INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL E ARQUITECTURA

SECÇÃO DE HIDRÁULICA E RECURSOS HÍDRICOS E AMBIENTAIS

HIDRÁULICA II (1º Semestre 2010/2011)

1ºTeste – 03/11/2010

Duração: 45 m

Resolva em folhas separadas os seguintes conjuntos de problemas : (1+2) e (3+4) Identifique todas as folhas com o seu número de aluno e nome

Parte Teórica

PROBLEMA 1 (2,0 val.)

Indique o significado físico e as condições de validade da equação

dH i Jds

Tendo presente a diferença entre energia específica e energia mecânica total, refira,

justificando

a) se a energia específica pode aumentar para jusante;

b) se a energia mecânica total pode aumentar para jusante.

PROBLEMA 2 (2,0 val.)

Partindo da equação das curvas de regolfo para canais prismáticos,

21

dh i Jds Fr

,

deduza o andamento qualitativo da curva de regolfo F1 .

PROBLEMA 3 (2,5 val.)

Considere que junto a uma comporta com abertura inferior ocorre um ressalto

afogado.

Figura 1

a) Admitindo que se conhece o caudal escoado e a abertura inferior da comporta,

indique as expressões de cálculo da energia específica e da quantidade de

movimento total na secção 1; para o efeito, recorra à simbologia da Figura 1.

b) Refira como actuaria para obrigar a que o ressalto deixasse de ser afogado sem

aumentar o caudal.

PROBLEMA 4 (3,5 val.)

a) Identifique, justificando, o princípio de conservação a que se recorre para

estudar canais descarregadores laterais e refira a principal hipótese

simplificativa adoptada nesse estudo, no âmbito da disciplina de Hidráulica II.

Comente o rigor de tal hipótese.

b) Deduza a equação das curvas de regolfo em canais descarregadores laterais

prismáticos.

/ /Q K S R J 2 3 1 2

h i Js Fr

2dd 1

QH hgS

2

22

dH i Jds

dE Jds

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INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL E ARQUITECTURA

SECÇÃO DE HIDRÁULICA E RECURSOS HÍDRICOS E AMBIENTAIS

HIDRÁULICA II (1º Semestre 2010/2011)

1ºTeste – 03/11/2010

Duração: 1:15 h

Resolva cada problema em folhas separadas (identifique todas as folhas com o seu número de aluno e nome)

Parte Prática

PROBLEMA 5 (6,0 val.)

O canal representado na Figura 2 é composto por dois trechos, AB e BE, de secção

rectangular com 5,00 m de largura. Em D está instalada uma comporta cujo

coeficiente de contracção é 0,61. O trecho AB, de declive forte, e o trecho BE são

suficientemente longos para que neles se estabeleça praticamente o regime

uniforme.

A altura do escoamento uniforme no trecho AB é 0,48 m. O declive do trecho BE é

0,0005 e o coeficiente de Manning-Strickler é 75 m1/3s–1.

A montante, o canal é abastecido por um reservatório de grandes dimensões cujo

nível acima da soleira do canal é 0 2,00H m.

Admita que ' 1.

Calcule:

(1,0 val.) a) o caudal escoado e a altura crítica no canal;

(2,0 val.) b) a altura do escoamento uniforme no trecho BE e as alturas conjugadas

do ressalto que ocorre entre A e D;

(2,0 val.) c) a altura do escoamento a montante da comporta, quando a abertura é

0,80 m;

(1,0 val.) d) desenhe, qualitativa mas rigorosamente, o andamento da superfície livre

ao longo do canal quando a altura do escoamento na secção E é

hE = 1,50 m.

NOTA: Se não resolveu a alínea a), considere Q = 25 m3s1.

perfil

A

B D E

H0

Figura 2

PROBLEMA 6 (4,0 val.)

O canal representado na Figura 3 é composto por dois trechos, AB e DE, de secção

rectangular e com larguras do fundo iguais a 3,00 m e 5,00 m, respectivamente.

O caudal escoado é 12 m3s1.

Entre B e D regista-se um alargamento gradual. O desnível do fundo entre B e D é

0,60 m. A perda de carga entre estas duas secções pode considerar-se desprezável.

O trecho DE é suficientemente longo para que nele se estabeleça praticamente o

regime uniforme. As alturas do escoamento uniforme nos trechos AB e DE são,

respectivamente, 3,10 e 1,30 m.

Calcule as alturas do escoamento em B e em D.

A B D E

planta

perfil

A B D E

Figura 3

Formulário

/ /2 3 1 2Q K S R J 232h

UJgD

dH i Jds

dE Jds

h i Js Fr2

dd 1

2

22QH hgS

p UE zg

2

2

212

2

1 1 8 12

hFr

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