Publicação
Estudo experimental da utilização de vanes como medida de mitigação da erosão localizada de pilares de pontes
| Resumo: | Em rios sujeitos a elevados caudais desenvolvem-se fenómenos erosivos devido à interação das forças hidrodinâmicas com o leito do rio. A presença de obstáculos no seio do escoamento, tais como pilares de pontes, pode originar erosões localizadas e colocar em risco a estabilidade da estrutura, ameaçando assim a integridade da vida humana. É por isso de elevada importância prever a profundidade máxima de erosão localizada em pilares e encontros de pontes. Na presente dissertação efetuou-se um estudo experimental da utilização de uma medida de mitigação da erosão localizada em torno de pilares fundados em leitos não coesivos, no caso de escoamento sem transporte de sólido. Foram utilizados dois pilares com 20 mm de dimensão transversal, um circular e outro alongado, sendo adotada como medida de mitigação a utilização de chapas verticais colocadas no plano longitudinal do pilar imediatamente a montante do mesmo (vane). Utilizaram-se três chapas de comprimentos diferentes (20, 40 e 60 mm). Foi utilizada uma areia de granulometria uniforme com diâmetro médio (D50) igual a 0,328 mm, sob um escoamento de superfície livre de altura igual a 5 cm com um caudal de 12,96 . Estudou-se a evolução temporal da profundidade máxima da cavidade de erosão em função da geometria do pilar. Verificou-se que a erosão localizada é mais acentuada na fase inicial do processo erosivo. Observou-se que nos pilares cilíndricos, com vane de 2 e 4 cm, a erosão é maior que nos pilares alongados. Pelo contrário, no caso do pilar alongado com vane de 6 cm, observa-se maior erosão do que no caso do pilar cilíndrico. Em todos os ensaios foi observado que o ângulo formado entre o fundo do leito da cavidade erodida e o nível inicial de areia é sempre maior a montante do pilar do que a jusante do mesmo. Com a implementação da medida de mitigação, os ângulos formados entre o fundo do leito da concavidade e o talude formado tiveram uma ligeira diminuição em relação aos pilares sem vanes, no caso dos pilares cilíndricos. Para os pilares alongados com esta medida de mitigação, na generalidade dos casos, não se observaram melhorias significativas. Foram feitos moldes da cavidade erosiva através de uma mistura de cera e parafina para posteriormente os dados serem trabalhados em computador. Foi possível identificar as zonas de erosão e sedimentação, assim como traçar as curvas de nível da cavidade de erosão. |
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| Autores principais: | Ribeiro, Nelson Daniel César Simões |
| Assunto: | Erosão localizada Medidas de mitigação Pilares de pontes Topografia da cavidade de erosão Transporte sólido Vanes Scour Mitigation Bridge piers Solid transport Scour cavity topography Engenharia e Tecnologia::Engenharia Civil |
| Ano: | 2017 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | dissertação de mestrado |
| Tipo de acesso: | acesso aberto |
| Instituição associada: | Universidade do Minho |
| Idioma: | português |
| Origem: | RepositóriUM - Universidade do Minho |
| Resumo: | Em rios sujeitos a elevados caudais desenvolvem-se fenómenos erosivos devido à interação das forças hidrodinâmicas com o leito do rio. A presença de obstáculos no seio do escoamento, tais como pilares de pontes, pode originar erosões localizadas e colocar em risco a estabilidade da estrutura, ameaçando assim a integridade da vida humana. É por isso de elevada importância prever a profundidade máxima de erosão localizada em pilares e encontros de pontes. Na presente dissertação efetuou-se um estudo experimental da utilização de uma medida de mitigação da erosão localizada em torno de pilares fundados em leitos não coesivos, no caso de escoamento sem transporte de sólido. Foram utilizados dois pilares com 20 mm de dimensão transversal, um circular e outro alongado, sendo adotada como medida de mitigação a utilização de chapas verticais colocadas no plano longitudinal do pilar imediatamente a montante do mesmo (vane). Utilizaram-se três chapas de comprimentos diferentes (20, 40 e 60 mm). Foi utilizada uma areia de granulometria uniforme com diâmetro médio (D50) igual a 0,328 mm, sob um escoamento de superfície livre de altura igual a 5 cm com um caudal de 12,96 . Estudou-se a evolução temporal da profundidade máxima da cavidade de erosão em função da geometria do pilar. Verificou-se que a erosão localizada é mais acentuada na fase inicial do processo erosivo. Observou-se que nos pilares cilíndricos, com vane de 2 e 4 cm, a erosão é maior que nos pilares alongados. Pelo contrário, no caso do pilar alongado com vane de 6 cm, observa-se maior erosão do que no caso do pilar cilíndrico. Em todos os ensaios foi observado que o ângulo formado entre o fundo do leito da cavidade erodida e o nível inicial de areia é sempre maior a montante do pilar do que a jusante do mesmo. Com a implementação da medida de mitigação, os ângulos formados entre o fundo do leito da concavidade e o talude formado tiveram uma ligeira diminuição em relação aos pilares sem vanes, no caso dos pilares cilíndricos. Para os pilares alongados com esta medida de mitigação, na generalidade dos casos, não se observaram melhorias significativas. Foram feitos moldes da cavidade erosiva através de uma mistura de cera e parafina para posteriormente os dados serem trabalhados em computador. Foi possível identificar as zonas de erosão e sedimentação, assim como traçar as curvas de nível da cavidade de erosão. |
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