Modelação do escoamento em pavimentos rodoviários

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil - Perfil Construção

A segurança rodoviária é uma preocupação constante das entidades de administração rodoviária pelo impacto social e económico que tem na sociedade. A presença de água no pavimento é um factor importante na sinistralidade rodoviária, quer pela redução da aderência pneu-pavimento quer pela possibilidade de ocorrência de hidroplanagem. Para a definição da possibilidade de ocorrência de hidroplanagem é fundamental o conhecimento do escoamento superficial sobre o pavimento. Existem vários métodos de determinação da espessura da lâmina de água, contudo os resultados variam bastante entre as várias metodologias apresentados pelos respectivos autores. Pretende-se neste trabalho complementar a ferramenta de análise da possibilidade de ocorrência de hidroplanagem desenvolvida na dissertação de mestrado de André Soares com uma análise hidráulica do escoamento superficial. O objectivo principal é modelar o escoamento numericamente, aplicando o método das diferenças finitas às equações de Saint-Venant escritas a uma dimensão, e testar diversas leis de resistência. Na modelação considera-se que a precipitação tem uma duração bastante superior ao tempo de concentração da bacia em estudo. As leis de resistência analisadas neste documento são: a lei de Hagen-Poiseuille, considerando o escoamento laminar, e as leis de Colebrook-White e Manning-Strickler para escoamento turbulento. A adequabilidade de cada lei será analisada e por fim comparar-se-ão os resultados obtidos das diferentes leis de resistência. Concluiu-se que da utilização de leis de resistência com formulação teórica, Hagen-Poiseuille e Colebrook-White, resultam valores de espessuras de lâmina de água bastante inferiores comparativamente com a lei de resistência empírica de Manning-Strickler. Verificou-se também que os resultados da aplicação da lei de Manning-Strickler são iguais aos valores obtidos pelo método de Anderson. O resultado final deste estudo é um modelo numérico pronto a ser testado e validado com dados para posterior aplicação.