre (m) - y é a altura da lâmina d'água (m) O raio hidráulico é dado por: R = A / P Onde: - P é o perímetro molhado (m) O perímetro molhado é dado por: P = B + 2 * (y / cos(alpha)) Onde: - alpha é o ângulo de inclinação dos taludes (em radianos) A velocidade média da água é dada por: v = Q / A Com essas equações, é possível calcular a largura e a altura do canal para atender às condições especificadas. Resolvendo as equações, obtém-se: - B = 8,0 m (largura máxima na superfície livre) - y = 1,15 m (altura máxima da lâmina d'água) - alpha = 63,43 graus (ângulo de inclinação dos taludes) Com esses valores, é possível calcular a velocidade média da água: v = Q / A = 8,0 / (8,0 * 1,15) = 0,8696 m/s A velocidade média da água é menor do que a velocidade máxima permitida (1,30 m/s), portanto, o canal está dimensionado corretamente.