Para a execução do programa experimental de ensaios, houve a necessidade de construir um canal hidráulico com gerador de ondas no Laboratório de Geotecnia da Universidade de Brasília (UnB). A sua construção baseou-se em um canal já existente no Laboratório de Hidráulica do Programa de Pós-Graduação em Tecnologia Ambiental e Recursos Hídricos da Universidade de Brasília. A escolha do tipo de gerador de ondas utilizado teve como base os estudos realizados por Souza & Morishita (2003). A Figura 3.1 mostra o esquema do canal hidráulico, formado por três partes principais: canal hidráulico propriamente dito, sistema de abastecimento/esgotamento de água e o sistema gerador de ondas. A Figura 3.2 apresenta o canal previamente montado, sem a rampa metálica. Uma vista geral do equipamento, com ensaio sendo executado, que empregou areia + RCD-R sem filtro, no tempo t=3 s, é mostrada na Figura 3.3.
Figura 3.1 - Esquema do canal hidráulico, sem escala.
O canal hidráulico, propriamente dito, possui 6 m de extensão, 1,5 m de altura e 1 m de largura. É formado por chapas de aço nas extremidades e 10 painéis de vidro temperado de 1 m de comprimento, 1,5 de altura e 10 mm de espessura. A altura do canal foi estabelecida em função do somatório da altura da lâmina de água, altura da onda formada e uma sobre altura de segurança. A largura de 1 m foi estabelecida para que uma pessoa pudesse ter o mínimo de
30 mobilidade dentro do canal. O comprimento de 6 m foi o máximo comprimento obtido em função do espaço disponível no laboratório.
Figura 3.2 – Equipamento sem a rampa metálica.
Figura 3.3 – Equipamento, sem a rampa metálica, com o ensaio sendo executado.
Foi escolhido o vidro tipo temperado para ser utilizado nas laterais do canal, por possuir uma resistência à ruptura superior quando comparado à resistência do vidro comum, em geral de três a cinco vezes, devido ao processo de têmpera. A espessura do vidro foi obtida com base
31 na norma ABNT (1989) - Projeto, execução e aplicações de vidros na construção civil, substituindo o valor da pressão de vento pela pressão da água, e com base em FNZAS (2011) “Federation of New Zealand Aquatic Societies”. No primeiro caso, foi encontrado uma espessura de 16 mm, e no segundo, 5,3 mm. Desta forma, foi adotada uma espessura de 10 mm para o vidro temperado.
A estrutura do canal pode ser facilmente desmontada, pois suas laterais não foram soldadas entre si. Possui um sistema de travamento localizado na parte inferior de cada painel lateral. Esse travamento é formado por pequenas placas soldadas ao longo dos lados do canal, na sua base, a fim de impedir o movimento lateral das faces. Outro sistema de travamento é composto por dez barras de travamento. Estão localizadas na parte superior do canal e são fixadas nas laterais do mesmo. A base do canal é formada por 6 bases quadradas com 80 mm de altura, que foram colocadas sobre uma manta geotêxtil com gramatura de 600 g/m2, com 1 m de largura e 6 m de comprimento sobre o piso do laboratório, a fim de minimizar problemas de nivelamento. Sobre as peças quadradas da base, colocou-se uma chapa contínua de aço inoxidável com 1 mm de espessura, como mostrado nas Figuras 3.4. Outras informações referentes ao projeto do canal são apresentadas no Apêndice B.
Figura 3.4 – Base do canal hidráulico.
A fim de reduzir a massa de material utilizado na formação do talude, foi projetada e construída uma rampa metálica com inclinação de 35º. Desta maneira, foi necessário em cada ensaio aproximadamente 220 kg de material seco, formando uma camada de 20 cm de
32 espessura, de acordo com a Figura 3.5. Esta rampa não foi utilizada nos primeiros dois ensaios do total de 9 ensaios realizados. Os resultados de ensaios iniciais com todo o talude (região triangular na Figura 3.5) mostraram que não era necessário um volume de solo tão grande para os objetivos da pesquisa. A rampa metálica é formada por duas placas retangulares, duas barras que as unem, cinco placas metálicas adicionais e uma chapa de sustentação do solo e do revestimento, soldada perpendicularmente à rampa, como apresentado na Figura 3.5. Houve a necessidade da colocação de canaletas de alumínio para vedação lateral, que foram fixadas com silicone, no vidro, de acordo com a Figura 3.5.
33 O sistema de abastecimento/esgotamento de água é formado por uma entrada de água da rede pública na parte inferior em uma das extremidades do canal. Para eliminar algum material oxidado proveniente da tubulação de água do prédio, foi utilizado um filtro de água na parte externa do canal. Em relação à saída de água, existem três saídas denominadas S1 (saída principal localizada no fundo do canal), e duas saídas alternativas, denominadas S2 e S3, localizadas nas extremidades do canal. Uma bomba centrífuga foi instalada na saída S1, saída julgada pertinente, para a retirada de 85% da água do interior do canal durante seu esvaziamento. O restante da água (15%) era retirado com a ajuda de um aspirador industrial, sendo também possível a coleta do material erodido depositado no fundo do canal.
O sistema gerador de ondas é formado por um motor elétrico, um redutor de frequência do motor, dois discos conectados no eixo duplo de saída do redutor e uma placa móvel que se movimenta por meio de duas hastes conectadas aos discos e que provoca ondas idênticas, conforme mostra a Figura 3.6. A Figura 3.7 apresenta o encaixe inferior da placa geradora de ondas na base do canal. As principais características das ondas são apresentadas na Tabela 3.1. Um resumo dos principais componentes do equipamento e suas características básicas é mostrado na Tabela 3.2.