Pre-Dimensionamento de Canal Hidroviario - Calculo de Navegacao e Sobrelargura

PRÉ DIMENSIONAMENTO CANAL HIDROVIÁRIO EXERCÍCIO 2 PRÉ DIMENSIONAR OS CANAIS DE NAVEGAÇÃO O RAIO MÍNIMO A SER UTILIZADO NO TRECHO E A SOBRELARGURA CONSIDERANDO ALTERNATIVAS DE IMPLANTAÇÃO A SEREM ESTUDADAS ALTERNATIVA 1 CANAL RETANGULAR REVESTIDO EM CONCRETO n 0019 Cotas de fundo do trecho Jusante 65400 Montante 655200 Extensão do trecho 600 00 m ALTERNATIVA 2 CANAL TRAPEZOIDAL ESCAVADO EM ROCHA COM INCLINAÇÃO DE 32 n 0033 Cotas de fundo do trecho Jusante 65400 Montante 655200 Extensão do trecho 600 00 m ALTERNATIVA 3 CANAL TRAPEZOIDAL ESCAVADO EM TERRA COM FUNDO ARENOSO INCLINAÇÃO DE 23 n 0033 Cotas de fundo do trecho Jusante 65400 Montante 655200 Extensão do trecho 600 00 m EMBARCAÇÃO TIPO COMBOIO DE EMPURRA FORMADO POR UM BLOCO DE 16 CHATAS EMBARCAÇÃO COMPRIMENTO m BOCA m CALADO m EMPURRADOR 2 0 00 10 00 2 80 CHATAS 6 0 00 1 100 270 EMBARCAÇÃO COMPRIMENTO m BOCA m CALADO m EMPURRADOR 2 0 00 10 00 2 80 CHATAS 6 0 00 1 100 270 ÁREA MOLHADA DA EMBARCAÇÃO 755 M 2 TRÁFEGO VIA DE MÃO DUPLA PARA AS ALTERNATIVAS 1 E 2 VIA DE MÃO SIMPLES PARA A ALTERNATIVA 3 NAVEGANDO CONTRA A CORRENTE EMBARCAÇÃO SUBINDO O CANAL PARA TODAS AS ALTERNATIVAS FOLGAS A SEREM CONSIDERADAS Natureza do fundo Concreto 100 m Tolerância à dragagem Canal retangular 030m Canal trapezoidal 050m Tolerância É a margem de segurança contada a partir da profundidade de projeto calculada a partir das imprecisões das sondagens assoreamentos precisão dos tipos de dragas e condições ambientais do local de dragagem que venha a interferir no funcionamento dos equipamentos A tolerância de a dragagem estar relacionada a aspectos de natureza muito distintos como T ipo e porte do equipamento de dragagem a ser utilizado T ipo de solo a ser dragado e sua dureza C ontrole de posicionamento da draga Tipo d e dragagem a ser executada d e aprofundamento ou de manutenção P ode ser fortemente influenciada pelas condições locais como por exemplo marés correntes e principalmente ondas A tolerância para alteração no fundo entre dragagens existe a possibilidade de sedimentação ou assoreamento ocorrer após a dragagem ou entre dragagens sucessivas A tolerância para incertezas na dragagem após a conclusão da obra de dragagem ou derrocagem o fundo dragado ou derrocado não fica perfeitamente plano de modo que é necessário incluir uma cota a mais de profundidade para assegurar que a profundidade de dragagem seja alcançada efetivamente A definição do volume a ser dragado é realizada por meio da diferença calculada entre a superfície atual do canalbacia e a superfície projetada a conta é feita utilizandose perfis transversais volume in situ Incertezas levantamento batimétrico para as alternativas 2 e 3 050 m Efeito Squat 060 m para todas as alternativas EFEITO SQUAT O efeito Squat acontece quando há um aumento da velocidade de escoamento sob o fundo da embaracação isso produz uma redução da pressão assim gera uma succao fazendo aumentar o calado e o trim OLUÇÃO ALTERNATIVA 1 ALTERNATIVA 1 CANAL RETANGULAR REVESTIDO EM CONCRETO n 0019 Cotas de fundo do trecho Jusante 65400 Montante 655200 Extensão do trecho 60000 m CÁLCULO DO TIRANTE Folgas Natureza do fundo Concreto 100 m Tolerância à dragagem Canal retangular 030m Efeito Squat 060 m para todas as alternativas Calado a ser adotados 280 m Y 280 1 0 0 030 060 Y 470 DETERMINAÇÃO DA LARGURA DO CANAL b Critério europeu VIA DE MÃO DUPLA PARA AS ALTERNATIVAS 1 E 2 b 44 x 110 x 3 b 14520 m Cálculo da área mínima da seção transversal Área molhada da seção transversal da via Am Am b x h b 14520 m Am 1452 x 470 Am 68244 m 2 Verificação da área mínima conforme critério europeu Canal de mão dupla No mínimo 10 vezes a área da seção transversal mestra da embarcação tipo ou comboio Am 10 Ae No exercício VIA DE MÃO DUPLA PARA AS ALTERNATIVAS 1 E 2 ÁREA MOLHADA DA EMBARCAÇÃO 755 M 2 Am 68244 m 2 Am 10 x Ae 10x 755 755 m 2 Então o Am calculado é menor que 10 Ae Adotar 10 Ae como área da seção transversal do canal e recalcular a seção Redefinição da seção do canal Am 755 00 m 2 Mantendo a altura do tirante y 4 70 Am b x h 755 00 b x 4 70 b 16064 Cálculo da capacidade do canal b 16064 y 470 Dados no exercício ALTERNATIVA 1 CANAL RETANGULAR REVESTIDO EM CONCRETO n 0019 Cotas de fundo do trecho Jusante 65400 Montante 655200 Extensão do trecho 60000 m Cálculo da declividade de fundo I 655200 65400 I 0002mm 60000 A M 75500 m 2 P m b 2h P m 17004 m RH 444 m Q 444 23 x 755 00 x 0002 Q 480071 m 3 s 00 19 Cálculo da velocidade do fluxo corrente Regime de potência máxima das máquinas 4ms Cont ra corrente Excepcionalmente poderão ser vencidas velocidades da ordem de 5 ms sem auxílio externo em um período curto de tempo Para a descida a favor da corrente 2 ms Brighetti et al 1999 V 480071 75500 V 636 ms 4 ms NÃO PASSOU Cálculo da declividade máxima I MAX 40 X 0019 2 44 23 I MAX 00008 mm DETERMINAÇÃO DO RAIO MÍNIMO DE CURVATURA A SER UTILIZADO Raio mínimo R C 10 X L L Comprimento da embarcação L 2 0 00 5 x 6 0 00m L 32000 m Rc 10 x 320 Rc 320000 m CÁLCULO DA SOBRELARGURA S 320 2 3200 S 3200 m ALTERNATIVA 2 CANAL TRAPEZOIDAL ESCAVADO EM ROCHA COM INCLINAÇÃO DE 32 n 0033 Cotas de fundo do trecho Jusante 65400 Montante 655200 Extensão do trecho 600 00 m SOLUÇÃO DETERMINAÇÃO DO TIRANTE y Profundidade mínima do canal Y calado folga CALADO A SER ADOTADO 2 8 0 M FUNDO ROCHOSO Tolerância à dragagem Canal trapezoidal 050m Incertezas levantamento batimétrico para as alternativas 2 e 3 050 m Efeito Squat 060 m para todas as alternativas Y 2 8 0 10 050 050 060 Y 540 m DETERMINAÇÃO DA LARGURA DO CANAL b Critério europeu 44B ou 5B p mão dupla sem redução de velocidade 22B p via singela VIA DE MÃO DUPLA PARA AS ALTERNATIVAS 1 E 2 B largura do comboio B 3 x 1 1 b 44 x 11 x 3 b 1 455 m Cálculo da área mínima da seção transversal Área molhada da seção transversal da via Am Dado ALTERNATIVA 2 CANAL TRAPEZOIDAL ESCAVADO EM ROCHA COM INCLINAÇÃO DE 32 Am b mh h b 1 455 m Para determinar m m 0667 Am b mh h b 1 455 m h 540 Am 1 455 0667 x 54 54 Am 80515 m 2 Verificação da área mínima conforme critério europeu Canal de mão dupla No mínimo 10 vezes a área da seção transversal mestra da embarcação tipo ou comboio Am 10 Ae No exercício Via com cruzamento ÁREA MOLHADA DA EMBARCAÇÃO 755 M 2 Am 80515 m 2 Am 10 x Ae 10x 755 755 m 2 ok Cálculo da capacidade do canal D eclividade calculada I 0002mm n 003 3 P m 1455 2 x 54 0 1 0667 2 P m 15848 m Am 80515 m 2 R H 508 m Q 508 23 x 80515 x 0002 Q 322444 m 3 s 003 3 Cálculo da velocidade do fluxo corrente Regime de potência máxima das máquinas 4ms Cont ra corrente V Q Am V 3224 4 4 80515 V 40 ms ok DETERMINAÇÃO DO RAIO MÍNIMO DE CURVATURA A SER UTILIZADO Raio mínimo R C 10 X L L Comprimento da embarcação L 2 0 00 5 x 6 0 00m L 320 m Rc 10 x 320 Rc 3200 m Redução das velocidades em função dos raios 9 CÁLCULO DA SOBRELARGURA S 320 2 3200 S 320 m ALTERNATIVA 3 CANAL TRAPEZOIDAL ESCAVADO EM TERRA COM FUNDO ARENOSO INCLINAÇÃO DE 23 n 0033 Cotas de fundo do trecho Jusante 65400 Montante 655200 SOLUÇÃO DETERMINAÇÃO DO TIRANTE y Profundidade mínima do canal Y calado folga EMBARCAÇÃO COMPRIMENTO m BOCA m CALADO m EMPURRADOR 2 0 00 10 00 2 80 CHATAS 6 0 00 1 100 270 CALADO A SER ADOTADO 2 8 0 M FUNDO terra Vamos adotar 050 m Tolerância à dragagem Canal trapezoidal 050m Incertezas levantamento batimétrico para as alternativas 2 e 3 050 m Efeito Squat 060 m para todas as alternativas Y 2 8 0 050 050 050 060 Y 490 m DETERMINAÇÃO DA LARGURA DO CANAL b Critério europeu 22B p via singela VIA DE MÃO SIMPLES PARA A ALTERNATIVA 3 NAVEGANDO CONTRA A CORRENTE B largura do comboio EMBARCAÇÃO COMPRIMENTO m BOCA m CALADO m EMPURRADOR 2 0 00 10 00 2 80 CHATAS 6 0 00 1 100 270 B 3 x 1 1 b 22 x 11 x 3 b 726 m Cálculo da área mínima da seção transversal Área molhada da seção transversal da via Am Dado CANAL TRAPEZOIDAL ESCAVADO EM TERRA COM FUNDO ARENOSO INCLINAÇÃO DE 23 Am b mh h b 726 m Para determinar m m 15 Am b mh h b 726 m h 490 Am 726 15 x 49 49 Am 39176 m 2 Verificação da área mínima conforme critério europeu Canal de mão simples No mínimo 6 vezes a área da seção transversal mestra da embarcação tipo ou comboio Am 6 Ae No exercício VIA DE MÃO SIMPLES PARA A ALTERNATIVA 3 ÁREA MOLHADA DA EMBARCAÇÃO 755 M 2 Am 39176 m 2 Am 6 x Ae x 755 453 m 2 Am 6 x Ae Redefinição da seção do canal Am 453 00 m 2 Mantendo a altura do tirante y 490 Am b mh h 453 b 15 x 49 49 b 8509 m Cálculo da capacidade do canal D eclividade calculada I 0002mm n 003 3 b 8509 m P m 8509 2 x 49 1 15 2 P m 1 0276 m Am 45300 m 2 R H 4408 m Q 4408 23 x 453 x 0002 Q 165050 m 3 s 003 3 Cálculo da velocidade do fluxo corrente Regime de potência máxima das máquinas 4ms Cont ra corrente Para a descida a favor da corrente 2 ms Brighetti et al 1999 V Q Am V 165050 453 V 364 ms ok DETERMINAÇÃO DO RAIO MÍNIMO DE CURVATURA A SER UTILIZADO Raio mínimo R C 10 X L L Comprimento da embarcação EMBARCAÇÃO COMPRIMENTO m BOCA m CALADO m EMPURRADOR 2 0 00 10 00 2 80 CHATAS 6 0 00 1 100 270 L 2 0 00 5 x 6 0 00m L 320 m Rc 10 x 320 Rc 3200 m Redução das velocidades em função dos raios 9 CÁLCULO DA SOBRELARGURA S 320 2 3200 S 320 m