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SISTEMAS DE DRENAGEM URBANA Introdução a Micro e a Macro-Drenagem Ricardo de Aragão 2020-2 Universidade Federal de Campina Grande - UFCG Centro de Tecnologia e Recursos Naturais- CTRN Unidade Acadêmica de Engenharia Civil - UAEC 2 INTRODUÇÃO A MICRO/MACRO DRENAGEM Saneamento Básico: é um serviço público que compreende os sistemas de abastecimento d'água, de esgotos sanitários, de drenagem de águas pluviais e de coleta de lixo. São serviços essenciais e, se regularmente bem executados, elevarão o nível de saúde da população beneficiada, gerando maior expectativa de vida e conseqüentemente, maior produtividade 3 INTRODUÇÃO A MICRO/MACRO DRENAGEM As água servidas deverão ser tratadas antes de serem conduzidas para um corpo hídrico. O tratamento é efetuado em ETEs. Posteriormente, as águas serão destinadas para corpos hídricos próximos a ETE. Quanto este processo não é cumprido a contento, diversos transtornos poderão ser esperados!! Assim, como as água servidas, as águas provenientes de escoamento superficial, em geral vazões sazonais de origem pluvial, também deverão ser drenadas para corpos de água receptores de maiores dimensões tais como córregos, rios, lagos, a fim de evitar transtornos e acidentes. 4 INTRODUÇÃO A MICRO/MACRO DRENAGEM Este conjunto de condutos artificiais de esgotamento, denominados de sistemas de drenagem pluvial ou sistema de esgotos pluviais é fundamental para preservação da estrutura física da comunidade, pela redução ou controle dos efeitos adversos provocados pela presença incontrolada dessas vazões 5 INTRODUÇÃO A MICRO/MACRO DRENAGEM Classificação Os sistemas de drenagem urbana são classificados de acordo com suas dimensões em sistemas de microdrenagem e sistemas de macrodrenagem ou drenagem principal. 6 INTRODUÇÃO A MICRO/MACRO DRENAGEM Sistemas de Microdrenagem Os sistemas de microdrenagem incluem a coleta e afastamento das águas superficiais ou subterrâneas através de pequenas e médias galerias, fazendo ainda parte do sistema todos os componentes do projeto para que tal ocorra. Tradicionalmente são obras em cujo projeto são adotadas vazões produzidas por eventos hidrológicos com 2, 5 e, no máximo, 10 anos de período de retorno. São calculados para que funcionem a partir de pré- determinados limites. 7 INTRODUÇÃO A MICRO/MACRO DRENAGEM Sistemas de Microdrenagem As áreas envolvidas, na sua maioria com menos de um quilômetro quadrado ou cem hectares, são trechos de ruas, quarteirões, etc, e as unidades mais comuns são metro quadrado (m2) e hectares (ha). Seu traçado é função da arquitetura urbana, ou seja, a malha resultante de seus condutos depende do projetista e da disposição dos arruamentos. Sendo assim, as vazões são conduzidas de acordo com as ruas da área de projeto, obedecendo ao alinhamento arquitetônico das fachadas dos quarteirões, criando-se mini-cursos artificiais. 8 INTRODUÇÃO A MICRO/MACRO DRENAGEM Sistemas de Macrodrenagem Destina-se ao escoamento final das águas escoadas superficialmente, inclusive as captadas pelas estruturas de microdrenagem; São compostos dos seguintes itens: sistema de microdrenagem, galerias de grande porte, canais e rios canalizados (Gois, 1998); Sendo assim, a macrodrenagem compreende a rede de drenagem natural, existente antes da ocupação; São obras de retificação ou de embutimento dos corpos aquático, são de grande vulto, dimensionadas para grande vazões e com maiores velocidades de escoamento. 9 INTRODUÇÃO A MICRO/MACRO DRENAGEM Sistemas de Macrodrenagem O crescimento da urbanização levou ao crescimento da impermeabilização e, por consequência, um aumento no volume escoado e que deverá ser drenado; As obras de macrodrenagem retificam os cursos de água natural e reduzem o percurso a ser vencido pelo escoamento superficial; O traçado da macrodrenagem obedece ao caminhamento natural dos corpos aquáticos; 10 INTRODUÇÃO A MICRO/MACRO DRENAGEM Sistemas de Macrodrenagem As área envolvidas são, na maioria, maiores que 3 km2 (grandes bairros, bacias hidrográficas); As vazões de projeto são oriunda de eventos com 20, 50 ou 100 anos de período de retorno. 11 INTRODUÇÃO A MICRO/MACRO DRENAGEM Generalidades sobre os sistemas de drenagem urbana Os sistemas de drenagem urbana deverão ser planejados concomitantemente aos planejamento urbano, sob pena de se construir um sistema de alto custo e deficiente, ou seja, os planos de urbanizãção deverão prever um projeto de drenagem urbana; 12 INTRODUÇÃO A MICRO/MACRO DRENAGEM Generalidades sobre os sistemas de drenagem urbana EM GERAL, NAS ÁREA URBANIZADAS, O MAU FUNCIONAMENTO DOS SISTEMAS DE DRENAGEM URBANA É A PRINCIPAL CAUSA DE INUNDAÇÕES. “AS ENCHENTES URBANAS SÃO PROBLEMAS CRÓNICOS NO BRASIL, DEVIDO, PRINCIPALMENTE, A GERÊNCIA INADEQUADA DO PLANEJAMENTO DA DRENAGEM E A FILOSOFIA ERRÔNEA DOS PROJETO DE ENGENHARIA” (Tucci et al., 1995) A GESTÃO DEFICIENTE É RESULTADO DA FALTA DE MECANISMOS, LEGAIS E ADMINISTRATIVOS , DE CONTROLE DA AMPLIAÇÃO DAS CHEIAS DEVIDO A URBANIZAÇÃO (Tucci et al., 1995). 13 FUNDAMENTOS DE SISTEMAS DE DRENAGEM URBANA Um sistema de drenagem urbana fundamenta-se nos seguintes itens: planos, projetos, obras, legislação e medida. Estas ultimas compreendem : As legislações e medidas compreendem: A) Códigos, leis e regulamentos sobre as edificações, zoneamento, parcelamento e loteamento do solo; B) Fiscalização da administração pública nas áreas urbanizadas e edificadas e planos de urbanização; C)Zoneamento com delimitações clara das áreas frequentemente inundadas; D) Fixação de cotas aquém das quais a ocupação é desaconselhada ou mesmo vedada; E) Restrição de acesso às áreas sujeitas a inundações 14 FUNDAMENTOS DE SISTEMAS DE DRENAGEM URBANA F)Impedimentos a expansão nas áreas inundadas de serviços públicos, como água, esgotos, iluminação pública G)Fixação de incentivos fiscais para que os terrenos inundáveis permaneçam ociosos H)Obras de controle, amortecimento ou retardamento de cheias I)Planos de emergência contra inundações, compreendendo diques de sacos de areia, esquemas de evacuação da população, entre outros. 15 FUNDAMENTOS DE SISTEMAS DE DRENAGEM URBANA VANTAGENS DO PLANEJAMENTO DA DRENAGEM URBANA: 1. Obtenção simultânea de reduzidos custos e excelentes resultados; 2. Quanto mais cedo as questões da drenagem forem examinadas, melhores resultados poderão ser obtidos do plano urbanístico; 3. *Caso o sistema seja estudado a posteriori ou se for projetado considerando objetivos de curto prazo, as repercussões para a comunidade serão sempre negativas; 4. Ao se coletar dados e informações para o planejamento de um sistema de drenagem previamente as necessidade emergentes, evita-se a execução de levantamentos desnecessários ou de menor importância 16 FUNDAMENTOS DE SISTEMAS DE DRENAGEM URBANA Planejamento de um sistema de drenagem: Um plano de drenagem urbana é muito importante para a administração pública, para os empresários e para a comunidade em geral. Ele possibilita a todos os conhecimentos das obras que serão executadas, dos respectivos prazos e, portanto, do potencial de uso do solo urbano, em suas várias regiões; Não se deve basear exclusivamente em projetos hidráulicos, mas também em critérios ambientais, sociais, e econômicos. Outros planos como os relativos ao zoneamento, ao sistema viário, às áreas verdes, etc, deverão ser coerentes com o plano diretor; Um plano diretor de drenagem urbana que seja homogêneo traz melhores resultados do que projetos de drenagem isolados. 17 FUNDAMENTOS DE SISTEMAS DE DRENAGEM URBANA Planejamento de um sistema de drenagem: A drenagem urbana moderna deve ter os seguintes princípios (Tucci e Genz, 1995) : • Não transferir impactos para jusante ; • Não ampliar cheias naturais ; • Propor medidas de controle para o conjunto da bacia ; • Legislação e Planos de Drenagem para controle e orientação ; • Constante atualização de planejamentopor estudo de horizontes de expansão ; 18 FUNDAMENTOS DE SISTEMAS DE DRENAGEM URBANA Planejamento de um sistema de drenagem: A drenagem urbana moderna deve ter os seguintes princípios (Tucci e Genz, 1995) : • • Controle permanente do uso do solo e áreas de risco ; • Competência técnico-admnistrativa dos órgãos públicos gestores; • Educação ambiental qualificada para o poder público, população e meio técnico. 19 FUNDAMENTOS DE SISTEMAS DE DRENAGEM URBANA Na verdade, há a proposição de mudança de paradigma da gestão da drenagem urbana de um enfoque sanitário- higienista (do livrar-se das águas pluviais o mais rápido possível), para um enfoque ambiental (re-equilíbrio do ciclo hidrológico para mais perto do natural), que segue os princípios acima, destacando-se o controle na fonte. Para isso é necessária uma verdadeira integração entre todos os chamados setores da água. 20 FUNDAMENTOS DE SISTEMAS DE DRENAGEM URBANA Planejamento de um sistema de drenagem: Para Tucci (2002) citado por Silveira (2002) esta integração está vinculada ao reconhecimento de que as seguintes inter-relações devem ser efetivamente consideradas no planejamento urbano : • o abastecimento de água é realizado à partir de mananciais que podem ser contaminados pelo esgoto cloacal, pluvial ou por depósitos de resíduos sólidos; • a solução do controle da drenagem urbana depende da existência de rede de esgoto cloacal e suas características; • a limpeza das ruas, a coleta e disposição de resíduos sólidos interfere na quantidade e na qualidade da água dos pluviais. 21 FUNDAMENTOS DE SISTEMAS DE DRENAGEM URBANA Planejamento de um sistema de drenagem: O enfoque sanitário-higienista que setorizou demasiadamente a drenagem pluvial influenciou até a estrutura institucional municipal. Hoje, os municípios apresentam uma capacidade institucional limitada para enfrentar problemas tão complexos e interdisciplinares. • toda água circulante deve ir rapidamente para o esgoto, evitando insalubridades e desconfortos, nas casas e nas ruas 22 Silveira (2002) 23 Sarjeta Galeria Boca de lobo Poço de visita Rua Fonte: Moraes, A.P. PROCEDIMENTOS TÉCNICOS DE DIMENSIONAMENTO DA MICRODRENAGEM DO MUNICÍPIO DE SANTO ANDRÉ. XIX Exposição de Experiências Municipais em Saneamento De 24 a 29 de maio de 2015 – Poços de Caldas - MG. 20/08/2021 SISTEMAS DE MICRODRENAGEM Elementos que compoem um sistema de micro-drenagem urbana 24 Elementos que compoem um sistema de micro-drenagem urbana MEIO-FIO: São constituídos de blocos de concreto ou de pedra, situados entre a via pública e o passeio, com sua face superior nivelada com o passeio, formando uma faixa paralela ao eixo da via pública. SARJETAS: São as faixas formadas pelo limite da via pública com os meio-fios, formando uma calha que coleta as águas pluviais oriundas da rua. Dimensões de um conjunto de guia e sarjeta 25 Guia (Meio Fio) (Wilken, 1978;CETESB, 1986;Fendrich, 1998, Medeiros Filho, 2004) É a peça de granito ou de concreto pré-moldado, destinada a separar a faixa de pavimentação da faixa de passeio, limitando a sarjeta longitudinalmente. Sua função é definir os limites do passeio e do leito carroçável; Há vários tipos de tamanhos de guias. As mais usadas são os padrões tipo 75 e 100. A gua 100 é maior que a 75, possibilitando formar uma calha de maior capacidade hidráulica 26 FUNDAMENTOS DE UM SISTEMA DE DRENAGEM URBANA Elementos que compõem um sistema de microdrenagem SARJETÕES: São formados pela própria pavimentação nos cruzamentos das vias públicas, formando calhas que servem para orientar o fluxo das águas que escoam pelas sarjetas. 27 FUNDAMENTOS DE UM SISTEMA DE DRENAGEM URBANA Elementos que compõem um sistema de microdrenagem MEIO-FIO: São constituídos de blocos de concreto ou de pedra, situados entre a via pública e o passeio, com sua face superior nivelada com o passeio, formando uma faixa paralela ao eixo da via pública. SARJETAS: São as faixas formadas pelo limite da via pública com os meio-fios, formando uma calha que coleta as águas pluviais oriundas da rua. SARJETÕES: São formados pela própria pavimentação nos cruzamentos das vias públicas, formando calhas que servem para orientar o fluxo das águas que escoam pelas sarjetas. BOCAS-DE-LOBO: São dispositivos de captação das águas das sarjetas. POÇOS DE VISITA: São dispositivos colocados em pontos convenientes do sistema, para permitir sua manutenção. GALERIAS. São as canalizações públicas destinadas a escoar as águas pluviais oriundas das ligações privadas e das bocas-de-lobo. CONDUTOS FORÇADOS E ESTAÇÕES DE BOMBEAMENTO: Quando não há condições de escoamento por gravidade para a retirada da água de um canal de drenagem para um outro, recorre-se aos condutos forçados e às estações de bombeamento. 28 FUNDAMENTOS DE UM SISTEMA DE DRENAGEM URBANA Elementos que compõem um sistema de microdrenagem BOCAS-DE-LOBO: São dispositivos de captação das águas das sarjetas. 29 FUNDAMENTOS DE UM SISTEMA DE DRENAGEM URBANA Elementos que compõem um sistema de microdrenagem POÇOS DE VISITA: São dispositivos colocados em pontos convenientes do sistema, para permitir sua manutenção. GALERIAS. São as canalizações públicas destinadas a escoar as águas pluviais oriundas das ligações privadas e das bocas-de-lobo. CONDUTOS FORÇADOS E ESTAÇÕES DE BOMBEAMENTO: Quando não há condições de escoamento por gravidade para a retirada da água de um canal de drenagem para um outro, recorre-se aos condutos forçados e às estações de bombeamento. 30 A função das Ruas (CETESB, 1986) 1. As ruas servem a um importante e necessário fim de drenagem, embora sua função primordial seja a de permitir o tráfego de veículos e de pedestres; 2. O escoamento das águas pluviais ao longo das sarjetas, é necessário para conduzi-las até as bocas de lobo que, por sua vez, as captam para as galerias. Um bom planejamento do sistema viário pode reduzir substancialmente o custo do sistema de drenagem, e até dispensar a necessidade de galerias de águas pluviais; 3. Um bom projeto de drenagem proporciona benefícios diretos ao tráfego e menores custos de manutenção das ruas; 31 Classificação das vias públicas (CETESB, 1986, Fendrich, 1998) 1. Rua secundária: é aquela destinada ao tráfego local de uma área, e é geralmente caracterizada por 2 faixas de trânsito, com estacionamento permitido ao longo do meio fio; 2. Rua principal: a função da rua principal é coletar e distribuir o tráfego, proveniente de vias de maior movimento para as secundárias. Pode ter duas a quatro faixas de trânsito, e o estacionamento, junto ao meio fio, poderá ser permitido ou não. O trânsito das ruas principais tem preferência sobre o das ruas secundária; 32 Classificação das vias públicas (CETESB, 1986, Fendrich, 1998) • As avenidas: devem permitir um movimento de trânsito rápido e relativamente desimpedido através de uma cidade. Podem ter de quatro a seis faixas e o estacionamento junto ao meio fio, em geral, não é permitido; • Via expressa:devem permitir um movimento de tráfego rápido e desimpedido, através ou em torno de uma cidade. O acesso a via expressa é parcial ou totalmente controlado. Poderá ter até oito faixas de tráfego, e o estacionamento não é permitido. 33 Características principais Tipo Secundária Principal Avenida Expressa função tráfego local coletar e distribuir o tráfego trânsito rápido e desimpedido através da cidade limitação de fluxos no perímetro urbano faixas de trânsito duas duas a quatro quatro a seis faixas quatro a seis faixas estacionamento sim nem sempre não é permitido acostamento sinalizado sinalização placas placas e semáforos placas e semáforos placas velocidade máxima 30 a 40 Km/h 40 a 60 Km/h 60 Km/h 80 Km/h inundação máxima até a crista da rua preservar uma faixa de trânsito preservar uma faixa de trânsito em cada direção nenhuma ou somente na largura da sarjeta 34 Interferência entre a drenagem das ruas e o tráfego As interferências poderãoocorrer quando existe água nas ruas resultante dos seguintes fatos: • Escoamento superficial, transversal ao pavimento e em direção às sarjetas, decorrente da chuva que incide diretamente sobre o pavimento; • Escoamento adjacente à guia, pelas sarjetas, podendo invadir uma parte da pista; • Poças de água em depressões; • Escoamento transversal à pista proveniente de fontes externas (distintas da água de chuva caindo diretamente sobre o pavimento); • Espirro de água sobre os pedestres. 35 Dimensionamento-Largura 1. A largura das vias públicas pode ser dimensionada em função da faixa elementar, de trânsito ou estacionamento, conforme pode ser visto na tabela a seguir (CETESB, 1986). 36 Sarjetas 37 Dimensões recomendadas das vias urbanas 38 39 40 1. Sugestão de gabarito mínimo de vias públicas (adaptado de Fendrich et al., 1998) 41 Sarjetas 1. São canais, em geral de seção transversal triangulares, situados nas laterais das ruas, entre o leito viário e os passeios para pedestres destinados a coletar as águas de escoamento superficial e transportá-las até as bocas coletoras (Medeiros Filho, 2004); 2. Limitadas verticalmente pela guia do passeio, têm seu leito em concreto ou no mesmo material de revestimento da pista de rolamento. Em vias públicas sem pavimentação é frequente a utilização de paralelepípedos na confecção do leito das sajetas, sendo neste caso, conhecidas como linhas d´água (Medeiros Filho, 2004); 3. Uma sarjeta pode transportar determinada vazão que se traduz numa inundação parcial da via pública. Além dos aspectos de segurança, dirigibilidade dos veículos (acqua-planning) e conforto dos transeuntes (espirros dágua), devem ser considerados os aspectos relativos à inundação competa do pavimento de rodagem e das calçadas, inclusive comprejuízos causados às residências e ao comércio (Fendrich et al., 1998); 42 Sarjetas 1. A consideração de que a vazão máxima é atingida quando toda a bacia contribui para a seção (tempo de concentração), leva ao entendimento que o hidrograma atingiu a vazão de equilíbrio; 2. Esta consideração é válida para estudos de microdrenagem, considerando-se extensões máximas tradicionais entre bocas coletoras consecutivas são da ordem de 60 m, o seja, o comprimento máximo contínuo das sarjetas fica em torno desse valor, porém sem limitações para mais ou para menos (Medeiros Filho, 2004);. 3. A sarjeta padrão, quando incorporada a uma guia, deverá ter 15 cm de profundidade e 60 de largura, e a parte mais profunda adjacente à guia. (Adaptado de Medeiros Filhos, 2004) 43 Sarjetas (CETESB, 1986). 44 45 46 Dimensões Padrão para Sarjetas Profundidade máxima H = 15 cm Lâmina d'água máxima maximorum y = 15 cm Lâmina d'água máxima para evitar transbordamento y0= 13 cm Largura da grelha, da depressão ou da sarjeta W = 60 cm Declividade mínima I = 0,004 m/m Velocidade mínima do escoamento vmin = 0,75 m/s Velocidade máxima do escoamento Largura da seção molhada do escoamento vmax = 3,50 m/s Wo ou T = Yo x Z 47 (CETESB, 1986); 48 (CETESB, 1986); 49 Tecnicas de dimensionamento Método Izzard A capacidade teórica de descarga das sarjetas, pode ser computada usando-se a fórmula de Manning modificada por IZZARD, 50 Sarjetas - Dimensionamento ZdyIY n dQ sedosubstituin Zdydx entao tgZYtgxmas dxIY n dQ dxYIY n dQ ou IRh n V YRhFazendo VdxYdq oo 2/13/5 2/13/5 2/13/2 2/13/2 1 1 1 1 que n I ZYQo ZdyIY n Qo o Yo 2/1 3/8 0 2/13/5 375,0 1 A expressão da vazão por um lado da rua. Da expressão acima obtemos, 4/1 4/32/1 4/1 8/3 2/18/3 1 958,0 1 445,1 Qo n I Z Vo n I Qo Z Yo A vazão pelos dois lados da rua será 2/13/875,02 IYo n Z Qo Equação de Izzard 51 A vazão pelos dois lados da rua será 2/13/875,02 IYo n Z Qo Equação de Izzard Q em m3/s e Yo em metros; Considerando um lado da rua e Qo em l/s a equação toma a forma 2/13/8375 IYo n Z Qo Onde Qo é a vazão máxima teórica transportada por uma sarjeta com Declividade longitudinal I e transversal 1/Z Para sarjeta parcialmente cheia (Q<Qo), a fórmula de Izzard deverá ser Aplicada substituindo-se Yo por Y (Y<Yo) 52 A determinação da velocidade de escoamento na sarjeta (V ) é importante, pois, além de ter limites restritos, função do tipo de revestimento, permite determinar o tempo de percurso na sarjeta. 53 Porção de sarjeta (Medeiros Filho, 2004) Quando sobre a pista de rolamento é lançado um outro tipo de revestimento, normalmente asfalto, observa-se uma elevação adicional ao pavimento que deverá ser contabilizado no cálculo da sarjeta )')(/(375,01 1 3/83/82/1 ' YYonZIQ QQoQ Sarjeta com seção composta Calcula-se como se fossem duas sarjetas independentes e da soma desse cálculo subtrai-se a vazão correspondente a que escoaria pela parte da seção que é comumQ=Qa+Qb-Qaxb 54 55 56 57 8/35,03/5 )]..376.0/([ LSSxQnT Largura da água na sarjeta 58 Deve-se observar o fato de que a equação de Izzard para o calculo de vazão na sarjeta é originada da equação de Manning para escoamento em condutos livres. Contudo, a simplificação utilizada para obter-se esta equação em alguns casos leva a valores menores de vazão. Sendo assim, deve-se dar preferência ao emprego da equação de Manning no cálculo da vazão nas sarjetas 59 60 • Escoamento nas sarjetas Calçada Largura da faixa de inundação Calçada . 61 A capacidade de condução da rua ou sarjeta pode ser calculada a partir de duas hipóteses: 1. água escoando por toda a calha da rua; 2. água escoando somente pelas sarjetas. 62 Nomograma de Izzard para o cálculo de sarjetas ou canais triangulares 63 64 65 Descarga admissivel (Medeiros Filho, 2004) Deve-se considerar uma certa margem de segurança na capacidade da sarjeta, tendo em vista problemas funcionais que tanto podem reduzir seu poder de escoamento como provocar danos materiais com velocidades excessivas. Nas declividades inferiores é freqüente o fenômeno do assoreamento e obstruções parciais através de sedimentação de areia e recolhimento de pequenas pedras reduzindo, assim, a capacidade de escoamento. Nas declividades maiores a limitação da velocidade de escoamento torna-se um fator necessário para a devida proteção aos pedestres e ao próprio pavimento. Essa margem de segurança é conseguida pelo emprego do "fator de redução F", o qual pode ser obtido pela leitura da Figura IV.7. Neste caso, quando se calcula a capacidade máxima de projeto a expressão deduzida em IV.2.1 assuma o seguinte aspecto: Qadm = F.Qo = F. [0,375.I 1/2. (z/n). yo8/3]. 66 67 68 Tecnicas de dimensionamento Método FHWA (1996) A Federal Highway Administration (FHWA- EUA) apresenta uma modificação na fórmula de Manning para seção triangular, pois, o raio hidráulico na equação não descreve adequadamente o que se passa na seção, particularmente quando o topo da superfície das águas pluviais é maior que 40 vezes a altura na sarjeta. 69 Método do FHWA A equação de Manning foi integrada através de incrementos na seção e resulta na equação: Sendo: Q=vazão (m3/s); Sx=declividade transversal (m/m); SL=declividade da rua (m/m); T=largura da superfície livre da água na rua (m); n=rugosidade de Manning=0,016 (geralmente) para pavimentos em asfalto com textura áspera 67,25,067,1 ..)./376.0( TSSxnQ L 70 71 Método do FHWA Largura da agua na seção triangular da sarjeta Sendo: T=largura da água na seção triangular (m); Q=vazão (m3/s); n=coeficiente de rugosidade de Manning; Sx=declividade transversal (m/m); SL=declividade longitudinal da rua (m/m) Altura de água na sarjeta Y=T.Sx Velocidade para o canal triangular V=velocidade na sarjeta (m/s) 375,05,067,1 )]..376.0/().[( LSSxnQT 67,05,067,0 ..)./752,0( TSSxnV L 72Rasgos e Sarjetões Algumas vezes, na implantação das ruas surgem pontos baixos localizados (A) que se situam próximos (mas descontínuos) a outros pontos mais baixos (B). Uma solução econômica é ligar esses pontos baixos através de soluções superficiais (sem bocas de lobo e sem galerias enterradas). Como exemplo do exposto temos os sarjetões e o rasgo; O sarjetão é construído, preferencialemente, transversalmente à rua de menor fluxo de veículos. No exemplo a seguir a rua M é principal em relação à rua P; Não se deve estranhar o fato de rasgos e sarjetões serem construídos de concreto ou paralelepípedo. Seria impossível construir esses dispositivos, que interrompem a pavimentação, com materiais menos resistentes. Sendo singularidades, precisam ter resistência para suportar esforços das rodas dos veículos que passam sobre ele 73 Rasgos e Sarjetões 74 Rasgos e Sarjetões 75 Sargetão 76 77 Cruzamento de rua secundária com principal (CETESB, 1986) 78 (CETESB, 1986) 79 80 (CETESB, 1986) 81 82 83 Bocas coletoras ou Boca de Lobo É uma estrutura hidráulica destinada a interceptar as águas pluviais que escoam pela sarjetas para, em seguida, encaminhá-las às canalizações subterrâneas. São também frequentemente denominadas de bocas-de-lobo (Medeiros Filho, 2004); Consiste de uma caixa de alvenaria ou premoldado de concreto localizada sob o passeio ou sob a sarjeta. No primeiro caso, capta as águas superficiais através da abertura na guia denominada chapéu. No segundo caso, capta as águas superficiais por meio de uma grelha de ferro fundido; 84 Bocas coletoras ou Boca de Lobo Classificação: A classificação de uma boca de lobo depende de vários fatores, dentre eles a estrutura de que é feito, a localização, o funcionamento, dentre outro. Sendo assim, temos (Tucci, 1993; Medeiros Filho, 2004): Quanto a estrutura Simples ou lateral Gradeada com barras longitudinais, transversais ou mistas; Combinada; Múltipla Quanto a localização ao longo das sarjetas Intermediárias; De cruzamentos De pontos baixos; Quanto ao funcionamento Livre; afogada Grupos principais: bocas ou ralos de guias; ralos de sarjetas (grelhas); ralos combinados. 85 Bocas coletoras ou Boca de Lobo a)quanto à localização (Medeiros Filho, 2004); - as intermediárias são aquelas que situam-se em pontos ao longo das sarjetas onde a capacidade destas atingem o limite máximo admissível; - as de cruzamento situam-se imediatamente a montante das seções das sarjetas, nas esquinas dos quarteirões, nascendo da necessidade de evitar o prolongamento do escoamento pelo leito dos cruzamentos; - as bocas coletoras de pontos baixos caracterizam-se por receberem contribuições por dois lados, visto que situam-se em pontos onde há a inversão côncava da declividade de rua, ou seja, na confluência de duas sarjetas de um mesmo lado da rua. b) quanto ao funcionamento (Medeiros Filho, 2004); - dependendo da altura da água na sarjeta e da abertura da boca coletora denomina-se de livre a que funciona como vertedor e de afogada a que funciona como orifício, sendo estas mais freqüentes em pontos baixos e, na maioria, com grades. 86 87 Bocas de lobo Combinada-abertura na guia e grade Com grade Com abertura na guia e depressão Tubog 88 Boca de Lobo simples ou lateral (Medeiros Filho, 2004); Tipos de boca de lobo 89 90 Erro de projeto ou de execução? 91 92 93 Bocas-de-Lobo Fonte: MIRANDA, J. U. Sistema de Drenagem de Águas Pluviais. Salvador, BA. 1973 94 Bocas-de-Lobo Fonte: MIRANDA, J. U. Sistema de Drenagem de Águas Pluviais. Salvador, BA. 1973 95 Bocas-de-Lobo intermediária Fonte: WILKEN, P. S. Engenharia de Drenagem Superficial. São Paulo, 1978. 96 BOCA DE LOBO 97 BOCA DE LOBO 98 Boca de lobo Colocação recomendada Colocação recomendadanão No Rio de Janeiro, adota-se a distância máxima de 40 metros entre duas bocas de lobo 99 Bocas coletoras ou Boca de Lobo (recomendação de locação) (Fendrich, 1998;Medeiros Filho, 2004) a)Serão locadas em ambos os lados da rua, quando a saturação da sarjeta o requerer ou quando forem ultrapassadas as suas capacidades de engolimento; b)serão locadas nos pontos baixos das quadras; c)Recomenda-se adotar um espaçamento máximo de 60 m entre as bocas de lobo, caso não seja analisada a capacidade de escoamento da sarjeta; d)A melhor solução para a instalação de bocas de lobo é em pontos pouco a montante de cada faixa de cruzamento usada pelos pedestres, junto às esquinas; e)Não é conveniente a sua localização junto ao vértice de ângulo de interseção das sarjetas de duas ruas convergentes pelos seguintes motivos: os pedestres para cruzarem uma rua, teriam que saltar a torrente num trecho de máxima vazão superficial; as torrentes convergentes pelas diferentes sarjetas teriam como resultante um escoamento de velocidade em sentido contrário ao da afluência para o interior da boca. 100 Bocas coletoras ou Boca de Lobo (recomendação de locação) (Fendrich, 1998;Medeiros Filho, 2004) a) Quanto maior a declividade transversal da rua, melhor a condição de esgotamento através da boca de lobo. Entretanto não convém aumentar demasiadamente esta declividade, porque poderá comprometer o tráfego de veículos e prejudicar a comodidade dos pedestres; b) O espaçamento das bocas de lobo devem ser projetados de modo que 90 a 95% da vazão pela sarjeta seja interceptada, deixando a parcela restante para a boca de lobo de jusante, contanto que a vazão excedente não seja muito alta; c)Para ruas com declividade suave, de até 5%, recomenda-se a utilização de bocas de lobo simples, com ou sem depressão, dependendo da vazão a ser captada. O uso de outros tipos depende de considerações a respeito dos seguintes fatores: vazão de projeto, possibilidade de obstrução, interferência com o tráfego de veículos. d) Em pontos baixos das sarjetas, quando há mudança de declividade longitudinal, a boca de lobo preferencialmente deve ser do tipo simples ou combinada 101 (Adaptado de Tucci, 1993;Fendrich, 1998) 102 Localização de boca de lobo Calçada Largura da faixa de inundação Calçada Boca de lobo Colocação recomendada Colocação recomendadanão 104 Espaçamento entre pares de boca de lobo (Adaptado de Wilken, 1978) 105 Localização da caixa de ligação 106 Particionamento de quarteirões em áreas contribuintes para cálculo de vazão 107 Critério de cálculo e particionamento para determinação de áreas contribuintes as ruas adjacentes (Adaptado de Wilken, 1978; Fendrich, 1998) 108 • Elaboração do Projeto A1 A2 A3 1PV 2PV 3PV 1Q 1Q 2Q+ 1V 109 Capacidade máxima da sarjeta Considerando a área contribuinte para a sarjeta, como mostrado na figura a seguir, pode-se determinar o comprimento máximo de sarjeta para que seja atingido a profundidade Yo=13 cm Uma vez atingida esta altura faz-se necessária a primeira boca de lobo 110 Onde: L1 = faixa da plataforma da rodovia que contribui para a sarjeta. L2 = largura da projeção horizontal equivalente a contribuição do lote; C1 = coeficiente de escoamento superficial da plataforma da rodovia; C2 = coeficiente de escoamento superficial do lote 111 Calcula-se a descarga de projeto pelo método racional Q = descarga por metro linear da rodovia (m3/s/m); c = coeficiente médio de escoamento superficial (adimensional); i = intensidade de precipitação (cm/h); A - área de contribuição por metro linear da sarjeta, (m2/m); Coeficiente médio de escoamento superficial (c). Igualando-se a equação do método racional a equação de Manning, será obtido o comprimento crítico 112 Bocas coletoras ou Boca de Lobo (Localização da primeira boca de lobo) Considerando-se que o caminho das águas de chuva seja o mais extenso possível, a primeira boca-de-lobo do sistema deverá ser instalada no ponto em que o escoamento pluvial ultrapasse o limite da capacidademáxima da vazão na sarjeta. Sendo a altura máxima da guia de 15 cm, supõe-se o valor máximo de Yo igual a 13 cm para evitar transbordamento. 113 A primeira boca coletora (normalmente um par de bocas, sendo uma em cada lado da rua) deveria ser posicionada imediatamente após a seção de saturação da sarjeta, ou seja, ao atingir Yo=13 cm. Entretanto, mesmo com as equações antes citadas, o posicionamento da boca coletora de extremo montante da seqüência de conjuntos de bocas coletoras dependerá do bom senso do projetista, e de algumas observações sobre o posicionamento adequado. 114 1)Caso os cálculos indiquem que a primeira Boca Coletora poderia ficar um pouco a jusante do cruzamento, deve-se projetá-la para o montante da esquina anterior (Medeiros Filho, 2004); 2)no caso inverso, a primeira BC resulta e pouco metros antes do cruzamento, deve-se dividir a extensão da sarjeta de modo que essa primeira BC situe-se em posição intermediária em relação a fachada do quarteirão, enquanto que a próxima da série se situaria no imediato montante da próxima esquina (Medeiros Filho, 2004); 3)no caso de existir saídas de edificações de uso público de grande movimento de pessoas (escolas, por exemplo), mesmo que a sarjeta tenha muita folga, é aconselhável a localização da primeira BC a montante (Medeiros Filho, 2004); 115 Adaptado de Medeiros Filho, 2004) 116 Localização das bocas de lobo 117 Espaçamento entre bocas de lobo (DNIT, 2006) Para o cálculo do espaçamento entre as bocas de lobo pode-se utilizar a fórmula de Izzard associada à fórmula racional para a determinação das descargas afluentes. Pelo método racional, Q=2,78X10-7 A x i x C Q = descarga afluente à sarjeta, em m/s; C = coeficiente de escoamento superficial; i = intensidade de precipitação, em mm/h; A = área de drenagem, em m2 , que pode ser expressa como; A = L x d, onde: L = largura do implúvio, em m; d = comprimento crítico da sarjeta, em m. 118 Igualando-se a capacidade hidráulica da sarjeta,com a descarga afluente 119 Espaçamento entre bocas de lobo (SÃO PAULO, 2012) Em áreas urbanas, o critério que deve nortear o espaçamento entre bocas de lobo baseia-se na fixação de uma largura máxima de escoamento na sarjeta que seja compatível com o conforto dos pedestres. A largura superficial do escoamento na sarjeta depende da geometria da sua seção transversal e da vazão. Esta última por sua vez depende da intensidade de chuva adotada no projeto. 120 Bocas de lobo em áreas planas (SAO PAULO, 2012) Em áreas com pequena declividade, recomenda- se, manter o topo da rua a um nível constante, enquanto a declividade transversal vai variando de um valor mínimo de aproximadamente 1:60 no ponto médio entre duas bocas de lobo consecutivas até um valor da ordem de 1:30 em frente à boca, de modo que a água convirja para a boca de ambos os lados. A declividade longitudinal formada por este procedimento não deve ser menor que 1:250, uma vez que o espaçamento das bocas pode ser limitado por uma restrição da altura da guia. 121 Escolha do tipo de Boca de Lobo Deve-se analisar diversos fatores físicos e hidráulicos, tais como (Medeiros Filho, 2004); : ponto de localização; vazão de projeto; declividade transversal e longitudinal da sarjeta e da rua; interferência no tráfego; possibilidade de obstrução 122 Escolha do tipo de Boca de Lobo Boca coletora Lateral (Medeiros Filho, 2004) : Intermediária em sarjetas com leve declividade longitudinal (I=5%); Presença de materiais obstrutivos nas sarjeta; Vias de tráfego intenso e rápido; Montante dos cruzamento 123 Escolha do tipo de Boca de Lobo Boca coletora com grelha (Medeiros Filho, 2004) : Sarjetas com limitação de depressão; Inexistência de materiais obstrutivos; Em pontos intermediários em ruas com alta declividade longitudinal (I=10%) 124 125 Escolha do tipo de Boca de Lobo Boca coletora combinada (Medeiros Filho, 2004) : Pontos baixos de ruas; Pontos intermediários da sarjeta com declividade média entre 5 e 10%; Presença de detritos 126 Escolha do tipo de Boca de Lobo Boca coletora múltipla (Medeiros Filho, 2004) : Pontos baixos; Sarjetas com grandes vazões 127 Dimensionamento (Wilken, 1978, Fendrich, 1998, Medeiros Filho, 2004) Deve-se lembrar que a boca coletora não deve ser dimensionada para funcionamento com sua capacidade de capitação limite igual a vazão de chegada, isto é, a vazão de definição de suas dimensões deve ser um pouco superior a vazão de projeto da sarjeta que a abastecerá. Neste sentido, alguns fatores devem ser considerados: Obstruções causadas por detritos carreados pela água; Irregularidade nos pavimentos das ruas, na sarjeta e na entrada da própria boca, Hipótese de cálculo irreais. Deve-se observar que as de pontos baixos devem ser dimensionadas com uma folga adicional, considerando a possibilidade de obstruções em bocas coletoras situadas à montante, caso existam, nas sarjetas contribuintes; Se sua localização for em pontos onde não houver cruzamento de ruas a unidade deverá captar, obrigatoriamente, 100% das vazões 128 Dimensionamento Método Izzard O dimensionamento via este método é feito considerando a relação vazão/extensão e torna-se bastante simplificado com a utilização do gráfico de Izzard, que é baseado em estudos feitos pelo Bureau of Public Roads (EUA). O método foi desenvolvido para ser aplicado a problemas relacionados a boca de lobo simples em pontos baixos das sarjetas. Uma vez que a vazão de projeto a ser captada e a lâmina de água junto a guia sejam determinadas, procura-se uma vazão por metro linear, para uma depressão adequada, de modo que o comprimento da abertura não seja inferior a 0,60 m e nem superior a 1,50 m. 129 BOCA DE LOBO LOCALIZADA EM PONTOS BAIXOS - NORMOGRAMA DE IZZARD 130 Método Hsiung-Li – Univ. John Hopkins (CETESB, 1986) Boca de lobo sem depressão em pontos intermediários 131 Método Hsiung-Li – Univ. John Hopkins (CETESB, 1986) Boca de lobo sem depressão em pontos intermediários Onde: : Q/L = Capacidade da boca-de-lobo (m3/s.m) calculada a partir de Izzard considerando-se g=9,81 m/s2 Q: vazão absorvida pela boca-de-lobo (m3/s) Q0: vazão da sarjeta à montante (m3/s) I: declividade longitudinal (m/m) n: rugosidade da sarjeta q = Q0 – Q : vazão que ultrapassa a boca-de-lobo (m3/s) 132 Dimensionamento Observação (Medeiros Filho, 2004) 133 Dimensionamento Boca coletora de Pontos baixos Podem ser do tipo lateral, com grades, combinada ou múltipla. São calculadas para funcionarem afogadas ou mesmo que não sejam, poderão vir a funcionar como tal devido à situação atípicas e imprevistas no projeto, contribuindo para isto tormentas excessivas ou entupimentos de bocas coletoras a montante por motivos imprevistos 134 Dimensionamento Boca coletora de Pontos baixos (Wilken, 1978; Medeiros Filho, 2004) onde h-altura da abertura na guia (Yo+depressão) (m), Y-altura máxima que a água na saída da sarjeta (m), L-comprimento da abertura (m), Q-vazão de projeto (m3/s) 1)Para uma carga Y≤h, o funcionamento é tido como vertedor e dimensiona-se através da expressão 2)Para cargas Y≥2h o comprimento da entrada é de orifício e a expressão de cálculo é 3)Para 1<Y/h<2 o funcionamento da boca é indefinido cabendo ao projetista avaliar o comportamento como vertedor ou como orifício afogado 3703,1 Y L Q hYh L Q 5,0101,3 135 Dimensionamento Bocas Com grades em pontos baixos (Wilken, 1978; Medeiros Filho, 2004) onde Q-vazão de projeto a ser captada (m3/s), P-perímetro da área com abertura (m), A-área total da abertura (m2), Y- altura máxima da água sobre a grade (m), e-espaçamento entre barras consecutivas (máximo de 2,5 cm) 1) para cargas de até 12 cm, grade como vertedor 2)Para caras iguais ou superior a 42 cm, grades funcionandocomo orificio onde em ambos os casos deve-se tomar um coeficiente de segurança igual a 2, ou seja, uma folga sobre a capacidade teórica de uma vez mais. 3655,1 Y P Q Y A Q 91,2 136 Dimensionamento (Wilken, 1978; Medeiros Filho, 2004) Se 12<Y<42 cm, a situação é dita de transição entre vertedor e orifício ficando o projetista com a opção de escolher e justificar a hipótese de cálculo que o mesmo julgar mais adequada Os estudos da Univ. John Hopkins mostram que a capacidade teórica de esgotamento das bocas de lobo combinada é, aproximadamente, igual a somatória das vazões pela grelha e pela abertura na guia considerada isoladamente 137 138 139 Dimensionamento Bocas combinadas em pontos intermediários Utiliza-se os gráficos seguintes 140 141 142 143 144 145 Dimensionamento Espaçamento entre bocas coletoras consecutivas As bocas coletoras intermediárias são frequentes em quarteirões com fachadas extensas, ou seja, onde os cruzamentos de ruas consecutivos encontram-se bastante afastados um do outro. Um critério racional é verificar a capacidade da sarjeta para, analiticamente, determinar-se a necessidade ou não de bocas coletoras intermediárias. Há autores, no entanto, que preferem limitar o espaçamento entre dois pares consecutivos usando como critério a área da rua e outros a distância entre eles. Recomendam, por exemplo, um par de bocas coletoras a cada 500 m2 de rua e outros a cada 40 m de eixo. De um modo geral a frequência de pares de bocas coletoras ocorre a cada 40 a 60 m de extensão de rua ou a cada 300 a 800 m2 de área das mesmas. 146 Dimensionamento Bocas de lobo tipo Tubog (Fendrich, 1998) Consiste em uma única peça feita em concreto composta de guia, sarjeta e tubo, possuindo ainda dois furos (50 cm2 cada) que possibilitam o engolimento das águas ao longo de toda a rua, substituindo as convencionais grelhas e aberturas na guia. Segundo os fabricantes, foi comprovado no teste de eficiência de capitação que num quarteirão de 80 m, apenas 8 peças foram suficientes para substituir uma boca de lobo A galeria de águas pluviais é projetada e executada na mesma declividade da pista de rolamento da via pública. Os diâmetros comercialmente disponíveis são de 40, 50 e 60 cm. 147 Observações (Wilken, 1978;CETESB, 1986;Fendrich, 1998, Medeiros Filho, 2004) A capacidade de esgotamento de uma boca de lobo simples é uma função da rapidez com que se processa a mudança de direção do escoamento na sarjeta. Esta mudança de direção é ocasionada principalmente, pela declividade transversal da superfície da sarjeta; A principal vantagem da boca de lobo simples é que as obstruções por detritos, embora sejam inevitáveis, são menos freqüentes por serem as aberturas maiores quando comparadas com outros tipos de boca de lobo; A principal desvantagem das grelhas é a sua redução da capacidade de esgotamento das mesmas, tornando-se muitas vezes completamente inativas. Para aumentar a capacidade de esgotamento das grelhas pode-se construí-las com depressão; A experiência demonstra que as grelhas longitudinais são mais eficientes que as grelhas transversais por que são menos sujeitas a obstrução do que as grelhas transversais. 148 Observações (Wilken, 1978;CETESB, 1986;Fendrich, 1998, Medeiros Filho, 2004) Nas bocas de lobo simples combinadas as grelhas são, geralmente, instaladas defronte à abertura da guia, mas também poderá ser colocada a montante ou a jusante; Enquanto não houver obstrução na grelha da boca de lobo combinada a abertura na guia pouco influi na sua capacidade. Porém, em caso de obstrução esta abertura torna-se importante para o funcionamento da boca de lobo; Quanto maior a declividade transversal da rua melhor serã a condição de esgotamento através da boca de lobo. Porém não convem aumentar demasiadamente esta declividade, porque poderá ser comprometido o tráfego de veículos e prejudicada a comodidade dos pedestres; Os espaçamentos das bocas de lobo devem ser projetados de modo que 90 a 95% da vazão da serjeta seja interceptada, deixando a parcela restante para a BL a jusante, contanto que a vazão excedente não seja muito alta; 149 Observações (Wilken, 1978;CETESB, 1986; Fendrich, 1998, Medeiros Filho, 2004) Para ruas com declividades suave, de até 5% recomenda-se a utilização de boca de lobo simples, com ou sem depressão, dependendo da vazão a ser captada. O uso de outros tipos depende de considerações a respeito dos seguintes fatores: vazão, possibilidade de obstrução das bocas, interferência com o tráfego de veículos; Nos pontos baixos das sarjetas existentes, quando há mudança de declividade longitudinal, de positiva para negativa, a boca de lobo poderá funcionar como uma seção de controle das águas pluviais. Nesse caso deverá ser projetada como do tipo simples ou combinada 150 Observações (Wilken, 1978;CETESB, 1986; Fendrich, 1998, Medeiros Filho, 2004) Conforme PMSP/FCTH (1999), devido a vários fatores entre os quais as obstruções causadas por detritos, irregularidades no pavimento das ruas junto às sarjetas e ao alinhamento real, usa-se a tabela a seguir para estimar as reduções nas vazões de engolimento devido as bocas de lobo. 151 Observações (Wilken, 1978;CETESB, 1986;Fendrich, 1998, Medeiros Filho, 2004) simples 0,8 Ponto baixo com grelha 0,5 combinada 0,65 simples 0,8 grelha longitudinal 0,6 Ponto intermediário grelha transversal 0,50 combinada com longit. 0,50 combinada com transv. 1,1 Coeficiente de segurança para boca de lobo 152 Galerias (Wilken, 1978;CETESB, 1986;Fendrich, 1998, Medeiros Filho, 2004) Denomina-se de galerias de águas pluviais todos os condutos fechados destina dos ao transporte das águas de escoamento superficial, originárias das precipitações pluviais captadas pelas bocas coletoras. O termo galeria por si só já é designação de todo conduto subterrâneo com diâmetro equivalente igual ou superior a 400 mm. Tecnicamente sistema de galerias pluviais é um conjunto de bocas coletoras, condutos de ligação, galerias e seus órgãos acessórios tais como poços de visita e caixas de ligação. É a parte subterrânea de um sistema de micro-drenagem. Partes constitutivas de um sistema de galerias 153 Diogo e Scimmarella (2008) 154 Diogo e Scimmarella (2008) 155 156 A sequencia lógica de implantação das obras de infraestrutura urbana em áreas novas ou de expansão: a abertura das vias, seguida do assentamento das redes de condução de água-com a drenagem pluvial ocupando o eixo e as redes de abastecimento de água e de esgotamento sanitário ocupando as laterais-passando pelos terços médios da largura da via, sendo a rede de água pelo lado topograficamente mais elevado e a rede de esgoto pelo lado mais baixo, posteriormente vem a pavimentação e , por ultimo, a urbanização das vias CONFEA/CREA-DF (2014) 157 Galerias (Wilken, 1978;CETESB, 1986;Fendrich, 1998, Medeiros Filho, 2004) Nos sistemas de micro-drenagem são adotados como chuvas de projeto, aquelas com freqüência de 2, 5 e 10 anos, de acordo com a ocupação da área a ser drenada. Para obras de macro-drenagem o período de retorno é de 50 ou de 100 anos e este último é mais conhecido como tempo de retorno de chuvas intensas. Para projetos de galerias pluviais de micro-drenagem os valores básicos de períodos de retorno a adotar são os indicados na Tabela 1. 158 Galerias Tempo de Retorno ou de Recorrência (T) em função da ocupação OCUPAÇÃO DA ÁREA T (anos) Residêncial 2 Comercial 5 Com edifícil de atendimento público (hospitais e postos de saúde, prefeitura, forúns, bancos, etc.) 5 Aeroportos 2 a 5 Áreas de grandes riscos e de intenso movimento de pedestres e veículos (terminais rodoviários, avenidas, etc.) 5 a 10 Macrodrenagem Áreas comerciais e residenciais 50-100 Áreas de importância específica 500 20/08/2021 Sistemas de Drenagem Urbana 159 Galerias (Wilken, 1978;CETESB, 1986;Fendrich, 1998, Medeiros Filho, 2004) HIPÓTESEPARA CALCULAR A GALERIA Escoamento em conduto livre, regime permanente e uniforme, seção plena, ou seja, não haverá variação das variáveis hidráulicas trecho a trecho. Serão empregadas: Eq. ContinuidadeQ=AV; Eq. Bernoulli P = pressão, N/m² g = peso específico, N/m V = velocidade do escoamento, m/s g = aceleração da gravidade, m/s² Z = altura sobre o plano de referência, m h12= perda de energia entre as seções em estudo, devido a turbulência, atritos, etc, denominada de perda de carga, m A perda de carga unitária h12/L é considerada igual a declividade I de projeto para cada trecho de galeria. 12 2 22 2 2 11 1 22 h g VP Z g VP Z 160 Galerias (Wilken, 1978;CETESB, 1986;Fendrich, 1998, Medeiros Filho, 2004) HIPÓTESE PARA CALCULAR A GALERIA Para o cálculo da velocidade, as considerações anteriores levam a fórmula de Chezy com coeficiente de Manning, onde: onde n é o coeficiente de Manning e depende da rugosidade da superfície das paredes- normalmente n=0,015 para tubos de concreto; R=raio hidráulico=A/P. Forma: As seções circulares são as mais empregadas; Na ausência de tubos pré-moldados ou para galerias com diâmetros equivalentes superiores a 1,50m, pode-se recorrer a seções quadradas ou retangulares (paredes de alvenaria e laje de concreto armado). 2/13/22/13/21 IR n A QouIR n V 16/12/1)( nRCRICV 161 Galerias (Wilken, 1978;CETESB, 1986;Fendrich, 1998, Medeiros Filho, 2004) Dimensões: No geral, o diâmetro mínimo para galerias é de 400 mm, mas para projetos de baixo custo pode-se empregar o diâmetro de 300 mm nos trechos iniciais e nas ligações; Diâmetros usuais, especialemente em concreto, também chamados de diâmetro nominal (NBR8890/2003): 0,3;0,4;0,5;0,6;0,7;0,8;1,0;1,2;1,3;1,5;1,75;2,0 m; Na mudança de diâmetro os tubos deverão ser alinhado pela geratriz superior, sendo a ligação efetuada com caixa de ligação ou poço de visita; As dimensões são sempre crescentes para jusante não sendo permitida a redução da secção no trecho seguinte; 162 Galerias (Wilken, 1978;CETESB, 1986;Fendrich, 1998, Medeiros Filho, 2004) Dimensões: Desnível mínimo longitudinal deve ser de 0,10 m no fundo da unidade de ligaçao; Nos condutos circulares, a capacidade máxima é calculada pela secção plena ou vazão para lâmina molhada máxima equivalente (+-85%); nos retangulares recomenda-se uma folga superior mínima de 0,10m; 163 Galerias (Wilken, 1978;CETESB, 1986;Fendrich, 1998, Medeiros Filho, 2004) Velocidades: As condições de estabilidade da estrutura e a fluidez do escoamento devem ser garantidas através de valores limites mínimos e máximos para a velocidade; Velocidade máxima: não deve provocar erosão nas paredes dos condutos e promover a economia dos sistemas de drenagem urbanamenores seções hidráulicas possíveis; Velocidade mínima:não deverá provocar assoreamento nas tubulações dos sistemas de drenagem urbana, principalmente nas áreas com grandes quantidades de areia fina superficial. O valor de Vmax é função do material do revestimento e Vminimo depende do tipo de sedimento que chega até a galeria; Assim, Vmax=5 m/s; Vminimo=0,8 m/s; 164 Galerias (Wilken, 1978;CETESB, 1986;Fendrich, 1998, Medeiros Filho, 2004) Declividade: A declividade média é estabelecidade de acordo com a inclinação média do terreno ao longo do do trecho, do diâmetro equivalendo e dos limites de velocidade; Na prática a declividade média varia entre 0,3% e 4%. Para valores menores poderá ocorrer sedimentação/assoreamento do trecho e para valores maiores poderá haver erosão; Para I>10% são necessárias soluções específicas para prevenir os processos acima citados; Quanto maiores as dimensões transversais dos condutos, menores serão as declividades necessárias 165 De acordo com Azevedo Neto, devem ser adotados os seguintes valores para declividade mínima das tubulações 166 Galerias (Wilken, 1978;CETESB, 1986;Fendrich, 1998, Medeiros Filho, 2004) Recobrimento: Adota-se como recobrimento mínimo 1 m e máximo de 4 m para estruturas comuns (sem armadura); Para recobrimentos menores ou maiores do que os citados, as estruturas das canalizações deverão ser projetadas com armadura; 167 Galerias (Wilken, 1978;CETESB, 1986;Fendrich, 1998, Medeiros Filho, 2004) Recobrimento: Adota-se como recobrimento mínimo 1 m e máximo de 4 m para estruturas comuns (sem armadura); Para recobrimentos menores ou maiores do que os citados, as estruturas das canalizações deverão ser projetadas com armadura; (Adaptado de Medeiros Filho, 2004) 168 Com base na figura anterior temos ] 2 1arccos[) 1 ( ]) 2 1(1[*] 2 1[] 2 1arccos[ 1 ( sin 1)sin( 2 1 sin 1 sin 1 2 )sin( 2 1 2/12 3/2 do y Po P do y do y do y Ao A â â ââ Qo Q â â Vo V â â Ro R â Po P ââ Ao A Estas relações estão mostradas na figura seguinte cujas curvas poderão ser desenhadas a partir das expressões 169 (Adaptado de Medeiros Filho, 2004) Elementos hidráulicos de secções circulares Condutos circulares parcialmente cheios – Relações baseadas na equação de Manning 170 171 Diâmetros e velocidades a seção plena em função da vazão e da declividade do trecho 172 Diâmetros e velocidades a secção plena em função da vazão e da declividade do trecho 173 174 Nos poços de visita quanda da chegada de tubos, deve-se adotar, se possível, o critério da coincidência da geratriz superior dos tubos Para galerias retangulares, valerão as prescrições : Dimensões AxB; A>B; Altura h máxima, sempre que possível, menor que 90% da altura total 175 Galerias (Wilken, 1978;CETESB, 1986;Fendrich, 1998, Medeiros Filho, 2004) A regra básica para a construção de uma rede pluvial é fazê-la a mais rasa possível, pois com isso se economizam: A)volumes de escavação, de reposição e compactação; B)caros escoramentos de vala; C)Caros rebaixamentos de lençol freático; Deve-se procurar trabalhar com profundidades pequenas e baixas declividades nos coletores, mas estas devem ser compatíveis com as exigências de velocidade mínima; As vezes, em um poço de visita chegam canalizações com diferentes profundidades, gerando degrau. Por razoes de evitar erosão, esse degrau não deve ser superior a 1,5 m (normalmente 1 m). Se isso vier a ocorrer é melhor aprofundar a tubulação de chegada mais alta, apesar de tudo o que foi escrito antes. Para reduzir os efeitos da erosão no fundo do PV é indicado fazê-lo de paralepipedo de granito 176 Galerias (Wilken, 1978;CETESB, 1986;Fendrich, 1998, Medeiros Filho, 2004) Galeria ramal- é a galeria que conduz a contribuição de um curso de água secundário, ou que fica em fundo de vale secundário à bacia de drenagem; Galeria tronco – é a galeria que conduz a contribuição de água principal ou que fica localizada no fundo do vale principal da bacia de drenagem 177 Galerias – princípios e critérios (Azevedo Netto, 1998) A duração da chuva que resulta na vazão máxima é igual ao tempo de concentração; A intensidade permanece constante na duração da chuva; A impermeabilidade da superfície não se altera na duração da chuva; O escoamento nas galerias é o de conduto livre em regime permanente e uniforme; Nas seções circulares, o diâmetro mínimo é de 300 mm; Nas seções retangulares a dimensão mínima é de altura=0,5 m; As seções circulares são dimensionadas à seção plena ou y=0,95d e as retangulares com altura livre mínima =0,10H, sendo H=altura; A velocidade mínima é de 0,75 m/s e a máxima é de 5 m/s; A declividade econômica é igual a do terreno, mas limites de recobrimento e profundidade devem ser fixados (recobrimento mínimo=1 m e profundidade máxima=3,5 m); Os diâmetros Parâmetros utilizados em canais e/ou seção circular das galerias de águas pluviais 178 Menezes Filho (2007) 179 Elementos essenciais de um sistema coletor pluvialGribbin (2009) 180 Orientações sobre instalação de galerias Gribbin (2009) 181 Esboço típico de um sistema de coleta de águas pluviais Gribbin (2009) 182 Projeto hidráulico – áreas de drenagem delineadas afluentes às bocas-de- lobo individuais de um típico sistema de coleta de águas pluvias Gribbin (2009) 183 Áreas de drenagens afluentes aos trechos de tubulações através do sistema de coleta de águas pluviais Gribbin (2009) 184 Áreas de drenagens afluentes aos trechos de tubulações através do sistema de coleta de águas pluviais Gribbin (2009) 185 Dois percursos hidráulicos possíveis para o cálculo de Qp para o trecho 2-3 Gribbin (2009) 186 Três possíveis percursos hidráulicos para calcular Qp para o trecho 3-5 Gribbin (2009) 187 Sujestão para o traçado de galerias 188 189 • Elaboração do Projeto A1 A2 A3 1PV 2PV 3PV 1Q 1Q 2Q+ 1V 190 1 2 3 4 tc = 10 tc = 12 tc = 13 tc = 16 tc = 16 tc = 15 tc = 13 tc = 12 QA QB 191 TRAÇADO DA REDE DE MICRODRENAGEM 192 Exemplo de traçado de galeria de acordo com a topografia 193 Exemplo de traçado de galeria (CETESB, 1986) Gabarito de ruas e avenidas 194 Traçado das galerias e particionamento das quadras para cálculo da área de contribuição (CETESB, 1986) 195 Localização das bocas de lobo (CETESB, 1986) 196 Vazões nas galerias e sobre os pavimentos (CETESB, 1986) 197 Perfil das galerias Pelas ruas A e X Fluxograma que representa as principais etapas para dimensionamento de galerias de águas pluviais 198 Menezes Filho (2007) 199 Procedimento para o cálculo de galeria nos projetos de drenagem urbana 1) Dados da rua L=...(m)-largura da faixa de rolamento; I=... (%)- declividade longitudinal; (AD)=.. (há)-área contribuinte; Z=...Inclinação da sarjeta= tgo 2)Especificações – valores máximos Yo=.. (m)-altura de água na sarjeta ~0,13 m Vo=....(m/s)-velocidade -3,0 aà 3,5 m/s; I=...(%)-função de Vo 200 3) Diagonalização para a determinação da área contribuinte A diagonalização é feita tirando-se de centro a centro da rua ou subdividindo-se os quarteiroões pelas bissetrizes nas esquinas. As convenções para o processo são: ___.___.___.___ Divisor de sub-bacias (1) Número de sub-bacias ________ Galerias Direção do escoamento superficial 201 Diagonalização para a determinação da área Contribuinte 202 Procedimento para o cálculo de galeria nos projetos de drenagem urbana 4) Cálculo do tempo de concentração no início da galeria O tempo de concentração no início da galeria é dado pela equação: Tc=T+Tps Sendo te=o tempo decorrido à partir do início da chuva até a formação do escoamento superficial dentro das quadras residenciais, geralmente estimado entre 5 min≤Te ≤ 15 min Na sarjeta, calculado em função do comprimento do trecho e da declividade longitudinal da rua 5) Cálculo da intensidade da chuva a ser adota: Serão utilizadas as equações de chuvas intensas ou os ábacos; 6) Cálculo da vazão que escoa pelas quadras e sarjetas utilizando o método racional; 7) Cálculo da declividade da galeria 203 Procedimento para o cálculo de galeria nos projetos de drenagem urbana 8) Cálculo do diâmetro da galeria via equação de Manning 9) Escolha de um diâmetro comercial, imediatamente superior ao encontrado no item 8 10) Determinação da vazão a seção plena para o diâmetro encontrado no item 9 11) Cálculo da velocidade a seção plena para o diâmetro encontrado no item 9 12)Determinar a relação Q/Qp e V/Vp, onde Q seria a vazão encontrada no item 6 e Qp seria a vazão calculada no item 10; 13) Procurar na Tabela 18.3 (Azevedo Netto, 2009), a seguir, o valor da relação Q/Qp e na mesma linha o valor de V/Vp; 14) Multiplicar o valor de V/Vp pela velocidade encontrada devido a divisão de Qp pela área correspondente ao diâmetro encontrado no item 9; 15) Caso o valor de V (velocidade real do escoamento na galeria) seja menor que o valor máximo considerado no início do projeto, calcular o tempo de percurso Tp=L/V, onde L é o comprimento da galeria sob análise; 16) Caso a velocidade seja maior que o máximo, ou aumentar o diâmetro ou reduzir a declividade. 204 POÇO DE VISITA-PV Cálculo da rede de galerias preenchendo-se a seguinte planilha PLANILHA A 205 Método alternativo para dimensionamento de galerias Menezes Filho (2007), considerando o método de Saatçi (1990), o método racional e a equação de Manning para determinação do ângulo central da superfície (), propôs uma sistematização para o dimensionamento de galerias de águas pluviais cujas principais equações são listadas a seguir: 206 MENEZES FILHO, FREDERICO CARLOS MARTINS DE. SISTEMATIZAÇÃO PARA PROJETO DE GALERIA DE ÁGUAS PLUVIAIS. Dissertação (Mestrado) – Universidade Federal de Goiás, Escola de Engenharia Civil, 2007. 166 f Método alternativo para dimensionamento de galerias. Menezes Filho (2007) 207 Método alternativo para dimensionamento de galerias. Menezes Filho (2007) Considerando o escoamento uniforme, a declividade I na equação anterior poderá ser substituída pela declividade Sg Para obtenção do ângulo central da superfície (), conhecendo a vazão, a declividade e o diâmetro após o cálculo da constante k, faz-se necessário determinar a equação de em função de k. A partir de valores de “ө” (rad) geraram-se valores de “k” Por meio da relação altura lâmina de água-diâmetro (h/D) também em função do ângulo central fixou-se uma faixa para o enchimento entre 10 % e 85 % Método alternativo para dimensionamento de galerias. Menezes Filho (2007) Para se determinar o ângulo central em função da área correspondente a uma certa vazão e velocidade, fez-se necessário determinar uma equação, fixando uma faixa para a relação altura- diâmetro (h/D) entre 10% e 85 %. Declividade do terreno no trecho (St) Método alternativo para dimensionamento de galerias. Menezes Filho (2007) Cota inferior da galeria Profundidade de galeria=Recobrimento + diâmetro da galeria Método alternativo para dimensionamento de galerias. Menezes Filho (2007) Conhecido o ângulo central da superfície livre “θ ”, pode-se obter a relação altura da lâmina d’água-diâmetro “h/D” Método alternativo para dimensionamento de galerias. Menezes Filho (2007) Tempo de percurso Determina-se a relação altura da lâmina d’água-diâmetro “h/D” que deverá estar na faixa de 0,10 (10%) a 0,85 (85%) Verifica-se que 0,10 ≤ h/D ≤ 0,85 e que 0,75 m/s ≤ V ≤ 5,0 m/s, tem-se a solução mais econômica para o trecho Método alternativo para dimensionamento de galerias. Menezes Filho (2007) Rotina para correção da relação “h/D” na faixa 0,10 ≤ h/D ≤ 0,85 Caso a relação altura-diâmetro resulte em valores fora da faixa, deve-se avaliar separadamente as duas condições, ou sejam, valores menores que 0,10 (10 %) e valores superiores a 0,85 (85 %) a) fixação de “h/D” em 0,10 para valores de “h/D” menores que esse ou fixação de “h/D” no valor máximo 0,85 para valores maiores; b) cálculo do ângulo central para “h/D” correspondente a 10% ou 85 % através da a seguir, com “ θ ” explicitado: c) determinação da constante “k”: d) cálculo da nova declividade da galeria “Sg”, com emprego da a seguir, com “Sg” explicitado: Método alternativo para dimensionamento de galerias. Menezes Filho (2007) Rotina para correção da relação “h/D” na faixa 0,10 ≤ h/D ≤ 0,85 e) encontra-se a nova cota seja ela de montante para h/D = 0,10 ou de jusante para h/D = 0,85. Método alternativo para dimensionamento de galerias. Menezes Filho (2007) Rotina para correção da velocidade “V” na faixa 0,75 m/s ≤ V ≤ 5,00 m/s Caso a velocidade esteja fora da faixa existem duas situações distintas com rotina semelhante de cálculo: a) dada a vazão “Q” no trecho, fixa-se a velocidade “V” no valor mínimo (0,75 m/s) ou máximo (5,0 m/s) e calcula-se a área molhada “Am” b) cálculo do ângulo central para “h/D” correspondentea 10% ou 85 % através da a seguir, com “ θ ” explicitado: b) obtém-se a relação entre a área molhada “Am” e a área da seção plena ”: Método alternativo para dimensionamento de galerias. Menezes Filho (2007) Rotina para correção da velocidade “V” na faixa 0,75 m/s ≤ V ≤ 5,00 m/s Caso a velocidade esteja fora da faixa existem duas situações distintas com rotina semelhante de cálculo: c) calcula-se então o ângulo central “θ ”, em função da relação abaixo , independentemente do diâmetro da galeria: d) calcula-se “k” e) Determina-se a declividade da galeria f) Encontra-se a nova cota seja ela de jusante para a velocidade mínima ou de montante para a velocidade máxima 217 Exemplo de cálculo Dimensionamento hidráulico das galerias do esquema atendendo aos seguintes critérios: recobrimento mínimo=1 m; profundidade máxima= 3 m; velocidade mínima=0,75 m/s; velocidade máxima=3,5 m/s; diâmetro mínimo=dn300; chuva com recorrência de 10 anos e duração de 5 min; nas areas contribuintes iniciais (1-2), (3.1-3) e 5.1-5) adotar tc= 5 min. nos outros trechos tc é igual ao tc do trecho anterior, acrescentado do tempo de escoamento tp do dito trecho 218 219 220 POÇO DE VISITA-PV (Wilken, 1978;CETESB, 1986;Fendrich, 1998, Medeiros Filho, 2004) É uma caixa de alvenaria ou premoldados de concreto que une dois trechos consecutivos de uma galeria e pode receber os condutos de conexão das bocas de lobo. É visitável através da chaminé, o que permite limpeza, inspeção e desobstrução da galeria por operários ou por uso de equipamentos mecânicos. São intalados PV em: A) cruzamento de ruas; B)quando a galeria tem o diâmetro de seus tubos aumentados; C)quando ocorre mudança de direção da galeria; D)trecho muito longos de modo que a distância máxima entre dois poços de visita consecutivos seja de 100 m. Em cidades planas, onde a ocorrência de entupimento tende a ser maior devido as menores velocidades de água, deve-se prever uma maior densidade de poço de visita, no caso contrário, em cidades de alta declividade essa densidade diminuir 221 POÇO DE VISITA-PV (Wilken, 1978;CETESB, 1986;Fendrich, 1998, Medeiros Filho, 2004) Possui dois compartimentos distintos que são a chaminé e o balão, construidos de tal forma a permitir fácil entrada e saída do operador e espaço suficiente para este operador executar as manobras necessárias ao desempenho das funções para as que a câmera foi projetada 222 • Poços de Visita Tem a função primordial de permitir o acesso à canalização para limpeza e inspeção. Devem ser colocados: nas cabeceiras dos coletores nas mudanças de direção nas mudanças de declividade nas mudanças de seção nas mudanças de material na confluência de coletores nos alinhamentos retos em intervalos não superiores a 40m 223 224 POÇO DE VISITA-PV O balão ou câmara de trabalho é o compartimento principal da estrutura, de secção circular, quadrada ou retangular, onde se realizam todas as manobras internas, manuais ou mecânicas, por ocasião dos serviços de manutenção de cada trecho. Nele se encontram construídas em seu piso, as calhas de concordância entre as secções de entrada dos trechos a montante e de saída. A chaminé, pescoço ou tubo de descida, consiste no conduto de ligação entre o balão e a superfície, ou seja, o exterior. Convencionalmente inicia-se num furo excêntrico feito na laje de cobertura do balão e termina na superfície do terreno, fechada por um tampão de ferro fundido. 225 POÇO DE VISITA-PV O movimento de entrada e saída dos operadores, é feito através de uma escada de ligas metálicas inoxidáveis, tipo marinheiro afixada degrau em degrau, na parede do poço ou, opcionalmente, através de escadas móveis para poços de pequenas profundidades. As calhas do fundo do poço são dispostas de modo a guiar as correntes líquidas desde as entradas no poço até o início do trecho de jusante do coletor principal que atravessa o poço, e de tal maneira a assegurar um mínimo de turbilhonamento e retenção do material em suspensão, devendo suas arestas superiores serem niveladas com a geratriz superior do trecho de saída. 226 POÇO DE VISITA-PV No caso de trechos de coletores chegarem ao PV acima do nível do fundo são necessários cuidados especiais na sua confecção a fim de que haja operacionalidade do poço sem constrangimento do operário encarregado de trabalhar no interior do balão. Para desníveis abaixo de 0,50m não se fazem obrigatórias medidas de precaução, considerando-se a quantidade mínima de respingos e a inexistência de erosão, provocados pela queda do líquido sobre a calha coletora. Para desníveis a partir de 0,50m serão obrigatoriamente instalados os chamados "poços de queda" Poço de queda 227 Localização Convencionalmente empregam-se poços de visita: - nas cabeceiras das redes; - nas mudanças de direção dos coletores (todo trecho tem que ser reto); - nas alterações de diâmetro; - nas alterações de posição e/ou direção de geratriz inferior da tubulação; - nos desníveis nas calhas; - nas mudanças de material; - nos encontros de coletores; 228 POÇO DE VISITA-PV Espaçamento máximo Recomenda-se que a distância entre dois PV consecutivos não exceda os limites abaixo, para que não haja limitação na manutenção das galerias decorrentes do alcance dos equipamentos de desobstrução (Medeiros Filho, 2004) Diâmetro do conduto principal (m) Espaçamento máximo (m) 0,30 a 0,50 120 0,60 a 1,0 150 Mais de 1,0 180 As ligações intermediárias de efluentes de bocas coletoras poem ser executadas com caixas mortas; 229 POÇO DE VISITA-PV Dimensões A chaminé e o tampão terão diâmetro mínimo útil de 0,60 m para permitir movimento vertical do operador e entrada no PV; O balão, sempre que possível deverá ter uma altura útil mínima de 2 m; A chaminé não deverá ter altura hc inferior a 0,30 m para não interferir no nível da superfície do pavimento da rua, e nem superior a 1 m por recomendações funcionais e psicológicas para o operador Profundidade h do PV e diâmetro D de saída (m) Altura "hc" da chaminé (m) Diâmetro "Db do balão (*) (m) h 1,50 e qualquer D hc = 0,30 Db = D 1,50h < h < 2,50 e D 0,60 hc = 0,30 Db =1,20 1,50h < h < 2,50 e D 0,60 hc = 0,30 Db = D+1,20 h 2,50 e D 0,60 0,30 < hc< 1,00 Db = 1,20 h 2,50 e D 0,60 0,30 < hc< 1,00 Db = D+1,20 Dimensões mínimas para chaminé e balão em função da profundidade e do diâmetro Db (*) Para PV quadrangular Db = aresta 230 POÇO DE VISITA-PV Para altura máxima do balão, hb tem-se hb=hc+hl+ht Onde hc é a altura da chaminé, hl é a altura da laje de transição; ht altura extra do tampão;As distâncias máximas para poços de visitas deverão ser de 120 m para D até 0,60 m e 150 m para D superior Elementos para especificações Pré-moldados Os poços de vista executados com anéis pré-moldados de concreto armado são muito raros, tendo em vista que as tubulações de saída são raramente inferiores a 400 mm de diâmetro. São construídos com a superposição vertical dos anéis de altura 0,30m ou 0,40m, sendo que, para o balão, estas peças tem 1,00 a 1,50 m de diâmetro e, para a chaminé 0,60m, como dimensões úteis mínimas. A redução do balão para a chaminé é feita por uma laje pré- moldada, "peça de transição", servindo também como suporte para a chaminé, com uma abertura excêntrica de 0,60m, que deve ser colocada de maneira tal que o centro de abertura projete-se sobre o eixo do coletor principal que passa pelo poço para montante 231 232 SISTEMAS DE DRENAGEM URBANA Macro-drenagem Ricardo de Aragão 2020-3 Universidade Federal de Campina Grande - UFCG Centro de Tecnologia e Recursos Naturais- CTRN Unidade Acadêmica de Engenharia Civil - UAEC 234 MACRO-DRENAGEM O sistema de macrodrenagem é constituído, em geral, por estruturas de maiores dimensões, sendo elas, canais naturais ou construídos, reservatórios de detenção, reservatórios de retenção e de galerias de maiores dimensões; 235Motivos de implantação (São Paulo, 2012) as obras de macrodrenagem não constituem solução definitiva para os problemas de inundações. Assim é conveniente que sejam complementadas por outras medidas que visem a aumentar a proteção oferecida pelas obras, como: sistemas de alerta, desvios de rotas, desocupação de áreas, zoneamentos de áreas inundáveis, etc. 236 Motivos de ampliação ou de implantação (Tucci et al., 1995) Aumento das vazões; A ocupação dos leitos secundários de córregos, cuja utilização dá-se apenas por ocasião das cheias; O aumento da taxa de aporte de sedimentos, devido ao desmatamento e manejo inadequados dos terrenos, e a detritos, como rejeitos industriais e lixo, lançados diretamente sobre os leitos; A necessidade de ampliação da malha viária em vales ocupados; Saneamento de área alagadiças 237 Critérios de projeto (São Paulo, 2012) Vazão de projeto (determinadas via método racional para bacias < 3 km2 e hidrograma unitário sintético para bacias > 3 km2; Diretrizes geométricas; Desempenho e impactos ambientais; 238 Diretrizes geométricas (Tucci et al., 1995) Requisitos hidráulicos (vazão, velocidade, declividade); Exigências urbanas locais; Percurso e declividade longitudinal (definem os limites máximo e mínimos de velocidade, tipo de seção compatível com o revestimento); O solo do lugar por onde o canal deve passar; Dimensões e o acesso a faixa do canal (definem seção fechada ou aberta, pontos de acesso para limpeza); Dimensões da malha viária lateral (fixarão as dimensões máximas da seção); Volumes de corte e aterro; As cotas das seções com relação á area drenada e os projetos urbanísticos; 239 Motivos de utilização de canais abertos (São Paulo, 2012) Possibilidade de veiculação de vazões superiores à de projeto mesmo com prejuízo da borda livre; Facilidade de manutenção e limpeza; Possibilidade de adoção de seção transversal de configuração mista com maior economia de investimentos; Possibilidade de integração paisagística com valorização das áreas ribeirinhas, quando há espaço disponível; Maior facilidade para ampliações futuras caso seja necessário. Os canais abertos apresentam, por outro lado, restrições à sua implantação em situações em que Os espaços disponíveis sejam reduzidos, como é o caso de áreas de grande concentração urbana. 240 Recomendações de projeto A configuração ideal para um canal de drenagem urbana é a seção trapezoidal simplesmente escavada com taludes gramados, pela sua simplicidade de execução e manutenção, assim como pelo menor custo de implantação; Quando, por outro lado, o espaço disponível para implantação do canal é limitado, o canal revestido poderá ser inevitável para garantir maiores velocidades de escoamento e, consequentemente, necessidade de menores seções transversais. 241 Recomendações de projeto Na prática usual de projeto de canais urbanos é comum conceber canais visando apenas a veiculação de vazões de cheias, o que leva a sérios problemas de assoreamento e deposição de detritos para condições de operação de vazões de média intensidade; Para evitar tais problemas, ou pelo menos reduzi-los, a solução recomendável é adotar seções compostas, dimensionadas no seu conjunto, para veicular as vazões máximas previstas e que permitam conduzir as vazões modeladoras em subleitos menores em condições adequadas de velocidade; É conveniente que tais seções sejam dimensionadas de forma a serem autolimpantes. 242 243 244 Dimensionamento (São Paulo, 2012) Para obras e intervenções em macrodrenagem (canais, córregos e rios de médio e grande porte, reservatórios de detenção, etc.), o risco deve diminuir; Sugerem-se períodos de retorno entre 25 e 50 anos, uma vez que a falha desses sistemas resulta em prejuízos e transtornos mais significativos: inundações de edificações, interrupção de tráfego, proliferação de doenças de veiculação hídrica, etc.; 245 Dimensionamento Para regiões onde se prevê prejuízos de alta magnitude, como grandes corredores de tráfego ou áreas vitais para dinâmica da cidade, sugere-se adotar período de retorno de 100 anos; Para áreas onde se localizam instalações e edificações de uso estratégico, como hospitais, bombeiros, polícia, centros de controle de emergências, sugere-se período de retorno de 500 anos. 246 Dimensionamento Conforme o regime de escoamento as velocidades serão maiores ou menores e o revestimento devera suportar os esforços decorrentes; Estes regimes podem ser: escoamento supercrítico (Fr>1), crítico (Fr=1), subcrítico (Fr<1); Supercrítico – muitas vezes precisam de revestimento de concreto armado; Subcrítico – são utilizados somente onde exista estreitamento das faixas disponíveis para a sua implantação; 247 Dimensionamento Para um canal sob dadas condições de rugosidade, descarga e declividade existe apenas uma profundidade que corresponda ao escoamento sob regime uniforme, a profundidade normal. Para estas condições existe uma vazão correspondente ao regime uniforme; Se o canal é uniforme e se as firlas de resistencia e forças devida a gravidade se equilibram, a superficie da agua será paralela ao fundo do canal (condição de escoamento uniforme); Para esta condição a equação que permite o dimensionamento da seção do canal é a equação de Manning. 248 Equação de Manning 249 Coeficiente de Manning 250 Elementos geométricos 251 252 253 Calcular a Vazão transportada por um canal revestido de nata de cimento (n = 0,012) tendo uma declividade de 0,3%o . As dimensões e forma estão na figura abaixo.Verificar o valor da velocidade média de escoamento. Calcular a vazão transportada por um canal de terra dragada (n = 0,025), tendo declividade de 0,4%o . Boa sorte!!! 254 255 CAIXA DE LIGAÇÃO As caixas de ligação são utilizadas quando se faz necessária a locação de bocas de lobo inter- mediárias ou para se evitar a chegada em um mesmo poço de visita de mais de quatro tubulações. 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268
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