hid á li d c i hidráulica de canais -...
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Universidade Regional do Cariri – URCA
Pró – Reitoria de Ensino de GraduaçãoCoordenação da Construção Civil
Disciplina: Hidráulica Aplicada
Hid á li d C i
Disciplina: Hidráulica Aplicada
Hidráulica de Canais
Renato de Oliveira FernandesProfessor Assistente
Dep. de Construção Civil/URCAp ç[email protected]
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Tipos de canais
Canalizar significa modificar ou alterar o curso natural d’águacurso natural d água
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Tipos de canais
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Revestimentos para canais –Trapezoidal
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Inclinação recomendada para os taludesInclinação recomendada para os taludes de canais escavados (Tucci et al., 1995)
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Revestimentos para canais -Retangulares
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Enroncamento
Gabião
http://pt.wikipedia.org/wiki/Enrocamentop p p g
http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Gabion.jpg
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Canalização com seção fechada
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Bueiro duplo de concretoBueiro duplo de concreto
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Tipos de escoamento em canais
Fluxo
PermanenteNão-Permanente
VariadoUniforme VariadoUniforme
Gradualmente variado
Rapidamente variado
Gradualmente variado
Rapidamente variado
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y1 y2
x x = L cos L
Y1= y2 = yn
x1 x
x2 – x1 = L.cos L
x1 x2
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Dimensionamento hidráulico
Para o dimensionamento admite-se que o escoamento está em regime permanente (h,escoamento está em regime permanente (h, Q e V constantes no tempo) e uniforme (h, Q e V constantes ao longo do canal)e V constantes ao longo do canal).
A pressão exercida sobre a superfície líquida é ã t fé ié a pressão atmosférica.
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Fonte:FERNANDES, Carlos.1997.Fonte:FERNANDES, Carlos.1997.
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Parâmetros hidráulicos
Fonte: Munson et al. 4th ED
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Equação de Manning
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Fonte: Munson et al. 4th ED
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Elementos hidráulicos
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onde:
h – diferença de cotas jusante e montante
L – comprimento do trecho do canal
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Das equações 6 e 8, resulta:
Essa é a vazão máxima que o canal transporta nas q pcondições de declividade, rugosidade e diâmetro ou largura. Essa vazão deve ser maior ou igual a vazão gerada na bacia hidráulica de contribuição que por sua vez depende outros fatores, como a intensidade máxima da chuva e características do solo
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Coeficiente de rugosidade de Manning (n)
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Rugosidade relativa
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Distribuição de velocidades
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Orientação para projeto de canais
1. Reconhecimento do local2 Análise ambiental e econômica2. Análise ambiental e econômica3. Execução da obra de jusante para montante4. Prevendo-se o aumento da rugosidade do
canal recomenda-se adotar como coeficiente de rugosidade de projeto, valores de 10 a 15% maioresvalores de 10 a 15% maiores
5. Para canais abertos, deixar folga (f) mínima de 10% da lâmina máxima (0 1*h) e nãode 10% da lâmina máxima (0,1 h) e não inferior a 0,4 m
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Orientação para projeto de canais
6. Evitar profundidade superior a 4m (questão de custo, segurança e estética)de custo, segurança e estética)
7. Prever a utilização de drenos nas paredes e fundo para evitar subpressão quando nívelfundo para evitar subpressão quando nível do lençol estiver alto
8. Verificar limites de velocidade de acordo com o tipo de revestimento do canal
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Velocidades aconselháveis para canaisVelocidades aconselháveis para canaisMaterial das paredes do canal Velocidade Média (m/s)Areia fina 0,23 a 0,30Areia solta-média 0,30 a 0,46Areia grossa 0 46 a 0 61Areia grossa 0,46 a 0,61Terreno arenoso comum 0,61 a 0,76Terreno silte-argiloso 0,76 a 0,84gTerreno de Aluvião 0,84 a 0,91Terreno argiloso compacto 0,91 a 1,14Terreno argiloso duro 1,14 a 1,22Solo cascalho 1,22 a 1,52Cascalho grosso pedregulho piçarra 1 52 a 1 83Cascalho grosso, pedregulho, piçarra 1,52 a 1,83Rocha sedimentar moles-xistos 1,83 a 2,44Alvenaria 2,44 a 3,05Rochas compactas 3,05 a 4,00Concreto 4,00 a 6,00
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Escoamento em canal trapezoidal
m.h
1mα
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Exemplo 1
Um canal de drenagem, em terra comvegetação rasteira nos taludes e fundo, comvegetação rasteira nos taludes e fundo, comtaludes 2,5H:1V, declividade de fundo 0,0003m/m foi dimensionado para umam/m, foi dimensionado para umadeterminada vazão Q, tendo-se chegado auma seção com largura de fundo b=1 75 m euma seção com largura de fundo b=1,75 m ealtura de água yo=1,40 m. Determine a vazãode projetode projeto.
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Seção do exemplo 2
m=Z=2,51
α1,40
1,75
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Escoamento em seção circular
Em projeto de esgotamento sanitário e de drenagem urbana em que as galerias, comdrenagem urbana em que as galerias, com seção circular, não funcionam com a seção cheia (ou plena) é necessário saber acheia (ou plena) é necessário saber a relação entre os diferentes elementos hidráulicos em função da lâmina de líquidohidráulicos em função da lâmina de líquido.
Yo/D (lâmina líquida / diâmetro) Ver fig. 8.7, p.257 (Porto, R. de M. 2006)
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(Fonte: http://www.dec.ufcg.edu.br/saneamento)
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Seção Circulartiv
osco
s R
elat
/Rp
V/V
p
Hid
rául
icA
/Ap
R/
emen
tos
Q/Q
p
Prof ndidade relati a (Y /D)
Ele
Profundidade relativa (Yo/D)
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Fonte: Munson et al. 4th ED
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Exemplo 2
Uma galeria de águas pluviais de 1,0m de diâmetro, coeficiente de Manning (n=0,013) ediâmetro, coeficiente de Manning (n 0,013) e declividade de fundo I=0,0025 m/m transporta em condições de regimetransporta, em condições de regime permanente uniforme, uma vazão de 1,2 m3/s Determine:m3/s. Determine: A altura da lâmina d’água e a velocidade média
Q f Qual seria a vazão da galeria, se ela funcionasse na condição de máxima vazão?
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Exemplo 3
Projetar uma galeria de seção retangular com declividade deretangular com declividade de fundo I=0,01 m/m para aduzir uma vazão de 5 m3/s de águauma vazão de 5 m /s de água, de modo que a máxima velocidade seja de 2 0 m/svelocidade seja de 2,0 m/s. Material de revestimento reboco de cimento não muitoreboco de cimento não muito liso.