4_Calculo do comprimento critico sarjeta - aula teórica

Prévia do material em texto

4 Projeto de drenagem pluvial urbana:
Comprimento crítico de sarjeta (d)
Lavras-MG, setembro de 2023.
Profa: Luciana Sanches
Hidrologia:
• Pré-determinação:
das vazões de pico
dos hidrogramas de cheia
dos períodos de retorno
Hidráulica:
• Dimensionamento dos dispositivos 
componentes do sistema de drenagem em 
função dos dados de hidrologia
Aspectos importantes no desenvolvimento de projetos
Estudos ambientais e sanitários:
• Poluição das águas pluviais
• Interconexão com sistemas de 
esgotamento sanitário
• Resíduos sólidos
• Erosão e assoreamento
• Saúde pública
Aspectos sociais, políticos, econômicos e legais:
• Interdependência com outros sistemas de 
infraestrutura por exemplo, transporte viário)
• Planejamento e gestão integrados 
• Financiamento do sistema de drenagem
• Levantamento topográfico
• Planta-baixa e perfil vertical (planialtimetria)
• Cadastro de ocupação do solo
• Cadastro imobiliário de áreas vizinhas
• Dados relativos ao curso de água receptor
• Termo de referência para elaboração do projeto
Informações para o projeto
Dimensionamento do sistema de microdrenagem
O dimensionamento da rede de águas pluviais é baseado nas seguintes etapas:
1. Subdivisão das áreas de contribuição;
2. Determinação das vazões que afluem à rede de condutos;
3. Dimensionamento da rede de condutos.
Seleção do MFC
Fonte: https://www.diblocos-rs.com.br/meio-fio-concreto-extrusado
Seleção do MFC
Mapeamento do MFC no projeto de drenagem
Detalhes do mapeamento do MFC no projeto de drenagem
Esboço típico da coleta de águas pluviais em uma via.
1. Nivelamento. 
2. Espaçamento.
3. Mudança de direção.
4. Mudança de declividade ou de diâmetro do tubo. 
Comprimento crítico da sarjeta
O comprimento crítico da sarjeta é definido como o comprimento máximo de 
utilização da sarjeta, para que não haja transbordamento d'água para a pista 
que afetaria a segurança da via através da aquaplanagem e/ou 
transbordamento para o talude de aterro onde poderá iniciar um processo de 
erosão.
O dimensionamento hidráulico da sarjeta consiste na determinação de uma seção 
transversal com capacidade hidráulica suficiente para atender à descarga de 
projeto. Pela comparação entre a descarga afluente e a capacidade de vazão da 
sarjeta determina-se o seu comprimento crítico, isto é, a distância máxima da 
sarjeta para que não haja transbordamento.
Estaqueamento 
Estaqueamento na planta baixa
Importância do estaqueamento no perfil longitudinal
Importância do estaqueamento no perfil longitudinal
Vamos supor que desejamos estudar a drenagem de um trecho de rua com intenção de 
instalar uma Boca de Loco no ponto que chamamos de Ponto de Interesse, na figura 
seguinte:
Área de contribuição da sarjeta (bacia, L)
Fonte: http://www.ebanataw.com.br/drenagem/area.htm
Área de 
contribuição 
da sarjeta 
(bacia, L)
Fonte: 
http://www.ebanataw.com.br/dre
nagem/area.htm
Área de contribuição da sarjeta (bacia, L)
Miguez et al. (2015)
L é a profundidade do lote + ½ pista
d é o comprimento da sarjeta
Profundidade média da área de contribuição (bacia, L)
L
Profundidade do lote Meia largura da via
Adaptado de Silva, K. P. E de Paes, R. P. (2014)
Área de contribuição da sarjeta (bacia, L)
O método racional baseia-se nas seguintes hipóteses:
Precipitação uniforme sobre toda a bacia;
Precipitação uniforme na duração da chuva;
A intensidade da chuva é constante;
O coeficiente de escoamento superficial é constante;
A vazão máxima ocorre quando toda a bacia está contribuindo (Tc);
Aplicável em bacias pequenas (A < 5 km2)
Método Racional
i = intensidade; 
t = duração;
T = período de retorno;
a, b, c e d são os parâmetros empíricos, 
que variam em função da estação 
pluviométrica
Fator hidrológico
Equação de chuvas intensas (idf)
Em que,
• Vesc é o volume do escoamento superficial da bacia;
• Vprec é o volume da precipitação na bacia.
1. O método se baseia na equação do coeficiente de escoamento superficial C.
prec
esc
V
V
C =
Tipo/Cobertura de uso C
Superfícies impermeáveis 0,90
Zona urbana – vias pavimentadas
0,85
Terreno estéril ondulado 0,70
Terreno estéril plano 0,60
Pastagem 0,50
Zona urbana – vias não pavimentadas
0,40
Matas 0,35
Pomares 0,30
Áreas cultivadas 0,25
Várzeas 0,20
Tabela 1. Coeficiente “run off” (C) para 
diversos tipos de tipo/cobertura vegetal.
Método Racional
Coeficiente de runoff (C)
Fator hidrológico
Coeficiente de runoff (C)
Fator hidrológico
2. Determinar o tempo de concentração (tc) pela equação de Kirpich :
Em que,
• tc é o tempo de concentração (min),
• L é o comprimento do talvegue (km),
• h é a diferença de altitude ao longo do 
talvegue (m)
385,03
h
L
57tc 








=
Método Racional
3. Determinar a intensidade de chuva para a região.
Em que, 
• i é a intensidade de precipitação (mm/h),
• T é o tempo de retorno (anos),
• t é o tempo de duração da precipitação (min),
• a, b, n, m são parâmetros da equação.
•Obs.: No cálculo do i aplicado ao método racional, utiliza-se o tc (tempo de concentração) 
no lugar de t. Aqui denomina-se tempo de precipitação de projeto.
m
n
)tb(
Ta
i
+

=
Método Racional
4. Determinar a vazão de pico
3,6
A i C
Qp

=
Em que,
C é o coeficiente de superficial,
Qp é a vazão superficial máxima (m
3/s),
i é a intensidade de chuva (mm/h) referente ao tempo tc, 
A é a área da bacia (km2).
Método Racional
Áreas de drenagem delineadas afluentes as bocas de lobo 
individuais de um sistema de coleta de águas pluviais comum
Fator hidráulico
Fonte: Gribbin, J. E. (2008)
Áreas de drenagem delineadas afluentes as bocas de lobo 
individuais de um sistema de coleta de á́guas pluviais comum
Fator hidráulico
Fonte: Gribbin, J. E. (2008)
Fator hidráulico
Áreas de drenagem delineadas afluentes as bocas de lobo 
individuais de um sistema de coleta de á́guas pluviais comum
Fonte: Gribbin, J. E. (2008)
Dois percursos hidráulicos possíveis para o cálculo de 
Qp para o trecho 2-3
Fonte: Gribbin, J. E. (2008)
Capacidade hidráulica da sarjeta
A capacidade de descarga das sarjetas depende de sua declividade, rugosidade e forma. Pode-se 
calcular a capacidade de condução das ruas e sarjetas sob três hipóteses de cálculo que o projetista 
deverá adotar: 
Hipótese: Água escoando por 
toda calha da rua.
Exemplo de características: 
Escoamento por toda a calha 
da rua, com declividade 
transversal da rua 3% e a 
altura máxima da água na 
sarjeta igual a 0,15 m;
Hipótese: Água escoando 
somente pelas sarjetas.
Exemplo de características: 
Neste caso devem ser 
observadas as 
recomendações específicas 
quanto ao tipo de via e 
máxima inundação. 
Escoamento somente pela 
sarjeta, com declividade 
transversal também de 3% e 
altura máxima de água na 
sarjeta igual a 0,10 m.
1 2
Hipótese: Água escoando pela 
sarjeta e por parte da rua.
Exemplo de características: 
Neste caso devem ser 
observadas as 
recomendações específicas 
quanto ao tipo de via e 
máxima inundação. 
Escoamento pela sarjeta e por 
parte da rua, admitindo uma 
faixa de alagamento da pista, 
por exemplo, 1/3 da pista.
3
Faixa de alagamento da pista de rolamento
MFC 01, MFC 03 e MFC 05
Fonte: Adaptado de 
ipr_736_emenda_1.pdf (www.gov.br)
https://www.gov.br/dnit/pt-br/assuntos/planejamento-e-pesquisa/ipr/coletanea-de-manuais/vigentes/publicacao-ipr-736/ipr_736_emenda_1.pdf
Capacidade teórica da sarjeta
Q é a vazão descarregada (m3/s),
yo é a lâmina d’água (m);
n é o coeficiente de rugosidade de Manning, 
RH é o raio hidráulico (m),
I é a declividade longitudinal do trecho (m/m).
𝑧 = 𝑡𝑔Ɵ0
𝑦0 1
𝑊0 = 𝑦0 𝑡𝑔Ɵ0
Ɵ
Capacidade teórica da sarjeta
Escoamento superficial somente pela sarjeta Triângulo formado na faixa sarjeta
Capacidade teórica da sarjeta
Escoamento superficial pela 
sarjeta e 1/3 da pista Faixa de alagamento total
Capacidade teórica da sarjeta
Triângulo 1 (Ɵ1) refere-se a área somenteda sarjeta.
Triângulo 3 (Ɵ3) refere-se a área de alagamento da pista. 
Triângulo 2 (Ɵ2) é área que se repete nos dois triângulos, é uma área sobreposta nos triângulos 1 e 3.
Triângulo 4 (Ɵ4) é uma área da sarjeta devido a inclinação da guia.
Q1
Capacidade teórica da sarjeta
y1, 1 1, z1
Q2 y2, 2 , z2
Q3 y3, 3 , z3
Q4 y4, 4 1, z4
Qtotal = Q1 + Q2 - Q3 + Q4
Q = vazão máxima admitida (m3/s);
n = coeficiente de rugosidade da 
sarjeta (tabela); 
I = Declividade longitudinal da pista 
(m/m)
zj = tan(ɵ) (rad)
y = altura da lâmina de água (m)
j = índice relativo ao triângulo da sarjeta 
composta (1, 2 ou 3)
C= Coeficiente de escoamento;
i= Intensidade pluviométrica (mm/h); 
A = Área de contribuição (m²);
L= Profundidade média da bacia de 
contribuição (m);
d = Comprimento da sarjeta (m) 
(incógnita).
Dedução geométricaEquação de Izzard
Comprimento crítico da sarjeta (d)
Compatibilização hidráulica-hidrológica
𝐴 = 𝑑𝐿 𝑄 = 𝐶𝑖𝐴
𝑑 = 3,6 . 106
𝑄
𝐶𝑖𝐿
Velocidade de escoamento de água na sarjeta (d)
Referências bibliográficas
COLLISCHONN, W.; DORNELLES, F. HIDROLOGIA para Engenharia e Ciências Ambientais. Porto 
Alegre, RS. Ed. ABRH, 2013, 335p.
SHAW, E. ; BEVEN, K. J. ; CHAPPELL, N. A.; LAMB, R. Hydrology in practice. New York, USA. Ed. Spon 
Press, 3 ed., 1994, 543p.
TUCCI, C. E. M. Hidrologia: Ciência e Aplicação. Editora UFRGS, 4 ed., 2007, 943p.
Referência
	Slide 1
	Slide 2: Aspectos importantes no desenvolvimento de projetos
	Slide 3: Informações para o projeto
	Slide 4: Dimensionamento do sistema de microdrenagem
	Slide 5: Seleção do MFC
	Slide 6: Seleção do MFC
	Slide 7
	Slide 8
	Slide 10
	Slide 11: Comprimento crítico da sarjeta
	Slide 12
	Slide 13: Estaqueamento na planta baixa
	Slide 14: Importância do estaqueamento no perfil longitudinal
	Slide 15
	Slide 16: Área de contribuição da sarjeta (bacia, L)
	Slide 17: Área de contribuição da sarjeta (bacia, L)
	Slide 18: Área de contribuição da sarjeta (bacia, L)
	Slide 19: Profundidade média da área de contribuição (bacia, L)
	Slide 20
	Slide 21: Equação de chuvas intensas (idf)
	Slide 22
	Slide 23
	Slide 24
	Slide 25
	Slide 26
	Slide 27
	Slide 28: Áreas de drenagem delineadas afluentes as bocas de lobo individuais de um sistema de coleta de águas pluviais comum
	Slide 29: Áreas de drenagem delineadas afluentes as bocas de lobo individuais de um sistema de coleta de á́guas pluviais comum
	Slide 30: Áreas de drenagem delineadas afluentes as bocas de lobo individuais de um sistema de coleta de á́guas pluviais comum
	Slide 31: Dois percursos hidráulicos possíveis para o cálculo de Qp para o trecho 2-3
	Slide 32: Capacidade hidráulica da sarjeta
	Slide 33
	Slide 34
	Slide 35
	Slide 36
	Slide 37
	Slide 38
	Slide 44: Comprimento crítico da sarjeta (d)
	Slide 48: Velocidade de escoamento de água na sarjeta (d)
	Slide 51: Referências bibliográficas