Publicação
Estudo numérico do escoamento e transporte de sedimentos em torno de pilares de pontes
| Resumo: | As pontes, dependendo da sua estrutura, podem possuir os seus pilares fundados no leito de rios. Com o surgimento destes elementos nos leitos dos rios ocorrem alterações no escoamento típico do rio, acentuando-se assim o transporte de sedimentos na proximidade dos pilares, fenómeno usualmente designado por erosão localizada. A erosão localizada de pilares de pontes assume elevada importância no que diz respeito à segurança de pontes, pois pode comprometer a sua estabilidade estrutural, ou mesmo ser uma possível causa do colapso. A presente dissertação teve como objetivo efetuar um estudo numérico do comportamento do escoamento em torno de um pilar, bem como efetuar o estudo numérico do transporte de sedimentos em torno do mesmo pilar. Assim o estudo foi efetuado recorrendo ao software de modelação numérica Delft3d. Foi simulado o escoamento no canal hidráulico do Laboratório de Hidráulica e Recursos Hídricos da Universidade do Minho, recorrendo a resultados experimentais para a validação do modelo. Foram simulados quatro cenários diferentes. O primeiro cenário teve por objetivo calibrar o modelo e validar os resultados obtidos a nível hidrodinâmico, enquanto o segundo cenário permitiu definir os resultados obtidos como um padrão para posterior comparação. Os outros cenários analisaram a influência da existência de ranhuras nos pilares como medida de alteração de escoamento com o objetivo de reduzir a erosão localizada. Os resultados obtidos permitiram constatar que é na zona a montante do pilar que ocorre a erosão, e observar a diminuição da velocidade com o aproximar do pilar, bem como, a sobre elevação da superfície livre. Já na zona a jusante do pilar o software apresentou algumas limitações ao nível do tratamento de sedimentos, sendo que na zona onde seria de se esperar que ocorresse também erosão apenas se observa sedimentação. A introdução de ranhuras no pilar originaram pequenas alterações no escoamento, observandose todos os fenómenos que se verificam sem a introdução das mesmas. Foi possível concluir que a introdução de ranhuras, com a configuração das do presente estudo, não constitui uma medida eficaz no combate ao fenómeno da erosão localizada verificada na proximidade de pilares de pontes. |
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| Autores principais: | Carneiro, Cláudio Daniel Ferreira |
| Assunto: | Erosão localizada Modelação numérica de escoamentos Delft3d Transporte sólido Scour Numerical modelling of flows Sediment transport Engenharia e Tecnologia::Engenharia Civil |
| Ano: | 2015 |
| 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: | As pontes, dependendo da sua estrutura, podem possuir os seus pilares fundados no leito de rios. Com o surgimento destes elementos nos leitos dos rios ocorrem alterações no escoamento típico do rio, acentuando-se assim o transporte de sedimentos na proximidade dos pilares, fenómeno usualmente designado por erosão localizada. A erosão localizada de pilares de pontes assume elevada importância no que diz respeito à segurança de pontes, pois pode comprometer a sua estabilidade estrutural, ou mesmo ser uma possível causa do colapso. A presente dissertação teve como objetivo efetuar um estudo numérico do comportamento do escoamento em torno de um pilar, bem como efetuar o estudo numérico do transporte de sedimentos em torno do mesmo pilar. Assim o estudo foi efetuado recorrendo ao software de modelação numérica Delft3d. Foi simulado o escoamento no canal hidráulico do Laboratório de Hidráulica e Recursos Hídricos da Universidade do Minho, recorrendo a resultados experimentais para a validação do modelo. Foram simulados quatro cenários diferentes. O primeiro cenário teve por objetivo calibrar o modelo e validar os resultados obtidos a nível hidrodinâmico, enquanto o segundo cenário permitiu definir os resultados obtidos como um padrão para posterior comparação. Os outros cenários analisaram a influência da existência de ranhuras nos pilares como medida de alteração de escoamento com o objetivo de reduzir a erosão localizada. Os resultados obtidos permitiram constatar que é na zona a montante do pilar que ocorre a erosão, e observar a diminuição da velocidade com o aproximar do pilar, bem como, a sobre elevação da superfície livre. Já na zona a jusante do pilar o software apresentou algumas limitações ao nível do tratamento de sedimentos, sendo que na zona onde seria de se esperar que ocorresse também erosão apenas se observa sedimentação. A introdução de ranhuras no pilar originaram pequenas alterações no escoamento, observandose todos os fenómenos que se verificam sem a introdução das mesmas. Foi possível concluir que a introdução de ranhuras, com a configuração das do presente estudo, não constitui uma medida eficaz no combate ao fenómeno da erosão localizada verificada na proximidade de pilares de pontes. |
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