Resolucao Cap.4 HA-Escoamento Livre
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4 ESCOAMENTOS COM SUPERFCIE LIVREPROBLEMA 4.1Trace as curvas representativas das funes geomtricas S(h), B(h), P(h). R(h) e da capacidade de transporte de um canal de seco trapezoidal, revestido de beto liso e com taludes a 2/3 (V/H) e 5,00 m de largura de rasto. Obtenha as referidas curvas at altura h = 3,00 m. RESOLUO
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PROBLEMA 4.2Calcule a altura do escoamento uniforme no canal do problema anterior, para um caudal de 25 m s e declives do fundo de 0,001 e 0,0002. RESOLUO3 -1
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PROBLEMA 4.3Calcule a altura do escoamento uniforme nas condies do Problema 4.1, supondo que o rasto do canal de terra irregular com vegetao rasteira e que o caudal e o declive do canal so, respectivamente, 25 m s e 0,0002. RESOLUO3 -1
PROBLEMA 4.4Um canal de seco dupla apresenta as seguintes caractersticas: declive: 0,0012, largura do rasto do leito menor: 5,00 m, taludes a 2/3 (V/H), altura do leito menor: 2,00 m, largura do rasto do leito maior: 20,00 m, revestimento de asfalto rugoso.
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Determine o caudal transportado em regime uniforme no leito menor e a altura do escoamento uniforme para o caudal de 250 m s . RESOLUO3 -1
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PROBLEMA 4.5Calcule o caudal escoado em regime uniforme num canal de seco transversal circular, de beto, com 2,00 m de dimetro e declive 0,001, para as seguintes alturas de gua: 1,00 m; 1,60 m; 1,64 m; 1,88 m; 2,00 m. Considere K = 75 m1/3
s e utilize as seguintes funes ( em rad):
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S sen = 2 8 D R sen = D 4 = 2 arcos 1 2
h D
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PROBLEMA 4.6Determine, para o transporte do caudal de 25 m s grandezas: a) altura crtica, b) velocidade crtica, c) energia especfica crtica, d) declive crtico. Classifique os escoamentos uniformes obtidos no Problema 1.2.RESOLUO3 -1
no canal do Problema 4.1, as seguintes
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PROBLEMA 4.7Para uma seco rectangular de largura 3,00 m e coeficiente de Strickler K = 75 m1/3
s trace:3 -1
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a) a curva da energia especfica em funo da altura, para o caudal constante de 10 m s ; b) a curva do caudal em funo da altura, para a energia especfica constante de 4,00 m; c) as curvas das velocidades, caudais e energias especficas, em funo da altura do escoamento em regime uniforme, para o declive de 0,04; d) a curva da quantidade de movimento total em funo da altura, para o caudal de 10 m s ; e) as curvas H/Hc e M/Mc em funo de h/hc, para o caudal de 10 m s ; f) as curvas M = M(H) para o caudal de 10 m s . Analise a posio dos pontos a montante e a jusante de uma comporta ou de um ressalto.3 -1 3 -1 3 -1
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PROBLEMA 4.8Considere o canal prismtico representado na figura, em que os trechos 1 a 3 so suficientemente compridos para que neles se estabelea praticamente o regime uniforme. Trace o andamento qualitativo da superfcie livre da gua, considerando as alteraes que possam resultar de diversos comprimentos do trecho 4. Represente qualitativamente o escoamento nos diagramas H = H(h) e M = M (h).
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PROBLEMA 4.9O canal AD, de seco transversal rectangular com 4,00 m de largura, de beto (K = 75 m1/3
s ),
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liga dois reservatrios, estando a superfcie da gua cota 53,00 no de montante. As passagens entre o canal e os reservatrios fazem-se directamente, sem transies, estando a soleira da seco de entrada (A) cota 50,00. Determine: a) o caudal que percorre o canal, sabendo que para esse caudal o declive do trecho AB forte; b) o perfil qualitativo da superfcie livre, para as condies indicadas na figura; discuta as alteraes do referido perfil com as cotas da superfcie da gua no reservatrio a jusante; c) o caudal que o canal AD transportaria se tivesse o declive constante de 0,0001, supondo no haver influncia do nvel da superfcie livre da gua no reservatrio de jusante.
Considere nas alneas a) e b) os trechos AB e CD suficientemente compridos para que neles se estabelea praticamente o regime uniforme.RESOLUO
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PROBLEMA 4.10O canal representado na figura transporta o caudal de 11,5 m s e contm a transio BC, na qual o canal estreita de 4,00 m para 2,00 m, ao longo de 10,00 m. Para esse caudal as alturas uniformes nos trechos AB e CD, com o mesmo declive, so, respectivamente, 0,55 m e 1,00 m.3 -1
Determine: a) as alturas de gua em B e C. para uma subida do fundo, entre essas seces, de 0,50 m; b) as alturas de gua em B e C, para uma descida do fundo, entre aquelas seces, de 0,50 m. Trace qualitativamente o perfil da superfcie livre para os casos das alneas a) e b). Na resoluo do problema despreze as perdas de carga na transio.RESOLUO
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PROBLEMA 4.11O canal AD, rectangular e de 5,00 m de largura, apresenta nos trechos AB e CD alturas de escoamento uniforme iguais a 2,50 m, quando transporta o caudal de 20 m s .3 -1
Entre B e C existe uma transio curta onde o canal sofre um rebaixamento. Desprezando as perdas de carga na transio, determine: a) as cotas da superfcie da gua em B e C, se o rebaixamento for de 1,80 m; b) as cotas da superfcie da gua em B e C, se o rebaixamento for de 0,80 m.
PROBLEMA 4.12O canal AC, de beto liso (K = 75 m transporta o caudal de 10 m s . Na seco B o canal tem instalada uma comporta com um coeficiente de contraco de 0,60.3 -1 1/3
s ) tem seco rectangular, de 3,00 m de largura, e
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O troo BC suficientemente comprido para que nele se estabelea praticamente o regime uniforme. Determine: a) a altura de gua em C; b) a distncia de C a que se situa a seco do canal na qual a altura de gua de 1,80 m (despreze o efeito da curvatura das linhas decorrente prximo de C); c) a maior abertura da comporta compatvel com a existncia de um ressalto livre a jusante; d) a altura de gua a montante da comporta pala uma abertura desta de 0,80 m.
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PROBLEMA 4.13O canal colector AB recebe uniformemente 10 m s ao longo do seu comprimento de 10,00 m. A seco transversal do canal rectangular, de 4,00 m de largura. O caudal transportado at F pelo canal BF, com a mesma seco rectangular. O declive do trecho BC, igual ao de AB, tal que a altura uniforme do escoamento do referido caudal de 1,50 m. Entre C e D o canal desce bruscamente 15,00 m.3 -1
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Determine: a) as alturas do escoamento em B e A; b) a altura do escoamento em D, supondo nulas as perdas de carga entre C e D e livre o ressalto que se forma a jusante; c) a altura do escoamento a jusante do ressalto, supondo que o degrau EF provoca um grau de submerso igual a 1,3. Admita que no troo AB a perda de carga contnua igual ao declive do fundo do canal.RESOLUO
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