Estudo de erosões localizadas causadas por pilares com geometria complexa

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil

A presença de um obstáculo no interior de um escoamento altera o comportamento do campo de pressões na sua vizinhança, separando o escoamento e consequentemente criando um sistema de vórtices que pode resultar em modi cações no fundo envolvente do obstáculo. A erosão que se desenvolve em redor de pilares devida aos vórtices, a que o leito do rio ca sujeito, pode atingir profundidades que dão origem ao colapso das estruturas. Os objectivos principais da presente dissertação são determinar a in uência de um pilar de geometria complexa no processo de erosão localizada e veri car a capacidade de previsão da profundidade de erosão de equilíbrio das mais importantes metodologias de cálculo existentes, com vista à concepção de pontes de forma segura e económica. Para veri car o desenvolvimento total da camada limite na zona de aproximação e avaliar a uniformidade da distribuição transversal das velocidades, foram realizadas medições de velocidade instantânea com um velocímetro acústico por efeito de Doppler (ADV). De modo a obter a contribuição para a profundidade de erosão de cada elemento constituinte do pilar de geometria complexa, foram efectuadas três séries de ensaios compostas pelo pilar completo e por combinações dos constituintes do pilar complexo. Comparados os resultados obtidos, determinou-se a contribuição de cada componente. Foi possível concluir através da comparação dos vários métodos aplicados que a melhor previsão das profundidades de erosão localizada de equilíbrio se obtém aplicando o método proposto por Sheppard (2005), ainda que com algumas previsões por defeito. Conclui-se também que a maior contribuição para a erosão localizada ocorre por parte do maciço de encabeçamento quando se encontra posicionado imediatamente acima do fundo inicial e que a coluna e o grupo de estacas contribuem para a escavação quando se encontram mais expostos ao escoamento como seria espectável.