Aula 4 -Drenagem Urbana

Prévia do material em texto

REDE DE DRENAGEM URBANA PLUVIAL – SANEAMENTO BÁSICO II 
Aula 4 
1 DRENAGEM URBANA 
 
Drenagem nada mais é do que o gerenciamento da água da chuva que escoa 
no meio urbano. 
O aumento da população, principalmente em polos regionais de crescimento e 
a expansão irregular da periferia tem produzido impactos significativos na 
infraestrutura de recursos hídricos. E um dos principais impactos que tem ocorrido na 
drenagem urbana é a forma de aumento da frequência e magnitude das inundações 
e consequentemente a degradação ambiental. 
Na Drenagem Urbana, deve-se considerar o limite onde a água da chuva é 
levada, pelas ruas, praças, telhados, quintais e outros componentes urbanos para o 
ponto que está sendo estudado. 
Para exemplificar, deseja-se estudar a drenagem de um trecho de rua com 
intenção de instalar uma Boca de Loco (Ponto de Interesse), visto na Figura 1. 
 
Figura 1 
 
 
A água que flui no Ponto de Interesse provém da rua e das casas, verifica-se 
que cada imóvel apresenta, fluxos distintos para as águas, apresentando partes que 
escoam para a via em estudo e partes que escoam para a rua de baixo. Na Figura 2 
é possível observar as áreas que contribuem para o Ponto de Interesse. 
 
REDE DE DRENAGEM URBANA PLUVIAL – SANEAMENTO BÁSICO II 
Aula 4 
Figura 2 
 
 
2 SARJETAS 
 
Sarjeta é o canal longitudinal, em geral triangular, situado entre a guia e a pista 
de rolamento, destinado a coletar e conduzir as águas de escoamento superficial até 
os pontos de coleta (Figura 3). 
 
Figura 3 
 
 
Limitadas verticalmente pela guia do passeio, têm seu leito em concreto ou no 
mesmo material de revestimento da pista de rolamento. 
A sarjeta deve ter uma inclinação transversal para acomodar a água da chuva. 
Quanto maior a inclinação e a largura da sarjeta maior será a capacidade de 
transportar água. A inclinação mais usada é de 20%. Não há limites para a largura da 
REDE DE DRENAGEM URBANA PLUVIAL – SANEAMENTO BÁSICO II 
Aula 4 
sarjeta mas a largura mais utilizada é a de 40 centímetros. Na Figura 4 é possível 
observar um corte esquemático de uma sarjeta. 
 
Figura 4 
 
 
DIMENSIONAMENTO 
 
Para obter a vazão máxima teórica de uma sarjeta trabalhando em seção plena 
(lâmina de água máxima de 13 cm), utiliza-se a seguinte fórmula: 
𝑄 = 375 × √𝐼 × (
𝑍
𝑛
) × 𝑦
8
3⁄ 
Onde: 
Q – vazão em l/s; 
I – inclinação longitudinal da sarjeta (greide da rua) (m/m); 
Z – Largura de água na sarjeta sobre a lâmina de água 
y - altura máxima de água na guia (m). 
 
 
REDE DE DRENAGEM URBANA PLUVIAL – SANEAMENTO BÁSICO II 
Aula 4 
 
Possuindo a vazão que uma sarjeta deverá escoar é possível encontrar a altura 
da lâmina teórica de água, que deverá ser menor do que 13 cm (altura máxima teórica 
para água). 
Para determinar a altura da lâmina teórica de água pode ser utilizada a seguinte 
fórmula: 
𝑦 = [
𝑄
375 × √𝐼 × (
𝑍
𝑛)
]
3
8⁄
 
Onde: 
Q – vazão em l/s; 
I – inclinação longitudinal da sarjeta (do greide da rua) (m/m); 
Z – tangente ǿ (Largura da lâmina de água na sarjeta) 
y - altura máxima de água na guia (m). 
 
EXEMPLO DE CALCULO 
 
1. Determinar a altura mínima da lâmina de água e a vazão máxima teórica na 
extremidade de jusante de uma sarjeta situada em uma área de contribuição 
com as seguintes características: A = 2,0 ha, i = 64,435 mm/h, C = 0,40 
São dados da sarjeta: 
I = 0,01 m/m (inclinação longitudinal) 
z = 16 e 
n = 0,016 (canais de concreto com superfície regular) 
 
Solução: 
Sendo Q = (C . i . A) /360 
Q = 0,40 x 64,435 x 2,0 = 0,143 m³/s.~ 143 l/s – vazão de deflúvio devido a área 
contribuinte. 
 
Altura da lâmina de água teórica: 
𝑦 = [
143
375 × √0,01 × (
16
0,016)
]
3
8⁄
= 0,124 m – > 12,4 cm < 13 cm OK 
REDE DE DRENAGEM URBANA PLUVIAL – SANEAMENTO BÁSICO II 
Aula 4 
 
Vazão máxima teórica da sarjeta: 
 
𝑄 = 375 × √0,01 × (
16
0,016
) × 0,13
8
3⁄ = 162,63 𝑙/𝑠 
A vazão de contribuição da área é de 143 l/s menor do que os 162,63 l/s 
suportados pela sarjeta, portanto a sarjeta está dimensionada de acordo com a sua 
solicitação. 
 
EXERCÍCIO 
 
1) Uma sarjeta que possui declividade transversal de 12, declividade longitudinal 
de 2,5% e a rugosidade do acabamento da sarjeta de 0,016, atenderia a uma 
vazão de 64 L/s? Está sarjeta está superdimensionada para tal vazão? 
Comente e descreva como resolver o problema. 
Adotar yo = 13cm 
 
3 BOCAS COLETORAS 
 
É uma estrutura hidráulica destinada a interceptar as águas pluviais que 
escoam pelas sarjetas para, em seguida, encaminhá-las às canalizações 
subterrâneas. São também frequentemente denominadas de bocas-de-lobo. 
As bocas de lobo podem ser de guia, de grelha, com fenda, combinada, com 
ou sem depressão, simples ou múltipla (Figura 5). 
 
REDE DE DRENAGEM URBANA PLUVIAL – SANEAMENTO BÁSICO II 
Aula 4 
Figura 5 
. 
 
DIMENSIONAMENTO 
 
Cada um dos tipos de bocas coletores tem suas características de 
dimensionamento, aqui serão apresentados apenas os mais básicos. 
 
a) Boca de lobo de guia (Y0 < 12 cm): 
Quando a água acumulada sobre a boca de lobo gera uma lâmina inferior à da altura 
da abertura na guia (h), a boca de lobo funciona como um vertedouro. 
 
Onde: 
Q - é a capacidade de “engolimento” da boca de lobo (m³/s); 
REDE DE DRENAGEM URBANA PLUVIAL – SANEAMENTO BÁSICO II 
Aula 4 
L - é o comprimento de abertura da guia (m); 
y0 - é a altura da lâmina d’água (m). 
• Q = 1,60 * L * Y^1,5 
 
b) Boca de lobo de guia 
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. 
 
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. 
 
Onde: 
P é o comprimento do perímetro da boca de lobo. 
 
 
d) Boca de lobo combinada 
A capacidade de “engolimento” das bocas de lobo combinadas é aproximadamente a 
soma das capacidades de “engolimento” pela grelha e pela abertura da guia, 
isoladamente. 
Desta forma, tem-se: 
 
 
REDE DE DRENAGEM URBANA PLUVIAL – SANEAMENTO BÁSICO II 
Aula 4 
EXEMPLO DE CALCULO 
 
Qual deverá ser o comprimento mínimo de uma boca de lobo simples de guia para 
atender uma vazão de 80 L/s, sabendo que a lâmina de água é de 10 cm. 
0,08 m3/s = 1,7 x L x 0,101,5 
L = 1,48 -> 1,50 m 
 
EXERCICIO 
 
2) Dimensione uma boca de coletora de guia dupla para a vazão máxima de uma 
sarjeta que possui declividade transversal (Z) de 10, declividade longitudinal de 
1,0% e a rugosidade do acabamento da sarjeta de 0,016. Lâmina de água da 
boca de lobo de 10 cm. 
 
Q = 3,4 * L * yo^1,5 
 
4 DIMENSIONAMENTO DO SISTEMA 
 
Para o dimensionamento (determinar as dimensões máxima e mínimas) dos 
componentes de uma drenagem de via pública, devemos compatibilizar as vazões das 
capacidades dos diversos componentes como o tamanho da via, a largura da sarjeta 
e o tamanho da boca de lobo. 
4.1 ÁREA DE CONTRIBUIÇÃO DE CHUVA 
Qual é a distância máxima entre uma boca de lobo e outra? 
Posso ter uma boca de lobo aqui e a outra somente daqui a 100 metros? 
 
Loteamento com ruas estreitas e lotes pequenos irá exigir poucas bocas de lobo, isto 
é, as bocas de lobo poderão ficar longe uma das outras. Ao contrário, loteamento com 
ruas largas e lotes grandes irá exigir muitas bocas de lobo e até agrupamento de 
bocas de lobo no formato duplo, triplo e até mais. 
 
A largura da via L VIA e a distância L BOCA entre uma boca de lobo e outra 
determinam a área de contribuição A CHUVA. Na visão antiga, considerava-se como 
REDE DE DRENAGEM URBANA PLUVIAL – SANEAMENTO BÁSICO II 
Aula 4 
área de contribuição apenas aquela delimitada pela via (de muro a muro). 
Modernamente considera-se como área de contribuiçãoos imóveis e outros que, pela 
declividade, as águas da chuva que neles caem fluem para a via em estudo. 
 
 
 
Este é o mais correto, porém para exemplificar iremos considerar, no presente 
dimensionamento, a área de contribuição apenas o espaço entre um muro e outro da 
via pública. 
 
Uma rua padrão, com duas faixas de rolamento de 3,00 metros cada, espaço para 
estacionamento longitudinal de 2,50 metros, canteiro central de 1,00 metro e calçada 
de 3,00 metros apresenta uma largura de 24 metros. 
 
A largura da via LVIA que consideramos como contribuinte da vazão de chuva é 
metade da largura da via, isto é LVIA = 12 metros. 
 
Como distância máxima entre uma boca de lobo e outra vamos adotar LBOCA = 60 
metros. 
 
Temos, portanto, como área de contribuição da chuva: ACHUVA. = 720 m2 (não 
estamos considerando os lotes). 
REDE DE DRENAGEM URBANA PLUVIAL – SANEAMENTO BÁSICO II 
Aula 4 
 
Nessa área cai uma chuva de grande intensidade (período de recorrência de 100 
anos) de ICHUVA = 180 mm/h 
Considerando área central da cidade, se fosse pequeno loteamento a via seria menor e o TR = 25 anos. 
 
A vazão da chuva que vai escoar pela sarjeta se calcula 
 
Q CHUVA = c x I x A 
c = ? 
3,0 m de calçada = 0,80 
8,5 m de asfalto = 0,83 
0,5 m de grama no canteiro central = 0,15 
 
c = (3*0,8 + 8,5*0,83 + 0,5*0,15) / 12 m 
c = 0,79 é baixo para área central 
 (3*0,80 + 8,5*0,83) / 11,5 m 
c = 0,82 
 
Método racional 
Q = 0,278 * C * i * A 
Q = 0,278 * 0,82 x 180 x 0,00072 km2 
Q = 0,030 m3/s ou 30 l/s (vazão de deflúvio) 
 
 Importante é considerar a inclinação transversal para que a água da chuva não 
fique empoçada ou demorando para escoar. 
 Lâminas de escoamento altas facilitam a ocorrência de aquaplanagem das 
rodas dos carros. 
 A norma do DNIT determina que a inclinação transversal do leito carroçável 
seja de no mínimo 2% e de acostamentos de 5%. 
REDE DE DRENAGEM URBANA PLUVIAL – SANEAMENTO BÁSICO II 
Aula 4 
Continua na vídeo aula ..... próxima aula!