Estudo das erosões localizadas junto de grupos de estacas cilíndricas

Abstract

Nas últimas décadas foram desenvolvidos inúmeros estudos sobre o tema das erosões localizadas, com o intuito de caracterizar o processo erosivo e de quantificar a profundidade das cavidades de erosão. Todavia, devido à complexidade dos fenómenos envolvidos, ainda subsistem dúvidas quanto ao grau de rigor das previsões fornecidas por essas formulações. O presente estudo pretende contribuir para alargar o conhecimento das erosões localizadas junto de grupos de estacas. Deste modo, foi realizada uma campanha experimental no canal de Hidráulica e Morfologia Fluvial da UBI, com o intuito de analisar a influência do espaçamento entre estacas e do número de linhas de estacas alinhadas na profundidade da cavidade de erosão, na evolução temporal dessa mesma cavidade e na caracterização da profundidade de equilíbrio de erosão. A campanha experimental foi realizada para condições de escoamento sem transporte sólido generalizado, onde foram mantidas as condições hidráulicas (altura do escoamento de aproximação e a respectiva velocidade média), variando o espaçamento entre estacas e o número de linhas de estacas alinhadas. De acordo com os objectivos da presente dissertação, e tendo por base os resultados obtidos experimentalmente, é possível concluir que o espaçamento entre estacas apresenta uma influência relevante na profundidade de equilíbrio das cavidades de erosão. Já o número de linhas de estacas alinhadas apresenta uma influência menos significativa. De modo a complementar o estudo, foi levada a cabo uma análise comparativa entre os valores obtidos experimentalmente e os previstos por outros autores, a fim de determinar as metodologias que melhor se ajustam ao presente caso de estudo. As formulações que melhor se ajustam ao presente caso de estudo são as sugeridas por SHEPPARD (2005), para pilares simples e complexos e por SHEPPARD e JONES (2000), para pilares de grandes dimensões, caso os grupos de estacas apresentem espaçamento igual a 0,05 m, e ainda a proposta por RICHARDSON e DAVIS (2001) para pilares complexos, caso os grupos de estacas apresentem espaçamentos superiores.

During the past few decades, several studies have been developed on the subject of local scour, in order to characterize the scour process and quantify the scour depth. Even so, due to the complexity of the involved phenomena, doubts still remain about the accuracy of the forecasts provided by these formulations. The present study intends to contribute to extend the knowledge of local scour close to pile groups. With this purpose, an experimental test was carried out in the UBI channel, in order to analyze the influence of the distance between piles and the number of piles inline on the scour hole, on the time evolution of the scour depth, and on the equilibrium scour depth. These experimental tests were carried out for clear-water flow conditions, where the hydraulic conditions were maintained (depth of approach flow, and respective average velocity), ranging the distance between piles and the number of piles inline. According to the goals of the present dissertation, and taking in count the results obtained in laboratory, is possible to conclude that the distance between piles presents a relevant influence as far as the equilibrium scour depth is concerned. As for the number of piles inline a less significant influence was verified. Thus, in order to complement this study, a comparative analysis between the values obtained in laboratory and those foreseen by the authors was carried out with the aim to determine the most adequate methodologies to adopt in this case study. The formulations that best adjust to the present case study are the suggested by SHEPPARD (2005), for simple and complex piers, and by SHEPPARD and JONES (2000), for wide piers, in case the pile groups present a distance between pile axes of 0,05 m, and also the suggested by RICHARDSON and Davis (2001) for complex piers, in case the pile groups present wider distances.