DIRETORIA DE CIÊNCIAS EXATAS CURSO DE ENGENHARIA CIVIL 2ª LISTA DE EXERCÍCOS DE HIDRÁULICA II - Canais

Prof. Dr. ALISSON G. MORAES 27 de setembro de 2010

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Exercícios de Canais em Regime Permanente

Uniforme

1. Um canal trapezoidal de base 0,20 m escoa com o nível d’água de 6,0 m. Esta seção é revestida com cimento alisado e tem taludes 1V:2H. A declividade do canal é de 1,0 m/km. Determine a

vazão e a velocidade do escoamento

2. De acordo com a norma NBR-9649 - Projeto de Redes Coletoras de Esgoto, a tensão trativa

máxima da rede coletora deve ser de 1,0 Pa. Ainda segundo tal norma, o diâmetro mínimo das

redes coletora de esgoto deve ser de 150 mm. Por questão de segurança, adota-se o nível

máximo y/D = 0,5. Qual a vazão máxima que uma rede de esgoto com tais características pode

suportar?

3. Através de um canal retangular passa uma vazão de 8,0 m³/s. Este canal tem uma declividade

constante de 0,012 m/m e é revestido de concreto rústico (n=0,016). Calcule altura do canal,

sabendo que sua largura é de 4 m.

4. Numa determinada cidade houve necessidade de canalizar um córrego, porém haveria espaço

para uma largura de 5,0 metros. Um estudo hidrológico apontou uma vazão de projeto de 12

m³/s. A declividade do rio é 0,015 m. Calcule a profundidade do escoamento para estas

condições, considerando uma seção retangular.

5. Determine a capacidade de vazão do canal cuja seção é mostrada na figura abaixo. Os taludes

e as bermas são de alvenaria de pedra aparelhada, em condições regulares, e o fundo de

concreto em boas condições. Declividade de fundo I=1 m/km.

6. Determine a capacidade de vazão de um canal para drenagem urbana com 2,0 m de base e 1,0

m de altura d’água, declividade de fundo igual a i=0,001 m/m e taludes 1,5H:1V. O fundo corresponde a um canal dragado em condições regulares e taludes são de alvenaria de pedra

aparelhada em boas condições. Esta seção é de mínimo perímetro molhado?

7. Determine a vazão e a tensão trativa de uma rede coletora de esgoto de diâmetro de 200 mm a

y/D=0,75 (limite máximo pela norma NBR-9649). Este trecho de rede tem uma declividade de

0,006 m/m. Considere n=0,013.

8. Um determinado canal de seção trapezoidal 1,5H:1V de base 5 metros revestido de terreno

argiloso-compactado, escoa com a linha d’água máxima de 2,0 m. A declividade do canal é 0,00025 m/m. Calcule a vazão. Verifique se o material empregado no revestimento do canal

resiste quanto aos critérios da velocidade e da tensão de atrito.

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9. Uma galeria de águas pluviais de seção retangular escoa uma certa vazão, em escoamento

uniforme, com uma largura de fundo igual a 0,90 m e altura d’água de 0,70 m. Em uma determinada seção, deverá haver uma mudança na geometria, passando para uma seção

circular. Determine o diâmetro da seção circular para transportar a mesma vazão, com a

mesma altura d’água, rugosidade e declividade de fundo.

10. Uma sarjeta é um canal instalado nas laterais de uma via de trafego que serve para escoar a

água precipitada sobre esta até uma boca de lobo. Determine a capacidade hidráulica de uma

sarjeta de uma rua com declividade de 15%. Os dados da sarjeta estão na figura abaixo.

11. Dimensione um canal trapezoidal com taludes 2H:1V, declividade de fundo i = 0,001 m/m, com

revestimento de fundo e dos taludes com pedra argamassada (n = 0,025) para transportar

uma vazão Q = 6,5 m3/s. Utilize uma razão de aspecto r = 4. Calcular a velocidade média do

escoamento e verificar se a seção encontrada é de mínimo perímetro molhado.

12. Projetar um canal de seção retangular com declividade de fundo i=0,01 m/m para aduzir uma

vazão de 5,0 m³/s de água, de modo que a máxima velocidade média seja 2,0 m/s. Material do

revestimento reboco de cimento não muito liso. Escoamento é fluvial ou torrencial?

13. Um canal de drenagem em terra, com vegetação rasteira nos taludes e no fundo (n = 0,040),

taludes 2,5H:1V e declividade i = 30 cm/km, foi dimensionado para uma determinada vazão de

projeto Q0, tendo-se chegado a uma seção com largura de fundo b = 1,75 m. e altura d’água y = 1,40 m.

a) Qual é essa vazão de projeto?

b) A seção encontrada é de mínimo perímetro molhado?

c) Se o projeto tiver que ser refeito para uma vazão Q1 = 6,0 m3/s com seção retangular em

concreto (n = 0,016), qual será a altura de água para uma largura de fundo igual ao dobro

da anterior?

14. Dimensione um canal trapezoidal com taludes 2H:1V, declividade de fundo i = 0,001 m/m, com

alvenaria de pedra argamassada em boas condições (n = 0,020), para transportar uma vazão

de 8,0 m3/s, sujeita às seguintes condições:

a) a altura máxima d’água deve ser de 1,15 m. b) a velocidade máxima deve ser de 1,30 m/s

c) a largura máxima, na superfície livre, deve ser de 8,0 m.

15. Para a seção composta mostrada na figura, o coeficiente de rugosidade do leito principal é de

0,022 e, do leito secundário, 0,035. A declividade do fundo do canal é de 0,0002 m/m.

Determine a altura d’água y2 do leito secundário quando a vazão escoada for igual a 90 m3/s e

a vazão-limite para não haver extravazamento do leito principal.

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16. Um córrego que cruza o perímetro urbano de uma cidade deverá ser canalizado e revestido

com gabiões, cujo coeficiente de rugosidade é igual a 0,025. Condições geológicas e

considerações econômicas impuseram taludes 2H:1V e declividade de 80 cm/km. Determinar a

seção de mínimo custo deste canal, para Q = 10 m3/s.

Bibliografia

1. Azevedo Netto, J. M.. Manual de Hidráulica. 8ª Ed. Edgard Blücher: São Paulo, 1998;

2. FESP (Faculdede de Engenharia de São Paulo). Exercícios Hidráulica Canais. Página:

http://www.fcth.br/fesparquivos/CH2_TEORIA/Exercicios%20Hidraulica%20Canais.doc,

acessado em 26/04/2010.

3. Porto, R. M.. Hidráulica Básica. 4ª Ed. EESC-USP: São Carlos, 2006;