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Bocas de Lobo Localização Análise de Cruzamento Projeto • Etapa I – apresentação 21.08.2013 : estudo do escoamento superficial; delimitação das áreas drenadas; indicação do sen5do de escoamento, • Etapa II -‐ apresentação – 05.09.2013: cálculo da vazão pluvial; capacidade das sarjetas; localização e número das bocas de lobo; traçado das galerias. • Etapa III -‐ apresentação – 24.09.2013: Cálculo das vazões por trecho de galeria; Dimensionamento hidráulico das galerias; Projeto geométrico das galerias. • Etapa IV -‐ apresentação – 1.10.2013: Elaboração final do projeto (plantas, perfis e detalhes); Planilhas ; Memorial de cálculo; Memorial descri5vo. Localização da Primeira Boca de Lobo Exemplo Determinar o espaçamento entre pares de bocas-‐de-‐lobo para os seguintes dados: Q0=158 l/s Q=60 l/s (y=15cm, FR=1,0) b=150m i= 100 mm/h Cmédio =0,50 Análise de Cruzamentos Estruturas hidráulicas nos cruzamentos Sistemas de drenagem inicial • Quando existem galerias no cruzamento, as bocas-‐de-‐lobo, devem ser colocadas e dimensionadas, de tal forma que as descargas excedentes sejam compaRveis com as condições admissíveis de escoamento superficial no cruzamento e a jusante. Estruturas hidráulicas nos cruzamentos Sarjetões • Os sarjetões convencionais são uXlizados para cruzar, superficialmente, descargas por ruas secundárias e eventualmente em ruas principais. • As dimensões e inclinação do sarjetão devem ser suficientes para conduzir as descargas em condições equivalentes às admissíveis para a rua. Estruturas hidráulicas nos cruzamentos Sarjetões chanfrados • O sarjetão chanfrado possui um chanfro na sua linha de fundo, para conduzir baixas descargas quando estas forem muito freqüentes. • O objeXvo do chanfro é minimizar o contato entre os pneus dos veículos e as águas de descargas mínimas. Desde que o chanfro seja suficientemente pequeno para não afetar o tráfego, pode transportar apenas uma parcela limitada do escoamento, sem transbordar. • O acúmulo de sedimentos freqüentemente torna o chanfro inúXl. É preferível, sempre que possível, eliminar o escoamento superficial devido àquelas descargas reduzidas, encaminhando-‐as sempre que possível, para uma boca-‐de-‐lobo próxima. Capacidade das bocas de lobo Bocas-‐de-‐lobo • São elementos colocados nas sarjetas com a finalidade de captar as águas veiculadas por elas. Além de conduzir as águas até as galerias ou tubulações subterrâneas que as levarão até os rios. • Sua localização deve respeitar o critério de eficiência na condução das vazões superficiais para as galerias. – Pontos Intermediários das sarjetas: localizam-‐se em trechos conRnuos e de declividade constante. A entrada das águas pluviais ocorre apenas por uma extremidade; – Pontos Baixos das sarjetas: pontos de mudança de declividade da rua ou junto a curvatura das guias no cruzamento das ruas. A entrada das águas pluviais ocorre pelas duas extremidades. Bocas de lobo -‐ Tipo • As bocas coletoras (bocas-‐de-‐lobo) podem ser classificadas em três grupos principais: – bocas ou ralos de guias; – ralos de sarjetas (grelhas); – ralos combinados. • Cada Xpo inclui variações quanto às depressões (rebaixamento) em relação ao nível da superecie normal do perímetro e ao seu número (simples ou múlXpla) Bocas de lobo -‐ Tipo Bocas de lobo -‐ Tipo Bocas de lobo -‐ Tipo Bocas de lobo -‐ Tipo Bocas de lobo -‐ Tipo Boca de lobo Boca-‐de-‐lobo simples: consXtuída de uma abertura verXcal no meio-‐fio denominada guia-‐chapéu, através da qual se permite a entrada da água pluvial que escoa sobre as sarjetas. – A capacidade de esgotamento de uma boca-‐de-‐lobo simples é função da rapidez com que se processa a mudança de direção do fluxo na sarjeta. – Aumentando-‐se, por exemplo, esta altura de fluxo, através de uma depressão na sarjeta junto à face do meio-‐fio, a capacidade de esgotamento da boca-‐de-‐lobo será substancialmente aumentada. – 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. – A principal desvantagem é a baixa eficiência quando uXlizada em sarjetas com declividades longitudinais acentuadas. Boca de lobo Boca-‐de-‐lobo com grelha: possui, uma abertura coberta com barras metálicas longitudinais ou transversais formando grelhas. • As grelhas podem ser longitudinais ou transversais, s e g u n d o e s t e j a m l o c a l i z a d a s p a r a l e l a o u perpendicularmente em relação à direção do escoamento. • A principal desvantagem das grelhas é a sua obstrução com detritos transportados pelas enxurradas, acarretando redução substancial em sua capacidade de esgotamento. • Numerosas experiênciastêm mostrado que as grelhas consEtuídas de barras longitudinais são mais eficientes e menos sujeitas às obstruções do que aquelas transversais. Boca de lobo Boca-‐de-‐lobo combinada: é uma associação entre a boca-‐de-‐lobo simples e a grelha, funcionando como um conjunto único. • Localiza-‐se em pontos intermediários das sarjetas ou em pontos baixos, sendo que normalmente a grelha é instalada defronte a abertura do meio-‐fio, podendo também ser colocada a montante ou a jusante. • Ensaios de laboratório revelaram que na boca-‐de-‐lobo combinada, enquanto não houver obstrução da grelha, a abertura no meio-‐fio pouco influi em sua capacidade. • Quando ocorre qualquer obstrução, porém, essa abertura torna-‐se importante para o funcionamento da boca-‐de-‐lobo. Se a grelha for colocada a jusante da abertura, obtém-‐se melhores resultados. Boca de Lobo -‐ Capacidade de engolimento • Quando a água acumula sobre a boca-‐de-‐lobo, gera uma lâmina com altura menor do que a abertura da guia. • Esse Xpo de boca-‐de-‐lobo pode ser considerado um vertedor, e a capacidade de engolimento será: • Em que: – y: altura de água próxima à abertura na guia (m); – Q: vazão de engolimento (m3/s); – L: comprimento da soleira (m). Q =1, 7 ⋅L ⋅ y23 Boca de Lobo -‐ Capacidade de engolimento (DAEE/CETESB, 1980) Em que: W = largura da depressão em m; Q = altura da depressão em m; I = declividade transversal do leito carroçável em m/m. Capacidade de esgotamento das bocas-‐de-‐ lobo com depressão de 5 cm em pontos baixos das sarjetas (DAEE/ CETESB, 1980) Exemplo 2 • Dimensione uma boca-‐de-‐lobo para uma vazão de 94 l/s na sarjeta e uma lâmina de água de 0,10 m. Exemplo 2 -‐ solução Considerando boca-‐de-‐lobo de guia: da equação pode-‐se isolar L, resultando: L = Q/(1,7y3/2 ) = 0,094/[1,7.(0,10)3/2 ] = 1,75m Q =1, 7 ⋅L ⋅ y23 Exemplo 2 -‐ solução • Logo, haverá necessidade de um comprimento de 1,75 m de soleira. • Pode-‐se adotar duas bocas-‐de-‐ lobo padrão, com L = 1,0 m cada e guia com h = 0,10m. Exemplo 2 – solução pelo gráfico • com h = 15 cm (abertura da guia padrão) • e com yo/h = 0,10/0,15=0,67, • a parXr da idenXficação destes dois pontos no gráfico, traça-‐se uma reta unindo ambos. • A interseção da reta com a linha da escala Q/L permite determinar a capacidade de escoamento (l/s.m). Q/L= 55 L/s.m Como Q= 94 l/s, L = 94/55 = 1,71 m Dimensionamento das galerias • O dimensionamento das galerias é realizado com base nas equações hidráulicas de movimento uniforme, como a de Manning, Chezy e outras. • O cálculo depende do coeficiente de rugosidade e do Xpo de galeria adotado. Coeficiente de rugosidade de Manning Elementos geométrico das seções dos canais Exemplo 3 • Determine o diâmetro necessário para escoar a vazão de 94 l/s obXda no exemplo anterior, considerando a declividade longitudinal da rua igual a 0,001 m/m. O conduto é de concreto, com n = 0,013. Exemplo 3 -‐ solução • Com o uso da equação da conXnuidade e fazendo-‐se, na equação de Manning, R = D/4 (seção plena), deduz-‐se a expressão para o diâmetro: • Pode-‐se adotar D = 0,50 m. Exemplo 4 • Dimensione a rede de galerias pluviais da figura a seguir. Exemplo 4 -‐ Solução • Delimitação da área de contribuição Exemplo 4 -‐ Solução • Precipitação de projeto: • Tempo de concentração: 10 min • Tempo de retorno: 5 anos Assim i = 125,45 mm/h. Exemplo 4 -‐ Solução • Coeficiente de escoamento superficial Valores de C por Xpo de ocupação (adaptado: ASCE, 1969 e Wilken, 1978) Valores de C de acordo com superecies de revesXmento (ASCE, 1969) Exemplo 4 -‐ Solução • Dimensionamento hidráulico: Usando as equações de Manning e da conXnuidade: v = Rh 2 3 ⋅S 12 n com n = 0, 014 tem− se v = Rh 2 3 ⋅S 12 0, 014 = 71, 4 ⋅Rh 2 3 ⋅S 12 Exemplo 4 -‐ Solução • UXlizando o Método Racional tem-‐se: Q = 0,278.C.I.A = 0,278 . 0,64 . 125,45 . 0,003 = 0,067 m3/s • Determinando a declividade do trecho: S (m/m) = (99,50 -‐ 98,80)/50 = 0,014 m/m Exemplo 4 -‐ Solução • UXlizando a equação de Manning, determina-‐se o diâmetro necessário, lembrando que o diâmetro mínimo uXlizado em microdrenagem é de 30 cm. Como Dmínimo = 0,30 m é maior que Dcalculado = 0,253 m, adota-‐se o diâmetro mínimo de 30 cm. Exemplo 4 -‐ Solução • Como Dadotado > Dcalculado, deve-‐se calcular a lâmina percentual (y/D), a qual levará ao raio hidráulico Rh real e a velocidade efeXva v de escoamentono conduto. Elementos geométrico das seções dos canais Exemplo 4 -‐ Solução • Como Dadotado > Dcalculado, deve-‐se calcular a lâmina percentual (y/D), a qual levará ao raio hidráulico Rh real e a velocidade efeXva v de escoamento no conduto. • Para a determinação de y/D, deve-‐se primeiramente determinar o fator hidráulico (Fh) da seção circular. Este fator é dado pela equação Exemplo 4 -‐ Solução • determinado FH, entra-‐se com este valor na tabela de Relações para Fator Hidráulico de seções circulares, e determinam-‐se as relações Rh/D e y/D. Exemplo 4 -‐ Solução Como Fh=0,196 não está tabelado, portanto, deve-‐se usar uma interpolação entre o limite superior e inferior. Logo: Rh/D = 0,271 y/D = 0,575 como D é conhecido, calcula-‐se agora o raio hidráulico Rh = 0,271.D = 0,271.0,30 = 0,0813 m Exemplo 4 -‐ Solução Recorrendo-‐se novamente à equação de Manning, determinamos a velocidade v para o diametro de 0,3 m: Exemplo 4 -‐ Solução • Tempo de percurso • Para os trechos subseqüentes, o tempo de concentração tc será do trecho inicial de dez minutos mais o tempo de entrada te. Para o trecho PV2-‐PV3, resulta: tc= 10 + 0,53 = 10,53 min • Sempre que, para um PV, concorrerem dois ou mais trechos, o tc adotado deverá ser aquele que representar o maior valor. tp = comprimentovelocidae = 50 1,58 = 0,53min
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