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Instituto de Ciências Exatas e Tecnológicas Engenharia Civil DRENAGEM URBANA 3 MICRODRENAGEM - dimensionamento Professora: Vanessa Sari Novo Hamburgo, 2017 http://g1.globo.com/sp/ribeirao-preto-franca/noticia/2013/02/pai-culpa- escola-por-morte-de-crianca-sugada-por-bueiro-no-interior-de-sp.html Falta de padrão na abertura de BLs => tem gerado MORTES por arrastamento para dentro das BLs Quem tem sido considerado culpado? Engs responsáveis pelos projetos e obras. Informação: Plínio Tomaz PREFERÊNCIA: usar h<15 cm Dica: comunicar problema via memorando e guardar cópia http://g1.globo.com/sp/presidente-prudente- regiao/noticia/2014/12/vereadores-pedem-para-colocar-grades-em-bueiros- de-pres-prudente.html Falta de padrão na abertura de BLs => tem gerado MORTES por arrastamento para dentro das BLs Quem tem sido considerado culpado? Engs responsáveis pelos projetos e obras. Informação: Plínio Tomaz PREFERÊNCIA: usar h<15 cm Dica: comunicar problema via memorando e guardar cópia RESUMO DA SEQUÊNCIA DE PROJETO 1º Identificam-se os diversos divisores naturais de água delimitando-se todas as bacias e sub-bacias da área, em função dos pontos de lançamento final 2º Identifica-se o sentido de escoamento nas sarjetas (com pequenas setas); 3º Identificam-se as áreas de contribuição para cada trecho de sarjeta 4º Definem-se as posições das primeiras bocas coletoras e as demais de jusante (pequenos retângulos); 5º Lança-se um traçado de galerias e localiza-se os poços de visita onde se fizerem necessários (pequenos círculos); 6º Estuda-se o posicionamento das tubulações de ligação e as possíveis caixas de ligação (pequenos quadrados); RESUMO DA SEQUÊNCIA DE PROJETO 7º Numeram-se os poços de visita no sentido crescente das vazões (algarismos arábicos); 8º Identificam-se as cotas do terreno em cada poço de visita (projeto planialtimétrico); 9º Mede-se a extensão de cada trecho; 10º Denominam-se as áreas de contribuição para cada trecho; 11º Define-se o coeficiente (ou coeficientes) de escoamento superficial em função da ocupação atual e futura da área, para cada área de contribuição; 12º Definem-se a intensidade da chuva (Equações disponíveis para o local) e o tempo de retorno (Tr) da obra; RESUMO DA SEQUÊNCIA DE PROJETO 13º Calcula-se a vazão afluente a cada trecho: MÉTODO RACIONAL para pequenas áreas de contribuição -> até 2 a 3 km² (alguns projetistas utilizam até 5 km²) Área da bacia (A) Método hidrológico A< 50 ha Método Racional 50 ha < A < 500 ha Método Racional Modificado A > 500 ha Outros métodos: exemplo Hidrograma Unitário Fonte: Botelho (2011) RESUMO DA SEQUÊNCIA DE PROJETO 14º Verifica-se a capacidade máxima de condução da sarjeta (comparação entre vazão que chega e vazão máxima de transporte da sarjeta); 15º Ultrapassada a capacidade de transporte da sarjeta: colocam-se bocas de lobo para captação do fluxo afluente das áreas de contribuição. O número de bocas de lobo necessário depende da vazão transportada por cada boca de lobo; 16º Cálculo dos trechos de galerias entre PVs (definições de diâmetros, declividades, cotas, etc.) Fonte: Botelho (2011) 1) DELIMITAÇÃO DA BACIA DE CONTRIBUIÇÃO ÁREAS DE CONTRIBUIÇÃO DE CADA TRECHO 2) ÁREAS DE CONTRIBUIÇÃO DO TRECHO 1º-indentifica-se o sentido de escoamento nas sarjetas (com pequenas setas) 2º-identifica-se as áreas de contribuição para cada trecho de sarjeta 2) ÁREAS DE CONTRIBUIÇÃO DO TRECHO IDEAL: curvas de nível de 5 em 5 metros ou menos (1 em 1 metro). 2) ÁREAS DE CONTRIBUIÇÃO DO TRECHO DIVISÕES COMUMENTE EMPREGADAS A EXPERIÊNCIA do projetista indica a forma mais adequada de subdivisão para considerar as contribuições do escoamento superficial ao ponto de análise 2) ÁREAS DE CONTRIBUIÇÃO DO TRECHO DIVISÕES utilizando lotes definidos 2) ÁREAS DE CONTRIBUIÇÃO DO TRECHO 3) COEFICIENTE DE ESCOAMENTO SUPERFICIAL (C) ou de DEFLÚVIO Valores tabelados Posso utilizar valor médio ou um C diferente para cada área de contribuição analisada ou para cada conjunto-tipo de área de contribuição analisada Exemplo: rua, lote, área verde => cada área tem uma valor específico para o coeficiente de escoamento superficial C ESCOLHA DO PROJETISTA! Natureza da bacia C Telhados 0,70 – 0,95 Superfícies asfaltadas 0,85 – 0,90 Superfícies pavimentadas e paralelepipadas 0,75 – 0,85 Entrada mecadamizadas 0,25 – 0,60 Estradas não pavimentadas 0,15 – 0,30 Terrenos descampados 0,10 – 0,30 Parques, jardins e campinas 0,05 – 0,20 Fonte: Macintyre (2015) Fonte: Tucci (2015) Fonte: Tucci (2015) Fonte: Tucci (2015) Fonte: Manual de drenagem urbana da região Curitiba (2002) Fonte: Canholi (2014) OUTRAS SUPERFÍCIES 3) COEFICIENTE DE ESCOAMENTO SUPERFICIAL (C) ou de DEFLÚVIO OUTRA FORMA DE DETERMINAR C: Critério de Fantoli Onde: tc é tempo de concentração (min); I é a intensidade da chuva; m é um fator que depende do coeficiente de impermeabilização (r) 3/1.. cm timf r=0,80 para zonas centrais das cidades, loteamentos e complexos industriais r=0,60 para zona residencial, urbana, ou loteamentos com grandes áreas de terra ou grama r=0,40 para zona suburbana r=0,25 para zona rural r=0,80 m=0,058 r=0,60 m=0,043 r=0,40 m=0,029 r=0,25 m=0,018 Fonte: DNIT (2006) pg. 308 O tempo de concentração (tc) será determinado a partir da soma de DOIS tempos distintos: onde: tp => tempo de percurso – tempo de escoamento dentro da galeria pluvial (canalização) ou pelo canal (sarjeta), calculado pelo Método Cinemático; te => tempo de entrada – tempo gasto pelas chuvas caídas nos pontos mais distantes da bacia para atingirem o primeiro ralo ou seção considerada (geralmente a sarjeta). Ex: tempo para chegar do lote a sarjeta ou da rua a sarjeta. 4) TEMPO DE CONCENTRAÇÃO (tc) Tempo que uma gota de chuva leva para percorrer o ponto mais distante na bacia até um dado PV. tc = tp + te O tempo de entrada é o tempo necessário para que a precipitação, que cai sobre a superfície da bacia e escoa superficialmente, atinja um curso d'água definido. Este tempo é função, principalmente, da cobertura da superfície, sua taxa de infiltração e declividade, armazenamento em depressões e comprimento livre do escoamento superficial. Ex: áreas de contribuição O tempo de percurso é o tempo médio de escoamento em cursos d'água definidos, sendo função de suas características hidráulicas. Ex: galerias e tubulações 4) TEMPO DE CONCENTRAÇÃO (tc) PVs de cabeceira: TEMPO DE ESCOAMENTO PELOS QUARTEIRÕES, VIAS E SARJETAS (tempo de entrada) Costuma-se adotar te=5 minutos para áreas muito densas e impermeáveis e te=10 minutos para áreas menos densas EM GERAL: tem valores entre 5 e 30 minutos (experiência do projetista). 4) TEMPO DE CONCENTRAÇÃO (tc) Para os demais PVs: O tempo de concentração é obtido somando-se ao tempo anterior o tempo de percurso. tc = tc(i-1) + tp(i) Onde: tc é o tempo de concentração, tc(i-1) é o tempo de concentração do trecho anterior e; tp (i) é o tempo de concentração no trecho i. 4) TEMPO DE CONCENTRAÇÃO (tc) TRECHOS EM CONDUTOS (GALERIA) – tempo de percurso no trecho Em geral, são calculados pela equação do movimento uniforme V L tp .60 distância do trecho (entre PVs) velocidade do deslocamento do escoamento na tubulação EQUAÇÃO DE MANNINGTempo de percurso de um PV a outro (min) Tabela para estimativa do TEMPO DE ENTRADA 4) TEMPO DE CONCENTRAÇÃO (tc) Natureza da área Declividade da sarjeta < 3% > 3% Áreas densamente construídas 10 min 7 min Áreas residenciais 12 min 10 min Parques, jardins e campos 15 min 12 min Fonte: Macintyre (2015), DNIT (2006) ATENÇÃO!!! Fonte: Gribbin (2015) Fonte: Gribbin (2015) EQUAÇÕES PARA DETERMINAÇÃO DO TEMPO DE ENTRADA Podem ser usadas no lugar de adotar te=5 a 30 min! EQUAÇÕES PARA DETERMINAÇÃO DO TEMPO DE ENTRADA EQUAÇÕES PARA DETERMINAÇÃO DOTEMPO DE ENTRADA EQUAÇÕES PARA DETERMINAÇÃO DO TEMPO DE CONCENTRAÇÃO V0=tabelada abaixo Canais bem definidos: aplica-se Manning EQUAÇÕES PARA DETERMINAÇÃO DO TEMPO DE CONCENTRAÇÃO Fórmula de Jorge Ribeiro 04,0100..2,005,1 .16 m s Ip L t Onde: tc é o tempo de concentração; ts é o tempo de escoamento superficial; L é a distância (Km); p é a porcentagem da bacia com superfície vegetal, Im é declividade da distância máxima tc=ts+10min 10 minutos: representa o tempo para que a água comece a escoar (tempo morto),ou seja, somente após 10 min o sistema começa a contribuir! Figura III.1 - Ábaco para determinação do tempo de concentração DEPENDE DE CADA LOCAL!!! ESTUDADO! 5) INTENSIDADE DA CHUVA (I) Exemplo: Utilizar a equação de chuva para a cidade onde o projeto estiver sendo desenvolvido. Algumas cidades possuem mais de uma equação (por região). Os planos diretores (Manual de Drenagem Urbana) geralmente apresentam as equações indicadas Arquivo auxiliar: coletânea equações de chuvas intensas no Brasil coletanea_EQUAÇÕES DE CHUVAS.pdf CÁLCULO DA VAZÃO MÉTODO RACIONAL A: m² C: coeficiente de escoamento superficial I: m/s Q: m³/s Proveniente de cada área de contribuição 6) VAZÃO SUPERFICIAL DAS ÁREAS DE CONTRIBUIÇÃO Áreas > que 5 km² (ou 2 km² para alguns autores): pode-se estimar a vazão pelo Método do Hidrograma Unitário AICQ .. ADOTAM-SE 7) DIÂMETROS COMERCIAIS DAS TUBULAÇÕES PLANO DIRETOR (MANUAL DE DRENAGEM URBANA) INFORMA OS DIÂMETROS USUAIS NA CIDADE!!!!! PROJETOS DE BAIXO CUSTO: podem aceitar diâmetro de 300 mm DNIT (2006): D mínimo de 40 cm para galerias e tubos de ligação São obtidas na planta (perfil da rua!) com o traçado da rede coletora de águas pluviais. 8) COTAS DO TERRENO NOS PVs (montante e jusante) 9) DECLIVIDADE DO TERRENO NO TRECHO CÁLCULO DAS COTAS DO TERRENO EM CADA PV PV1PV2 Cota PV1=? cota PV2=? Cota esquina B da quadra=150 m Cota esquina F da quadra= 130 m Comprimento quadra B-F = 125 m Distância PV1 a B= 10 m Distância Pv2 a B= 70 m PV1 desnível => comprimento 125 m (150 – 130) m 10 m X X=1,6 m Logo: CPV1=150-1,6 => 148,4 m PV2 desnível => comprimento 125 m (150 – 130) m 70 m X X= 11,2 m Logo: CPV1=150-11,2 => 138,8 m Fonte: Botelho (2011) 10) DECLIVIDADE DA CANALIZAÇÃO NO TRECHO Sempre que possível ADOTAR a declividade do terreno para evitar cortes e aterros (encarecem a obra)! Declividade mínima, conforme diâmetro do condutor (Sugestão: AZEVEDO NETTO) PLÍNIO TOMAZ • Declividade mínima TUBO de LIGAÇÃO: 1% • Declividade mínima galerias: 0,5% tubos com D>200 mm e 1% para D< 200 mm • ACONSELHÁVEL: mínima de 1% X% OBS: NÃO É INDICADO QUE AS GALERIAS FUNCIONEM COM Y/D>80% (entupimento por galhos e outros componentes, alterações de regime) – Plínio Tomaz. Norma ABNT esgoto: Y/D≤75% VAMOS USAR: Y/D≤80% (por segurança!) CONCRETO: 0,6 ≤ V ≤ 5,0 m/s Tubos de ligação das bocas de lobo: recobrimento mínimo de 60 cm DNIT (2006) 1,0 ≤ V ≤ 4,5 m/s Recobrimentos mínimos • Distâncias mínimas entre a cota do terreno e a cota superior do tubo coletor Recobrimento mínimo a partir da cota mais alta do tubo Tipo de concreto Tubos Recobrimento (m) Simples 500 0,6 Simples 600 0,6 Armado 700 0,7 Armado 800 1 Armado 900 1 Armado 1000 1 Armado 1200 1,2 Armado 1500 1,5 Recobrimento NAmáximo Diâmetro Fonte: Botelho (2011) 11) COTAS INFERIORES (DE FUNDO OU ASSENTAMENTO) NAS GALERIAS SOMENTE PARA O 1º PV PARA OS DEMAIS PVs Terreno conduto PVmontante PVjusante Comprimento L Afundamento (Dh) i = Dh/L 12) COTAS INFERIORES (DE FUNDO OU ASSENTAMENTO) NAS GALERIAS PV1 PV3PV2 PV4 No exemplo existem duas montantes ao trecho 3-4 (ligação em paralelo dos canos 2-3 e 1-3) : São elas 1-3 e 2-3. A análise do remanso do cano de jusante (3-4) deve ser feita para os dois canos de montante. Assim: Análise de remanso: # Para 3-4 e 1-3 Ex: se y3-4>y1-3 => precisa rebaixe. Digamos q o cálculo dê rebaixe de 5 cm. Portanto o cano de saída do PV3 é rebaixado 5 cm por essa análise. # Para 2-3 e 3-4 A mesma análise deve ser feita! Se y3-4>y2-3 então precisa rebaixo! Assim, se desse 3 cm o rebaixe necessário, então não há mais necessidade de rebaixar trecho 3-4, pis já rebaixamos 5 cm da análise do outro cano! Agora se o rebaixe desse 7 cm, e eu já tivesse considerada a cota do cano q sai de 3-4 já rebaixada 5 cm pelo cálculo anterior... significa que eu ainda terei de rebaixar + 2 cm (fechar 7 cm) essa cota pela análise do outro cano que chega no PV3. NA PRÁTICA: não precisa calcular rebaixe de cada cano, é suficiente que na hora de ver a cota do cano de saída (3-4) escolha-se a MENOR ALTURA DE ÁGUA entre todos os canos que estão a MONTANTE (2-3 ou 1-3), pois a menor altura de água é a situação mais crítica, já que a altura da jusante tem de ser sempre < q montante! Não esquecer ainda, que deve ser analisada a diferença de diâmetro em relação aos dois trechos para ver se de fato precisará de algum rebaixe em 3-4! y: altura de água # Cota de montante do primeiro PV (=cota de fundo de assentamento dos canos): é necessário diminuir da cota do terreno do primeiro PV o recobrimento mínimo (1 m) e o diâmetro do cano. # Para os demais PV: a cota do PV de montante do próximo trecho será igual a cota do PV de jusante do trecho anterior. Entretanto, quando houver rebaixe ou diferença de diâmetro de um trecho para o outro, a cota do PV de montante de um trecho não será igual a cota do PV de jusante do trecho anterior, mas será dada por uma das 3 alternativas: 1) Quando houver somente rebaixe e não existir diferença de diâmetro entre os trechos: a cota do PV de montante do próximo trecho será a cota do PV de jusante do trecho anterior descontado o rebaixe adotado. 2) Quando houver diferença de diâmetro e não houver necessidade de rebaixe entre um trecho e outro: a cota do PV de montante do trecho será a cota do PV de jusante calculada anteriormente (trecho anterior) descontada a diferença de diâmetro existente entre esses dois trechos 3) Quando houver diferença de diâmetro e necessidade de rebaixe entre um trecho e outro: nesse caso existem duas situações possíveis: a) Se o rebaixe necessário é menor ou igual a diferença de diâmetro: o rebaixe já é satisfeito pela diferença de diâmetro e, portanto, o cálculo é igual a situação 2, bastando diminuir da cota do PV de jusante calculada anteriormente a diferença de diâmetro e obtém-se a cota do PV de montante do novo trecho. b) Se o rebaixe é maior do que a diferença de diâmetro: nesse caso, o rebaixe não é satisfeito pela diferença de diâmetro. Então, é necessário diminuir a diferença de diâmetro da cota do PV de jusante do trecho anterior e ainda, diminuir o valor que falta para completar o rebaixe necessário! Isso equivale a diminuir da cota de jusante (trecho anterior) o valor adotado para o rebaixe! + usada para esgoto PLINIO TOMAZ: sugere que quando considerado este critério para dimensionamento, a tensão mínima deve ser adotada como 2Pa PROFUNDIDADE CRÍTICA: ponto de instabilidade do escoamento, já que o regime pode se alterar rapidamente dentro da canalização! Vf>Vc => Y/D≤0,5 alterar Diâmetro ou declividade DIMENSIONAMENTO DA GALERIA – ROTEIRO Tendo sido calculada a vazão afluente no trecho (Qtrecho) pelo MÉTODO RACIONAL para cada trecho entre PVs: Adota-se um diâmetro para a canalização (começando a partir do valor MÍNIMO ACEITO no Manual de Drenagem Urbana da cidade); Calcula-se a vazão para a seção plena para esse diâmetro e verificar se Qplena≥Qtrecho; Calcula-se Qtrecho/Qplena ou fator hidráulico (FH= Qtrecho.n/(D 8/3.I1/2) ; Nas tabelas (6.1 e 19.6 ou 8.4) retira-se o valor real da lâmina de água transportada (já que o escoamento não se dá à seção plena) => Y/D. Dessa mesma tabela, obtém-se a área (A) e a velocidade real do escoamento (Vf) para a tubulação e RH/D; SeY/D≤0,80 (ou outro padrão adotado: ex 0,75)=> OK!, passo para verificação de Vc (se necessário), de Vf e da tensão trativa (se considerada) . Do contrário alterar diâmetro e/ou declividade e refazer cálculos; OBS: se considerar que pode escoar até seção plena, qualquer Y/D é aceitável! => Escolha do projetista!! DIMENSIONAMENTO DA GALERIA – ROTEIRO Se Y/D>0,5 => calcular velocidade crítica (Vc): se Vf<Vc => OK! Do contrário alterar D e/ou declividade; Compara-se a velocidade final (Vf) obtida com a velocidade mínima e máxima para a tubulação utilizada: 0,6≤Vf ≤5,0 => OK! Senão alterar diâmetro e/ou declividade, refazendo os cálculos desse trecho; Se adotado critério de tensão trativa : σ ≥2 Pa (no fundo do coletor )=> Ok!. Do contrário: refazer cálculos adotando outro D e/ou declividade. NÃO ESQUECER: VERIFICAÇÃO DE REMANSO NO PV Importante em regiões muito PLANAS Nível de água de cada tubo de montante (tubos com entradas no PV) deve ser MAIOR do que o nível de água no tubo de jusante (tubo de saída do PV) nível de água Y/D*D-espessura VAZÃO A SEÇÃO PLENA EM UMA CANALIZAÇÃO CIRCULAR Instituto de Ciências Exatas e Tecnológicas Engenharia Civil DRENAGEM URBANA 3 MICRODRENAGEM – dimensionamento de sarjetas e sarjetões Novo Hamburgo, 2017 DIMENSIONAMENTO Exemplo 1: Considere a sarjeta representada a seguir, sendo a declividade transversal igual a 3% e a declividade longitudinal de 0,005 m/m. Determine a capacidade de condução dessa sarjeta, considerando as duas situações apresentadas anteriormente. w0 y0 IL DIMENSIONAMENTO: DNIT (2006) Método de Manning modificado por Izzard 83 218/30 . 1 .445,1 n I Q z y LLI n Z yQ ...375,0 3/800 4/1 0 4/3 0 ..958,0 Z Q n I V L largura de água na sarjeta Vazão na sarjeta: Velocidade da água na sarjeta: Altura de água na sarjeta: DIMENSIONAMENTO: DNIT (2006) Método de Manning modificado por Izzard 8/3 2/13/5 ..376,0 . Lt II nQ T tITy .0 It Sendo: It: declividade transversal (m/m) IL: declividade longitudinal (m/m) y0: altura máxima da lâmina de água (m) n: coeficiente de Manning Z: recíproca da declividade transversal Z=tgθ0 T: largura da água na sarjeta no topo (m) LARGURA DE ÁGUA NA SARJETA: ALTURA DE ÁGUA NA SARJETA E FUNÇÃO DA LARGURA DE ÁGUA NA SARJETA DIMENSIONAMENTO: DNIT (2006) Método de Manning modificado por Izzard Tempo de percurso na sarjeta: Onde: L é a distância percorrida na sarjeta V0 é a velocidade do escoamento na sarjeta Cálculo da velocidade pelo Método Cinemático O tempo de percurso na sarjeta pode ser calculado por essa velocidade ou pela anterior. Sendo: V= velocidade (m/s); R= raio hidráulico (m), n= coeficiente de rugosidade de Manning, k= n-1 x R 2/3 S= declividade em (m/m). O valor de k, raio hidráulico e rugosidade de Manning pode ser obtido pela Tabela (3.1), de acordo com o uso da terra ou regime de escoamento DIMENSIONAMENTO: DNIT (2006) Fonte: DNIT (2006) Fonte: DNIT (2006) Continuação: Fonte: DNIT (2006) Coeficiente de rugosidade de Manning Fonte: DNIT (2006) Coeficiente de rugosidade de Manning Fonte: DNIT (2006) Coeficiente de rugosidade de Manning Fonte: DNIT (2006) Coeficiente de rugosidade de Manning Fonte: DNIT (2006) Coeficiente de rugosidade de Manning FATOR DE REDUÇÃO DA CAPACIDADE TEÓRICA DE CONDUÇÃO DA SARJETA Fatores de redução da capacidade de escoamento da sarjetas (Fugita, 1980). Qmax=FR.Q0 A vazão máxima calculada para a sarjeta (Q0) é multiplicada por um fator de redução (FR) que considera possibilidades de falhas no transporte. ex: entupimento) Fatores de redução da capacidade de escoamento da sarjetas quando esta se aproximar de uma avenida (Fugita, 1980). Qmax=FR.Q0 Exemplo 2: Considere uma rua em que as cotas no início e no fim da quadra são 186 m e 183,55 m, respectivamente e o comprimento da quadra é de 32,66 m. A largura da rua (B) é de 9 m, a declividade transversal Z=50 e a lâmina de água admissível na rua é até a crista do pavimento. Adote n=0,015. Qual é a vazão máxima que a sarjeta consegue conduzir, considerando para o dimensionamento o Método do DNIT? Considere fator de redução. Y0 Z w0 θ0 1θ0 SARJETÕES It: declividade transversal (m/m); T: largura do sarjetão (m); IL: declividade longitudinal da rua (m/m); Q: vazão em m³/s e; n: coeficiente de Manning 21 21. tt tt t II II I 375,0 5,067,1 ..376,0 . Lt II nQ T Declividade transversal Largura do sarjetão Exercício 3: Dimensione um sarjetão em forma de V que deverá carregar 90 L/s com declividades transversais de Sx1=0,033 m/m e Sx2=0,022 m/m. A declividade longitudinal da rua é 0,014 m/m e o coeficiente de Manning é n=0,015. Instituto de Ciências Exatas e Tecnológicas Engenharia Civil DRENAGEM URBANA 3 MICRODRENAGEM – dimensionamento de Bocas de Lobo Novo Hamburgo, 2017 PONTOS BAIXOS: BOCA DE LOBO TIPO GUIA – sem depressão vertedor y≤h 2/3..703,1 yLQ Ou: orifício y≥2h PONTOS BAIXOS: BOCA DE LOBO TIPO GUIA – sem depressão OBSERVAÇÃO: para 1< y/h < 2 o projetista escolhe qual equação utilizará. Fonte: Dnit (2006) pg. 286 Usado para os dois critérios de dimensionamento Figura 3.7 - Capacidade de esgotamento das bocas de lobo com depressão (a) de 5 cm em pontos baixos das sarjetas (DAEE/CETESB, 1980) COM DEPRESSÃO! PONTO BAIXOS: BOCA DE LOBO TIPO GRELHA – sem depressão vertedor – soleira livre y< 12 cm 2/3..655,1 yPQ Ou: PONTO BAIXOS: BOCA DE LOBO TIPO GRELHA – sem depressão ORIFÍCIO y> 42 cm OBSERVAÇÃO: para 12 cm < y < 42 cm o projetista escolhe qual equação utilizará. PONTO BAIXOS: BOCA DE LOBO TIPO GRELHA – com e sem depressão No Manual de Drenagem Urbana de Denver, admite-se o funcionamento da grelha como orifício a partir de 7,5 cm, e recomenda a utilização do gráfico da Fig. 113 para o dimensionamento. A diferença entre os resultados obtidos através das Figs. 112 e 113 decorre de critérios diferentes adotados na escolha do coeficiente de descarga pelos orifícios. A seleção de um ou outro método de dimensionamento ficará a critério do projetista. Fonte: Dnit (2006) pg. 290 Fonte: Dnit (2006) pg. 290 Fig 112 (continuação) Fonte: Dnit (2006) pg. 292 PONTOS BAIXOS: BOCA DE LOBO TIPO GUIA – com depressão (ALTURA d’ Água y≤1,4h) vertedor y≤1,4h y’ y’= y’= y’ .(y’)1,5 y’: não é altura de água! PONTOS BAIXOS: BOCA DE LOBO TIPO GUIA – com depressão (ALTURA d’ ÁGUA y> 1,4h) orifício y> 1,4 h di: não é a altura de água! OBSERVAÇÃO: faixa intermediária o projetista escolhe qual equação utilizará. PONTOS INTERMEDIÁRIOS DA SARJETA E CRUZAMENTOS: BL guia gyLCkQ ..).( 3 OU Fonte: Dnit (2006) C=0 => sem depressão a PONTOS INTERMEDIÁRIOS DA SARJETA E CRUZAMENTOS: BL guia Fonte: Dnit (2006) pg. 288 BL Guia a Z w w tg Pela figura: Na expressão do cálculo da vazão de engolimento Q: K e C são ADIMENSIONAIS! PONTOS INTERMEDIÁRIOS DA SARJETA E CRUZAMENTOS: BL guia Figura V.6 - "y" em função de E e Qo BL Guia PONTOS INTERMEDIÁRIOS DA SARJETA E CRUZAMENTOS: BL Grelha Cálculo da dimensão do ralo grelhado (L) 2/100 4/3 2/1 . . . .326,0 z wwQ n IZ L L Onde: L: extensão total da grade (m); IL: declividade longitudinal (m/m); Z: inverso da declividade transversal n: coeficiente de Manning; Q0: vazão de projeto na sarjeta (m³/s); w0: largura do espelho de água na sarjeta (m); w: largura horizontal da grade (m); Melhores BLs tipo GRELHA possuem GRADES PARALELAS (ao escoamento): mas são PIORES para o trânsito de bicicletas junto ao meio-fio da calçada! BL Grelha Tipos de barras que podem ser utilizadas no ralo da grelha 2/1 0 00 ..4 g y VL Onde: L0: comprimento mínimo necessário para captar toda a vazão(Q0) inicialmente sobre a grade longitudinal (m); L’0: comprimento mínimo necessário para captar toda a vazão (Q0) inicialmente sobre a grade transversal (m); V0: velocidade média de aproximação da água na sarjeta (m/s); g: aceleração da gravidade. BARRAS LONGITUDINAIS Se L0 ≤ L podem ser utilizadas barras longitudinais 00 .2' LL BARRAS TRANSVERSAIS Se L’0 ≤ L podem ser utilizadas barras transversais BL Grelha FATOR DE REDUÇÃO DA CAPACIDADE TEÓRICA DE ENGOLIMENTO Alguns autores sugerem que ao invés dessa correção, seja realizada uma correção na vazão que chega (Tabela VI) Fonte: Dnit (2006) Coeficientes de Segurança Como toda obra de engenharia a boca coletora não deve ser dimensionada para funcionamento com sua capacidade de captação 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. Alguns fatores para este procedimento: - obstruções causadas por detritos carreados pela água; - irregularidades nos pavimentos das ruas, na sarjeta e na entrada da própria boca; - hipóteses de cálculo irreais. A ocorrência de pelo menos uma destas situações certamente provocará prejuízos ao bom funcionamento do projeto quando solicitado em suas condições limites. Alguns autores sugerem que a vazão calculada como sendo transportada pela sarjeta seja multiplicada por um coeficiente de segurança (Tabela V.1) que possibilite uma maior vazão de projeto chegando na boca de lobo. FATOR DE CORREÇÃO de QSARJETA Nesse caso, aumenta-se a vazão que chega da sarjeta para a boca de lobo! FATOR DE REDUÇÃO DA CAPACIDADE TEÓRICA DE ENGOLIMENTO BLs MÚLTIPLAS Na prática: É DIFÍCIL CONTROLAR NO PROJETO TODAS AS VARIÁVEIS QUE INFLUENCIAM O DIMENSIONAMENTO DAS BOCAS DE LOBO. ASSIM, COSTUMA-SE ADOTAR Q entre 40 e 60 L/s COMO A VAZÃO MÁXIMA DE ENGOLIMENTO DAS BOCAS DE LOBO TIPO GUIA E GRELHA E Q=80 L/s PARA A BOCA DE LOBO COMBINADA. Exemplo 4: A prefeitura da cidade em que você trabalha solicitou que você dimensione o número de bocas de lobo necessárias para conduzir uma vazão de 94 L/s proveniente de uma sarjeta. Considere que as bocas de lobo estão localizadas em pontos baixos e que a lâmina de água é igual a 0,10 m. Você foi informado pela prefeitura que as seguintes opções de bocas de lobo estão disponíveis: a) boca de lobo tipo guia (L= 1 m e h=0,15 m); b) boca de lobo tipo guia com depressão (depressão a=5 cm e h=0,15 m, determine pelo gráfico da Figura 7.7 o comprimento L necessário) e; c) boca de lobo tipo combinada ou seja guia+grelha (guia com dimensão: L=1m e h=0,15 m e; grelha com comprimento a= 0,87 m e largura b = 0,29 m). Exemplo 5. Dimensionar a vazão de uma boca de lobo tipo guia com depressão a=0,105 m, comprimento de abertura da boca L=1,50 m e altura de nível de água y=0,045 m. Considere que o comprimento da sarjeta onde está a depressão é w=0,45m e a altura livre da boca é h=0,045 m. A altura da sarjeta é 0,075 m. Considere como condição básica que y’≤ h+a e adote y’. Exemplo 6: Calcule a máxima vazão de engolimento de uma boca de lobo com depressão, que tem uma altura (inclusa a depressão) di= 0,25 m e abertura livre da guia h= 0,15 m, medidas usualmente empregadas no Brasil. Considere L=0,80 m, um fator de redução de 0,8 e que y>1,4.h. Exemplo 7: Dimensionar uma boca de lobo tipo guia para conduzir uma vazão na sarjeta de 94 L/s e uma lâmina de água de 0,13 m. Considere uma abertura padrão da guia de 15 cm. Quantas bocas de lobo com dimensão 0,80 x 0,15 m (largura x altura) seriam necessárias? R: 2 BLs Exemplo 8: Qual a vazão de engolimento de uma boca de lobo com comprimento de 0,80 m e altura da guia de 0,15 m. Considere que a altura do nível de água é y=0,13 m e corrija o valor calculado utilizando um coeficiente de redução de 0,80. R: Q=48 L/s Exemplo 9: Dimensionar a vazão de engolimento de uma boca de lobo modelo Alphaville com comprimento L=1,50 m de comprimento e altura da guia h= 0,045 m. Considere o nível de água y=0,045 m. R: Q=23 L/s Exemplo 10: Dimensionar a vazão máxima de engolimento de uma boca de lobo tipo Alphavile com depressão a=0,05 m com vão livre L=1,50 m e altura de nível de água de y=0,045 m. Considere que a sarjeta tem comprimento na depressão W=0,45 m e altura da guia é h=0,045 m. A altura da sarjeta é 0,075 m. Lembre-se que: se y<1,4h => y’≤ h+a Exemplo 11: Calcular a vazão numa grelha articulada de ferro dúctil Classe C 250 com ruptura maior que 150 kN com base de apoio em três lados (Saint Gobain) com dimensões 0,90 m x 0,40 m e espessura de 0,08m, área livre 1340cm² e espaçamento de 0,04 m entre as barras. Considere a altura de água y=0,13 m. Qual seria a vazão máxima de engolimento se fosse considerado um coeficiente de redução de 50%? Exemplo 12: Calcular as dimensões necessárias para uma grade em uma estrada com declividade transversal de 2%, profundidade da água na guia de 0,08 m que corresponde a vazão na sarjeta de 0,080 m³/s. A grade tem 1,5 cm de espessura. Exemplo 13: Dimensione uma boca de lobo simples sem depressão, em ponto intermediário de sarjeta, para: vazão na sarjeta Q0 = 28 L/s; n = 0,016; declividade longitudinal da rua iL= 0,03m/m; declividade transversal iT = 0,02m/m; tg θ= 24; e largura da sarjeta W= 30 cm. Calcule qual seria o comprimento da boca para o esgotamento de 100% do valor teórico de Q (sem detritos...). Considere a equação do DNIT (2006) para a vazão na sarjeta e adote a altura da guia h=14 cm. Exemplo 14: Calcular uma boca coletora em um ponto intermediário, com depressão a = 10,5 cm, sob as seguintes condições: w =8a = 84 cm z = ( tg θo ) = 12; iL= 2,5%; n = 0,016. A vazão teórica na sarjeta é de 64 L/s. Considere um fator de segurança para cálculo da vazão de projeto de 1,25 (ou seja: Qpropjeto=Qsarjeta x coeficiente segurança). Para os cálculos, adote um comprimento inicial L=100 cm, calcule a capacidade de engolimento da boca e compare com a vazão de projeto. Caso a diferença relativa entre as vazões d projeto e calculada (em relação a vazão de projeto) for > 10% adote outro comprimento. L= 100 cm, L=120 cm, L=140 cm, etc. Exemplo 15: Dimensionar uma grade para coletar uma vazão de projeto na sarjeta igual a 80 L/s (determinada pela equação do DNIT – 2006), tomando-se como largura máxima de gradeamento 0,60 m. São conhecidas ainda declividade longitudinal iL= 0,04m/m, n = 0,020 e z = 20. Verifique se podem ser utilizadas barras longitudinais e transversais.
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