Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
2 1 DRENAGEMSUPERFICIAL Drenagem: substantivo feminino. Ato ou efeito de drenar. Conjunto de operações e instalações destinadas a remover os excessos de água das superfícies e do subsolo Conceitualmente drenagem consiste na remoção do excesso de água superficial ou gravitacional do solo antes que esse alcance algum curso de água. A drenagem é utilizada com as seguintes finalidades: � evitar escoamento das águas pelas vias de circulação (ruas, avenidasetc) que possam impedir a movimentação de veículos e pessoas; � evitar o alagamento de áreas que possam causar danos a infraestruturas e a bens móveis; � evitar acidentes em decorrência da presença de água acumulada nas superfícies (ex.: aquaplanagem); � evitar a ocorrência de danos ao meio ambiente, tais como contaminação de áreas por alagamento, quedas de taludes e assoreamentos de rios e canais, por exemplo; 1.1 Micro Drenagem A micro drenagem está comumente associada à drenagem urbana de vias. Envolve o dimensionamento de sarjetas, bocas de lobo (BL), poços de visita (PV), caixas de ligação (CL) e coletores. 3 1.1.1 Parâmetros Hidrológicos Os parâmetros hidrológicos associados a micro drenagem são a área de drenagem (A), o tempo de recorrência das precipitações (T), a duração da precipitação (d) e a intensidade das precipitações (i). 1.1.1.1 Área de Drenagem (A) Área de drenagem é a área total de contribuição das vias e quarteirões para uma determinada parcela do sistema de drenagem. Existem vários critérios para a determinação dessa área nos projetos de drenagem urbana. Entre outros existe: � Critério de divisão pelas bissetrizes nas esquinas. � Critério da faixa lindeira e da meia pista. 4 1.1.1.2 Tempo de Recorrência (T) O tempo de recorrência pode ser definido como o intervalo de tempo em anos que uma precipitação é igualada ou superada. Em média o tempo de recorrência adotado pelas empresas de saneamento no Brasil varia de 2 a 10 anos. Desta forma, para efeito de simplificação, a SUDECAP adota o valor de 10 anos para o tempo de recorrência para projetos de drenagem urbana na cidade de Belo Horizonte. 1.1.1.3 Duração da Chuva (d) A duração da chuva de projeto é comumente adotada igual ao tempo de concentração (tc) da bacia hidrográfica. Como as bacias de contribuição das micro drenagem são normalmente muito pequenas, adota-se d = tc = 10 min. 1.1.1.4 Intensidade da Precipitação (i) A intensidade da precipitação é a relação entre a altura da chuva, recolhida em uma determinada área, dividida pela sua duração. Essa intensidade é comumente obtida de fórmulas que relacionam a intensidade a duração e a frequência da chuva, do tipo: ( )no m td Tk i + ⋅ = onde: i é intensidade da precipitação (mm/h); T é o tempo de recorrência (anos); d é a duração da chuva (min); e, k, m, n e to são constantes. Para Belo Horizonte, por exemplo, considerando d = 10 min e T = 10 anos, tem-se i = 194,50 mm/h. 5 1.1.2 Parâmetros Hidráulicos Os parâmetros hidráulicos são utilizados no dimensionamento das estruturas de coleta e condução das águas drenadas. Como parâmetros hidráulicos consideraremos a capacidade de infiltração das superfícies, representado pelo coeficiente de escoamento superficial (C), a vazão de projeto (Q) das estruturas hidráulicas e a capacidade de escoamento em vias públicas. 1.1.2.1 Coeficiente de Escoamento Superficial (C) O coeficiente de escoamento superficial, também conhecido como coeficiente de runoff, é a relação entre o volume escoado e o volume precipitado. Ou seja, exprima a porcentagem da chuva que torna-se escoamento superficial efetivamente. Esse coeficiente é comumente tabelado conforme indicado a seguir. Natureza da superfície Valores de C Telhados perfeitos sem fuga. 0,70 a 0,95 Superfícies asfaltadas em bom estado. 0,85 a 0,90 Pavimentação de paralelepípedos, ladrilhos ou blocos de madeira com juntas bem tomadas. 0,75 a 0,95 Para as superfícies anteriores sem as juntas tomadas. 0,50 a 0,70 Pavimentação em blocos inferiores sem as juntas tomadas. 0,40 a 0,50 Pavimentação em Macadame Hidráulico (pé-de-meleque). 0,25 a 0,60 Pavimentação em pedregulhos. 0,15 a 0,30 Superfícies não revestidas, pátios de estradas de ferro e terrenos descampados. 0,10 a 0,30 Parques, jardins, gramados e campinas, dependendo da declividade do solo e da natureza do subsolo. 0,01 a 0,20 Por simplificação e considerando a possibilidade de expansão das cidades, pode-se utilizar o critério adotado pela SUDECAP: C = 0,70 – para as faixas lindeiras das quadras; C = 0,90 – para a faixas da meia largura da via. 6 1.1.2.2 Vazão de Projeto (Q) A vazão de projeto, no caso de micro drenagem, é a vazão instantânea máxima utilizada no dimensionamento das estruturas de coleta e condução das águas a serem drenadas. Essa vazão é estimada a partir da transformação da chuva de projeto em vazão de escoamento. Devido às áreas de drenagem serem pequenas nos dimensionamentos de micro drenagem, adota-se a Fórmula Racional para se efetuar essa transformação. AiC00278,0Q ×××= onde: Q é a vazão de projeto (m³/s); C é o coeficiente de escoamento superficial; i é a intensidade da precipitação (mm/h); e, A é a área de drenagem (há)1. 1.1.2.3 Capacidade de Escoamento em Vias Públicas A capacidade de escoamento em vias públicas está intimamente relacionada com a inundação da via de rolamento e das calçadas (passeio), ou seja, está relacionada com a segurança dos automóveis no que diz respeito a dirigibilidade (aquaplanagem) e o conforto dos pedestres no que diz respeito a respingos de água. Desta forma, a capacidade de escoamento em vias públicas será utilizada na definição da localização das bocas de lobo Um critério para a determinação dessa capacidade é dado pela tabela a seguir. Classificação da Via Inundação Máxima Secundária O escoamento pode atingir até a crista da rua Principal O escoamento deve preservar, pelo menos, uma faixa de trânsito livre Avenida O escoamento deve preservar, pelo menos, uma faixa de trânsito livre em cada direção Via Expressa Nenhuma inundação é permitida em qualquer faixa de trânsito 11 ha = 10.000 m² 7 Além disso, um critério adotado pela SUDECAP é: � Limite de 1,67 m para a largura de alagamento nas sarjetas; � Limite de 2,15 m para a largura de alagamento nas sarjetas para trechos iniciais das vias locais (com até 15 m de largura). Cabe salientar, ainda, que a capacidade de drenagem da sarjeta está condicionada a sua altura, não sendo permitida, de modo geral, a inundação das calçadas (passeios). 1.1.3 Dimensionamento de Sarjetas Sendo as ruas abauladas, ou seja, possuem uma declividade transversal do centro para as calçadas (passeios), e tendo inclinações longitudinais, as água escoarão pelas sarjetas. Como as sarjetas funcionam como um canal, o dimensionamento das mesmas pode ser feito a partir da fórmula de Manning: IRA n 1 Q 3 2 h ⋅⋅⋅= onde: Q é a vazão; A é a área de seção transversal; Rh é o raio hidráulico da seção; e, I é a declividade longitudinal da sarjeta. Desta forma, desenvolvendo-se a equação anterior, para sarjetas simples tem-se a seguinte fórmula para se determinar a capacidade da mesma: I n z y375,0Q 3 8 0s ⋅⋅⋅= y0 z 1 θ 8 onde: Qs é a capacidade da sarjeta (m³/s); y0 é a altura da lâmina de água (m); z é o inverso da declividade transversal dada em m/m (z = tgθ = [Itransversal] -1); n é o coeficiente de rugosidade de Manning (adota-se n = 0,015); e, I é a declividade longitudinal da sarjeta (m/m) Para sarjetas compostas, tem-se: ( ) ( ) ( )θ′′+θ′−θ= ;yQ;yQ;yQQ 03s02s01ss ( ) ( ) ( ) ′⋅′+′⋅−⋅⋅⋅= 3 8 0 3 80 3 8 0s yzyzyzn I 375,0Q Como nas regiões urbanas a possibilidade de obstrução das sarjetas por deposição de material é uma realidade, adota-se um fator de redução da capacidade teórica das sarjetas conforme apresentado na tabela a seguir. Declividade longitudinal da sarjeta (%) Fator de redução da capacidade de escoamento 0,4 0,50 1,0 a 3,0 0,80 5,0 0,50 6,0 0,40 8,0 0,27 10,0 0,20 A SDECAP, em Belo Horizonte, apresenta a seguinte padronização de sarjetas, conforme apresentado na tabela e figuras a seguir. y0 z 1 θ θ’ z’ 1 y 0’ 9 Sarjetas – Padrão SUDECAP Declividade Longitudinal Tipo de Sarjeta Altura máxima de lâmina de água na sarjeta L = 1,67 m L = 2,17 m I > 16% A 5,0 cm (5,0 + 1,5) cm 16% ≥ I ≥ 0,5% B 11,0 cm (11,0 + 1,5) cm I < 0,5% C 16,0 cm (16,0 + 1,5) cm 1.1.4 Dimensionamento de Bocas de Lobo As bocas de lobo são elementos de recolhimento de água nas sarjetas, de forma a conduzi-la para as galerias e tubulações subterrâneas. As bocas de lobo podem ser de guia, de grelha, com fenda, combinada, com ou sem depressão, simples ou múltipla. 10 Boca de Lobo – Padrão SUDECAP. 11 A capacidade de “engolimento” de bocas de lobo pode ser estimada através das seguintes fórmulas: a) Boca de lobo de guia (y0 ≤ h) Quando a água acumulada sobre a boca de lobo gera uma lâmina inferior a da altura da abertura na guia (h), a boca de lobo funciona como um vertedouro. 2 3 0yL7,1Q ⋅⋅= onde: Q é a capacidade de “engolimento” da boca de lobo (m³/s); L é o comprimento de abertura da guia (m); y0 é a altura da lâmina d’água imediatamente antes da abertura da guia (m) b) Boca de lobo de guia (y0 > h) Quando a água acumulada sobre a boca de lobo gera uma lâmina maior que a da altura da abertura na guia (h), a boca de lobo funciona como um orifício. 2 1 02 3 5,0 h y hL01,3Q −⋅⋅⋅= onde h é a altura da abertura da guia. c) Boca de lobo de grelha (y0 ≤ 12 cm) Para essa profundidade a boca de lobo funciona com um vertedouro de soleira livre com equação semelhante a do item a, porém com L sendo substituído pelo perímetro da boca de lobo. Caso um dos lados da boca de lobo seja adjacente à guia, esse lado deve ser suprimido do perímetro. 2 3 0yP7,1Q ⋅⋅= onde P é o comprimento do perímetro da boca de lobo. 12 d) Boca de lobo combinada A capacidade de “engolimento” das bocas de lobo combinadas é aproximadamente a soma das capacidade de “engolimento” pela grelha e pela abertura da guia, isoladamente. Por simplificação, a SUDECAP, em Belo Horizonte, adota os resultados de experiência do U.S. Army Corps of Engineers. Desta forma, tem-se: a) Boca de lobo de guia (y0 ≤ 12 cm) 2 3 0yL7,1Q ⋅⋅= (simples) 2 3 0yL4,3Q ⋅⋅= (dupla) b) Boca de lobo de grelha (y0 ≤ 12 cm) 2 3 0y383,2Q ⋅= (simples) 2 3 0y766,4Q ⋅= (dupla) Assim como nas sarjetas, a capacidade de “engolimento” das bocas de lobo é, normalmente, menor que a capacidade teórica, devido à obstrução causada por detritos, irregularidades nos pavimentos e alinhamento real, entre outros motivos. Desta forma, na tabela a seguir, são propostos alguns coeficientes de redução da capacidade de “engolimento” das bocas de lobo para segurança. Localização da Sarjeta Tipo de Boca de Lobo % Q Ponto Baixo De guia 80 Com grelha 50 Combinada 65 Ponto Intermediário De guia 80 Com grelha 60 Combinada 70 13 A localização das bocas de lobo deve levar em conta a capacidade de “engolimento” e a máxima inundação da via. Além disso, deve-se considerara as seguintes recomendações: � Devem ser localizadas em ambos os lados da rua quando a saturação da sarjeta assim o exigir ou quando forem ultrapassadas as suas capacidades de engolimento; � Devem ser localizadas nos pontos baixos dos quarteirões; � Devem estar espaçadas de no máximo 60 m, mesmo que não haja necessidade devido a alagamento; � Não devem estar localizadas no vértice do ânulo de intercessão das sarjetas de duas tuas convergentes, como mostrado na figura a seguir. 1.1.5 Dimensionamento de Poços de Visita Poço de vista é uma câmara visitável através de uma abertura existente na sua parte superior, ao nível do terreno, destinado a permitir a reunião de dois ou mais trechos consecutivos e a execução dos trabalhos de manutenção nos trechos a ele ligados. 14 A fim de permitir o movimento vertical de um operador, a chaminé, bem como o tampão, terá um diâmetro mínimo útil de 0,60m. O balão, sempre que possível, uma altura útil mínima de 2,0 metros, para que o operador maneje com liberdade de movimentos, os equipamentos de limpeza e desobstrução no interior do mesmo. A chaminé, não deverá ter altura superior a 1,0 m, por recomendações funcionais, operacionais e, até, psicológicas para o operador. A tabela a seguir mostra as dimensões mínimas recomendáveis para chaminé e balão em função da profundidade e do diâmetro "D" da tubulação de jusante, ou seja, a que sai do poço de visita. Profundidade do PV – h (m) Diâmetro de saída – D (m) Altura da Chaminé –hc (m) Diâmetro do Balão – Db (m) h ≤ 1,5 D = qualquer hc = 0,30 Db = D 1,50 < h < 2,5 D ≤ 0,60 hc = 0,30 Db = 1,20 1,50 < h < 2,5 D > 0,60 hc = 0,30 Db = D +1,20 h > 2,5 D ≤ 0,60 0,3 <hc<1,00 Db = 1,20 h > 2,5 D > 0,60 0,3 <hc<1,00 Db = D +1,20 Obs.: para PV de seção quadrada, Db é igual à aresta da seção. 15 PV em pré-moldado PV em alvenaria 1.1.6 Dimensionamento de Caixas de Ligação As caixas de ligação são utilizadas quando se faz necessária a locação de bocas de lobo intermediárias ou para se evitar a chegada, em um mesmo poço de visita, mais de quatro tubulações. Sua função é similar ao do poço de visita, porém, não são visitáveis. O desenho das caixas de ligação assemelha-se ao do balão do poço de visita, porém, normalmente é de seção quadrada e suas dimensões variam conforme o diâmetro dos tubos da rede. 16 1.1.7 Exercícios: 1) Dimensione a sarjeta, o tipo e a localização de bocas de lobo para uma rua, localizada me BH, de 7,0 m de largura e 600 m de comprimento. Os lotes localizados nessa região possuem, em média, 12,0 m de frente e 30,0 m de profundidade. Sabe-se que a calçada (passeio) possui largura igual a 2,0 m e a declividade longitudinal da sarjeta será de 1%. 2) Dimennsionar uma boca de lobo intermediária sendo dados: Vazão de dimensionamento: Q = 64 L/s; Declividade transversal da sarjeta: z = 12; Declividade longitudinal da sarjeta: I = 2,5%; Rugosidade do acabamento da sarjeta: n = 0,016; Abertura da guia: L = 90 cm; Perímetro da grelha: P = 260 cm. 3) Dimensione a sarjeta, o tipo e a localização de bocas de lobo para uma rua, localizada me BH, de 6,0 m de largura e 50 m de comprimento. Os lotes localizados nessa região possuem, em média, 15,0 m de frente e 30,0 m de profundidade. Sabe-se que a calçada (passeio) possui largura igual a 2,0 m e a declividade longitudinal da sarjeta será de 0,4%. 4) Seja a sarjeta de do tipo B, com declividade longitudinal igual a 1%, localizada em uma cidade qualquer. Pede-se dimensionar a capacidade da sarjeta e da boca de lobo a ser utilizada em conjunto. 5) Esboce o projeto da rede de coleta de águas pluviais da rua do exercício 1. Considere a rede iniciando nessa rua. 6) Encontrar as dimensões úteis para PVs nas seguintes condições: • Profundidade = 1,2 m; Diâmetro do efluente = 400 mm • Profundidade = 2,0 m; Diâmetro do efluente = 400 mm • Profundidade = 3,2 m; Diâmetro do efluente = 1500mm • Profundidade = 4,2 m; Diâmetro do efluente = 800 mm
Compartilhar