EXERCCIOS DE CANAL

1) Um canal de drenagem, em terra com vegetao rasteira nos taludes e fundo, com taludes 2,5H:1V, declividade de fundo Io = 30cm/km, foi dimensionado para uma determinada vazo de projeto Qo, tendo-se chegado a uma seo com largura de fundo b=1,75m e altura de gua yo=1,40m.

n=0,025

Z=2,5

Io=0,0003

Qo=?

b=1,75m

yo=1,40m

a) Qual a vazo de projeto?

b) A seo encontrada de mnimo permetro molhado?

O permetro molhado do canal atual de Pm = 9,29m.

para o mnimo permetro teramos:

, portanto, o canal no trabalha na seo de mnimo permetro molhado.c) Se o projeto deve ser refeito para uma vazo Q1=6,0m/s a seo retangular, em concreto, qual ser a altura de gua para uma largura de fundo igual ao dobro da anterior?Q1=6,0m/s

n = 0,14b=2x1,75m = 3,50m

yo =?

Seo retangular.

2) Uma galeria de guas pluviais de 1,0m de dimetro, coeficiente de rugosidade de Manning n=0,013 e declividade de fundo Io=2,5.10- m/m transporta, em condies de regime permanente uniforme, uma vazo de 1,20 m/s.

a) Determine a altura dgua e a velocidade mdia;Q=1,20m/s

D=1,0m

Io=0,0025m/m

n=0,013

Na Tabela Tabela 8.1, K1=0,6461

A velocidade ser:

b) A tenso de cisalhemento mdia, no fundo, e a velocidade de atrito (para peso esp=9.810N/m);

c) Qual seria a capacidade de vazo da galeria, se ela funcionasse na condio de mxima vazo?Segundo o grfico, a mxima vazo ocorre quando y/D = 0,94, ento y = 0,94x1 = 0,94m

Na Tabela 8.1, para y/D = 0,94 , temos K1=0,664, logo

3) Um canal trapezoidal deve transportar, em regime uniforme, uma vazo de 3,25 m/s, com uma declividade de fundo Io=0,0005 m/m trabalhando na seo de mnimo permetro molhado. A inclinao dos taludes de 0,5H:1V e o revestimento ser em alvenaria de pedra argamassada em condies regulares. Determine a altura dgua, a largura de fundo e a tenso mdia de cisalhamento no fundo do canal.Q=3,25m/s

Io=0,0005m/m

Z=0,50

Alvenaria de pedra argamassada, ento n=0,025

yo=?; b=? e (=?

Para seo de mnimo permetro temos:

Onde

1,93m

4) Um emissrio de esgoto, de concreto em condies regulares, cuja seo tem a forma de arco de crculo baixo com altura H=1,25m, transporta uma vazo de 1,70 m/s. Sendo a declividade de fundo Io=0,001m/m, determine a lmina dgua e a velocidade mdia.Geometria: arco de crculo baixo

n=0,016 (revestido de concreto condio regular)

H=1,25m

Q=1,70m/s

Io=0,001m/m

h=? E V=?

Para seo plena temos:

, logo, atravs do grfico para a relao da vazo tem-se:

Atravs do grfico para a relao da velocidade para h/H = 0,70 tem-se:

5) No projeto de um coletor de esgoto, verificou-se que, para atender condio de esgotamento dos lotes adjacentes, ele deveria ter uma declividade de 0,015m/m. Sendo 20l/s a vazo de esgotos no fim do plano e 10l/s a vazo atual (incio de plano), determine:Material das tubulaes, manilha cermica, n= 0,013, e adote como lmina dgua mxima no coletor y/D=0,50.a) O dimetro do coletor e a velocidade de escoamento, para o final do plano;Io=0,015m/m

Q=0,020m/s

n=0,013

y/D=0,50

Na Tabela 8.1 para y/D=0,50 tem-se K1=0,498

No grfico (8.7) temos para y/D = 0,50 na curva da velocidade:

, onde:

Logo,

b) A lmina lquida atual e a correspondente velocidade mdia

Io=0,015m/m

Q=0,010m/s

n=0,013

D=0,20m

, logo, atravs do grfico 8.7 para a relao da vazo tem-se:

No grfico (8.7) temos para y/D = 0,35 na curva da velocidade:

6) Dimensione uma galeria (seo circular) em concreto armado que dever transportar uma vazo de 600 l/s sob gravidade a uma declividade de fundo Io = 0,004 m/m em regime permanente e uniforme. A favor da segurana e buscando o Maximo de eficincia e economia busque ou adote uma lamina dgua relativa de yo/D = 0,75.

Na Tabela 8.1, para yo/D = 0,75 --- K1 = 0,624

Logo, sabemos que ....

Assim.

7) Dimensione um canal trapezoidal, com ngulo de inclinao dos taludes de 26,6, declividade de fundo Io = 0,001 m/m, com taludes e fundo em alvenaria de pedra argamassada, em condies regulares, para transportar em regime uniforme uma vazo de 0,80 m/s, para isso, a favor da economia, inicie a busca pela seo de mxima eficincia de mnimo permetro molhado ou mxima vazo transportada. No segundo momento, observe que h uma limitao quanto a largura do canal em B=2m e mantenha o escoamento na condio de escoamento subcrtico.

26,6 ----- X

180 ----- 3,1416 --- X = 0,464258 rad.

Z = cotag() = 1/tg() = 1/ tg(0,464258) --- Z = 2

Para mxima eficincia

onde m = b/yo

Na Tabela 8.2 para Z = 2 e m = 0,4728 tira-se o valor de K

Z=2 --- p/ m = 0,40 --- K = 1,163

Z=2 --- p/ m = 0,60 --- K = 1,211

Interpolando temos K = 1,18

Como

Assim,

Como m = 0,4728 = b/yo ---- b = 0,4728 . 0,71 --- b = 0,34 m.

Logo Z.yo = 2 . 0,71 = 1,42 m.

Assim

B = 2.(Z.yo) + b = 2. (1,42) + 0,34 = 3,18 m.

-- Caso haja alguma limitao, do tipo restrio quanto a largura mxima do canal, como exemplo, mximo de B = 2m, ento uma nova seo dver ser definida da seguinte forma:

Onde

Percebe-se que a depender das caractersticas do local deve-se fixar ou a altura yo ou a largura de base b, caso seja decidido fixar yo ento tem-se a seguinte relao:

Assim:

Adotando yo = 0,50m temos:

Na Tabela 8.2 para K = 1,0632 e Z = 2 temos m = 0, significando que b = 0, ou seja, a seo passa a ser triangular.

Por outro lado, se temos limitado um canal com B = 2m e yo = 0,50m, temos como verificar a declividade do fundo do canal para aquela vazo.

Temos:

Como e Q = 0,80m/s e n =0,025 teremos:

; logo, percebe-se que com essa nova seo deve-se alterar a declividade do fundo do canal, pois antes tinhamos B=3,18m, yo=0,71m e b=0,34m, que corresponde a uma rea molhada de:

Porm agora tem-se uma rea molhada menor, com B = 2m, yo=0,50m e b=0m

Com isso, para manter a vazo constante Q = 0,80m/s a declividade do fundo deve aumentar de 0,001m/m para 0,011631m/m e, consequentimente a velocidade do fluxo, vejamos agora como se comporta a velocidade

Lembrando que deve-se sempre verificar o regime de escoamento e o nmero de Froude, devendo-se evitar a situao de fluxo crtico ou supercrtico, buscando manter sempre o escoamento no intervalo subcrtico.

Neste caso, temos para a seo 2 triangular:

; portanto, com uma elevada velocidade para a geometria, recomenda-se alterar a declividade e, consequentimente, a seo para adequar situao de escoamento subcrtico.

Mas, como vimos, para reduzir a declividade a seo deve-se aumentar a seo transversal do canal, ou seja, a rea molhada, e s nos resta alterar a declividade dos taludes Z, pois para Z= 2 e limitando-se o B=2m o yo mximo ser 0,50m, formando um canal triangular.

Assim, se adotarmos Z=1,50 e b=0,50m, observando o limite de B = 2m, podemos verificar o comportamento E versus y para uma vazo constante, sendo

Neste caso percebe-se que para Bmax = 2m na condio de subcrtico (Fr=0,73) a lmina mx dever ser de y=0,50m para Z=1,5 e b=0,50m, para y=0,42m o escoamento crtico. Ou seja, y acima de 0,42m e abaixo de 0,50 m atende a limitao do B e tambm ao regime subcrtico pretendido nas condies impostas.QZybBmKAEVFr

0,81,50,080,50,746,252,030,0513,3416,1319,89

0,81,50,10,50,851,880,077,8212,3113,79

0,81,50,20,51,12,51,510,161,475,004,19

0,81,50,250,51,2521,420,220,933,662,79

0,81,50,30,51,41,671,360,290,702,811,99

0,81,50,320,51,461,561,330,310,652,551,76

0,81,50,330,51,491,521,330,330,632,441,66

0,81,50,340,51,521,471,320,340,622,331,56

0,81,50,350,51,551,431,310,360,602,231,48

0,81,50,40,51,71,251,270,440,571,821,14

0,81,50,420,51,761,191,250,470,561,691,04

0,81,50,450,51,851,111,240,530,571,510,90

0,81,50,480,51,941,041,220,590,581,370,79

0,81,50,50,5211,210,630,581,280,73

0,81,50,520,52,060,961,200,670,591,200,68

0,81,50,550,52,150,911,190,730,611,100,60

0,81,50,60,52,30,831,170,840,650,950,50

0,81,50,70,52,60,711,141,090,730,740,36

0,81,50,80,52,90,631,121,360,820,590,27

0,81,50,90,53,20,561,101,670,910,480,21

0,81,510,53,50,51,082,001,010,400,17

0,81,550,515,50,10,9740,005,000,020,00

0,81,5100,530,50,050,95155,0010,000,010,00

Assim, adotaremos y=0,50m, segundo tabela acima temos b=0,50m; B=2m e Z=1,50. Nosso canal fica com Fr = 0,7311 < 1 (subcrtico) e com o seguinte desenho:

A declividade do fundo do canal para essa geometria ser de:

0,005827 m/m.

8) Determine a capacidade de vazo da canaleta de drenagem de p de talude, em uma rodovia, revestida de concreto em condies regulares, com declividade de fundo Io=0,008m/m, conforme figura abaixo:

n=0,016Io=0,008m/m

y=0,15m

Q=?

A = A1+A2+A3

9) Determine a capacidade de vazo do canal cuja seo mostrada na figura abaixo, os taludes e as bermas so de alvenaria de pedra aparelhada, em condies regulares, e o fundo de concreto em boas condies. Declividade de fundo Io=1m/km.

10) Em um projeto de um sistema de drenagem de guas pluviais, determinou-se que, para escoar uma vazo de 12m/s, era necessria uma galeria retangular em concreto, rugosidade n=0,018, declividade de fundo Io=0,0022m/m, com 3,0m de largura, conforme figura (a) abaixo. Por imposio do clculo estrutural, foi necessrio dividir a seo em duas clulas de 1,5m de largura com um septo no meio, figura (b). Verifique se esta nova concepo estrutural tem condies hidrulicas de escoar a vazo de projeto, em condies de escoamento livre.

Q=12m/s

n=0,018

Io=0,0022m/m

Admitindo que a vazo em cada lado ser igual, ou seja, Q=6m/s por lado.

EMBED Equation.3

11) Para a seo composta mostrada na Figura abaixo, a inclinao dos taludes vale 1,5H:1V, o coeficiente de rugosidade do leito principal n1=0,022 e o leito secundrio n2=0,035. A declividade de fundo do canal Io=0,0002m/m. Determine a altura dgua y2 do leito secundrio quando a vazo escoada for igual a 90m/s.

Q=90m/s

Io=0,0002m/m

Z=1,5

n1=0,022

n2=0,035

y2=?

Qlim=?

EMBED Equation.3

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