14 - Introducao a Drenagem Urbana

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28/07/2014
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Sistemas de Esgoto e Drenagem - 1703217
Prof. Leonardo Vieira Soares
Universidade Federal da Paraíba
Centro de Tecnologia
Departamento de Engenharia Civil e Ambiental
INTRODUÇÃO À DRENAGEM URBANA
CICLO HIDROLÓGICO
Fonte: Braga et al. 
(2005)
P = I + ES + evap.
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PRECIPITAÇÃO
Altura Pluviométrica (h): altura que a água caída atingiria sem 
infiltração e escoamento superficial. Medida através de 
pluviômetros ou pluviógrafos.
Duração (t): é o intervalo de tempo de observação de uma 
chuva.
Intensidade (i): é a relação altura/duração;
Frequência (f): é um número de vezes que uma dada chuva 
(intensidade e duração) ocorre ou é superada num tempo 
determinado;
Recorrência (T): ou retorno, é o inverso da frequência, ou seja, 
é o período em que uma dada chuva pode ocorrer ou ser 
superada .
PRECIPITAÇÃO
O tratamento estatístico dos dados pluviométricos mostra que a 
intensidade (i) é diretamente proporcional à recorrência (T) e 
inversamente proporcional à duração (t), ou seja, chuvas mais 
intensas são mais raras e tem menor duração.
Onde a, b, m e n devem ser determinados para cada local.
Equação para cidade de João Pessoa (Eng. J. A. Souza).
i (mm/h);
T (anos); e
t (minutos).
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PRECIPITAÇÃO
“Chuvas Intensas no Brasil”. DNOS (1957).
“Chuvas Intensas no Brasil”. DNOS (1957).
PRECIPITAÇÃO
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ESCOAMENTO SUPERFICIAL
Do total precipitado, apenas uma parcela escoa sobre a 
superfície e a superfície e sucessivamente constitui as 
enxurradas, os córregos, os rios e os lagos.
O objetivo prático dos estudos de escoamento superficial pode 
ser assumido como a necessidade de se estimar as vazões de 
projeto das obras de engenharia.
Os principais métodos utilizados para determinação dessas 
vazões são:
a) Empíricos;
b) Estatísticos;
c) Hidrometeorológicos;
d) Método Racional
 Utilizado para bacias que não apresentam complexidade e 
que tenham no máximo 1 km2.
 Consiste na aplicação da seguinte expressão:
Q = C . i . A
Onde:
Q = vazão de enchente na seção de drenagem, em m3/s;
C = coeficiente de escoamento superficial (tabelado);
i = intensidade média de precipitação sobre toda a área da 
bacia, com duração igual ao tempo de concentração, em 
m3/s por hectare;
A = área da bacia, em hectare.
MÉTODO RACIONAL
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Coeficiente de escoamento superficial (C): relação entre a 
vazão de enchente de certa frequência e a intensidade média da 
chuva de igual frequência.
ESCOAMENTO SUPERFICIAL
Tempo de concentração (tc): é o intervalo de tempo da duração 
da chuva necessário para que toda a bacia hidrográfica passe a 
contribuir para a vazão na seção de drenagem.
Onde:
tc = tempo de concentração, em minutos;
L = extensão do talvegue, em km;
I = declividade média do talvegue, em m/m;
H = diferença de cotas entre a seção de drenagem e o ponto mais alto do 
talvegue, em m.
ESCOAMENTO SUPERFICIAL
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EXEMPLO 01
Uma área de loteamento, na zona sul da cidade de João Pessoa, com 200 ha, 
tem suas vertentes para um talvegue de 2,7 km de extensão e diferença de cotas 
entre o ponto mais alto e a seção de drenagem igual a 98 m. Determinar a 
vazão máxima na seção de drenagem para a recorrência de 25 anos. 
Considerar C = 0,30.
1. Calcula-se tempo de concentração tc
2. Para retorno de 25 anos e duração de 30 minutos resulta:
Pela Tabela DNOS
h = 42,9 mm
i = h/tc = 1,431 mm/min = 0,2385 m
3/s.ha (1 mm/min = 1/6 m3/s.ha)
3. Vazão de enchente
Q = C . i . A = 0,30 x 0,2385 x 200 = 14,31 l/s
DRENAGEM URBANA
Conjunto de atividades, infra-estruturas e instalações operacionais de 
drenagem urbana de águas pluviais, de transporte, detenção ou retenção para 
o amortecimento de vazões de cheias, tratamento e disposição final das 
águas pluviais drenadas nas áreas urbanas (Lei Federal 11.445/07).
As soluções de engenharia da drenagem urbana são tratadas em duas partes 
distintas:
a) Microdrenagem: que se inicia nas edificações, seus coletores 
pluviais, prossegue no escoamento das sarjetas e entra nos bueiros e 
galerias. Neste caso, os estudos voltam-se para os traçados das ruas, 
seus detalhes de largura, perfis transversais e longitudinais, para a 
topografia, declividade e utilização viária.
b) Macrodrenagem: o interesse é a área total da bacia, seu escoamento 
natural, sua ocupação, cobertura vegetal, os fundos de vale e os cursos 
d’água, bem como os aspectos sociais envolvidos nas soluções 
adotadas.
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MICRODRENAGEM
FATORES HIDROLÓGICOS
a) Recorrência (T): para fins de dimensionamento de estruturas 
de microdrenagem são adotados os valores da tabela abaixo.
Tipo de Ocupação da Área T (anos)
Residencial 2
Comercial 5
Áreas com edifícios de serviço ao público 5
Aeroportos 2 – 5
Áreas comerciais e artérias de tráfego 5 – 10
Fonte: CETESB (1980)
MICRODRENAGEM
FATORES HIDROLÓGICOS
b) Tempo de Concentração (tc): quando se aplica o método racional, 
tem-se que a duração (t) da chuva é igual ou superior ao tempo 
de concentração (tc).
OBS.:  para cada um dos trechos de galeria a área a ser considerada é 
sempre a sua extremidade de montante, pois aí se concentra a vazão a 
ser conduzida no trecho;
 para o primeiro trecho da galeria, tc é o mesmo da área a montante 
do início da galeria. Para os trechos seguintes, o tempo de 
concentração será: tc = tc (anterior) + tp.
onde: tp = L/v = (comp. trecho anterior/velocidade)
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MICRODRENAGEM
FATORES HIDROLÓGICOS
c) Coeficiente de escoamento superficial (C): sugere-se a 
adoção de um único valor para toda a bacia, resultante da 
média ponderada das parcelas da área total com seus 
respectivos coeficientes , como pesos, conforme as 
características fisiográficas.
Observação:
Pode-se calcular médias ponderadas sucessivas, à medida que 
novas áreas passem a contribuir na galeria.
ELEMENTOS DE CAPTAÇÃO E TRANSPORTE
a) Sarjetas e sarjetões;
b) Bocas de lobo;
c) Tubos de Ligação;
d) Caixas de ligação;
e) Poços de visita; e
f) Galerias.
MICRODRENAGEM
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 são calhas formadas por faixas da via pública e o meio fio (guia), 
ou somente, por faixas nos cruzamentos de ruas (sarjetões) e que 
são coletadoras das águas caídas ou lançadas nessas vias.
 funcionam como canais de seção triangular e sua capacidade 
máxima de transporte pode ser calculada pela fórmula de 
Manning.
Onde: A é seção da sarjeta; RH é o raio hidráulico e I é a 
declividade longitudinal da rua.
Importante: quando a vazão de enxurrada superar esse valor são 
necessárias bocas de lobo.
SARJETAS E SARJETÕES
Seção Tipo. Fonte: Botelho (1998).
Tipos de Guias. Fonte: Botelho (1998).
GUIAS E SARJETAS
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Guia e Sarjeta de Concreto. Fonte: Botelho (1998).
GUIAS E SARJETAS
Rasgo e Sarjetão. Fonte: Botelho (1998).
RASGOS E SARJETÕES
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Rasgo e Sarjetão. Fonte: Botelho (1998).
RASGOS E SARJETÕES
Para a sarjeta apresentada na figura abaixo, determinar a sua 
capacidade hidráulica para uma rua com declividade longitudinal 
(I) de 5%.
1. Seção “A” e raio hidráulico “RH”
A = 4,30 x 0,13 ÷ 2 = 0,280 m2
Pm = 0,13 + (4,3
2 + 0,132)1/2 = 4,432 m  RH = 0,063 m
2. Capacidade da sarjeta
Considerando os dois lados
Da rua Q = 0,400 m3/s.
EXEMPLO 02
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“Para aproximar o resultado teórico das condições reais de 
escoamento, recomenda-se a adoção dos fatores de redução:
SARJETAS E SARJETÕES
Continua →
SARJETAS E SARJETÕES
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SARJETAS E SARJETÕES
São dispositivos localizados nas sarjetas para a captação das 
águas em escoamento nas mesmas, quando se esgota sua 
capacidade hidráulica.
Podem ser de guia, de sarjeta ou mistas, com grelhas ou não.
Devem ser localizadas em ambos os lados das ruas e nos pontos 
baixos das quadras.
A capacidade hidráulica das bocas de lobo tipo guia pode ser 
considerada como a de um vertedor de parede espessa, cuja 
expressão é:
Q = 1,71 . L . H3/2 (m3/s)
Onde: 
L = comprimento da abertura (m);
H = altura da água nas proximidades (m).BOCAS DE LOBO (BL)
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BOCAS DE LOBO (BL)
BOCAS DE LOBO (BL)
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Boca de Lobo Múltipla. 
Fonte: Botelho (1998).
BOCAS DE LOBO (BL)
Observações:
1. Para boca de lobo de sarjeta pode ser utilizada a expressão 
anterior substituindo L por P = perímetro da área livre do 
orifício.
2. Para boca de lobo mista, a capacidade hídrica é a soma das 
vazões calculadas para a guia e para a sarjeta.
3. Fatores de Redução:
BOCAS DE LOBO (BL)
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CLASSIFICAÇÃO DE VIAS PÚBLICAS
Tubos de Ligação: são ligações entre as bocas de lobo e os 
poços de visita ou caixas de ligação.
Caixas de Ligação: são utilizadas para receber tubos de ligação 
de bocas de lobo intermediárias ou para evitar excesso de 
ligações no mesmo poço de visita (máximo de quatro). Não são 
câmaras visitáveis.
Poços de Visita: são câmaras visitáveis cuja função principal é 
permitir o acesso ás galerias para inspeção e desobstrução.
OUTROS DISPOSITIVOS
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vazões de projeto de cada trecho definidas pelo método 
racional, observando os seguintes princípios:
1. a duração da chuva que resulta na vazão máxima é igual 
ao tempo de concentração;
2. a intensidade permanece constante na duração da chuva;
3. a impermeabilidade não se altera na duração da chuva;
4. o escoamento nas galerias é o do conduto livre em regime 
permanente e uniforme.
GALERIAS
 Critérios a serem observados no seu dimensionamento, 
segundo Azevedo Netto:
1. nas seções circulares, o diâmetro mínimo de 300 mm;
2. nas seções retangulares, altura mínima de 500 mm;
3. as seções circulares são dimensionadas a seção plena (Y/D = 1) ou 
para Y/D = 0,95, e nas seções retangulares com altura livre mínima 
de 0,1 H;
4. a velocidade mínima de 0,75 m/s;
5. a velocidade máxima de 5,00 m/s;
6. recobrimento mínimo de 1,0 m;
7. os diâmetros não devem decrescer de montante para jusante;
8. nas mudanças de diâmetro (ou dimensões), as geratrizes superiores 
internas devem estar alinhadas.
GALERIAS
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GALERIAS
GALERIAS
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 Roteiro de dimensionamento:
1. Cálculo da vazão a ser captada pelo primeiro trecho;
2. Definir o diâmetro (começar pelo mínimo recomendado);
3. Definir a declividade do trecho em função da declividade do 
terreno, observando o recobrimento mínimo e a profundidade 
máxima recomendados;
4. Calcular a vazão e velocidade plenas (Y/D = 1):
5. Comparar a vazão do trecho com a vazão plena: se Q<Qp está 
ok!; se Q>Qp aumenta-se o diâmetro ou declividade.
6. Com a relação Q/Qp determina-se os valores de v, A, RH e 
Y/D.
GALERIAS
Galerias 
circulares
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BIBLIOGRAFIA
• Azevedo Netto, J. M. de. 1998. Manual de 
Hidráulica. 8ª Edição – São Paulo: Editora Blucher, 
1998.
• BOTELHO, MANOEL HENRIQUE CAMPOS. 
Águas de Chuva: Engenharia das águas pluviais nas 
cidades. 2ª Edição – São Paulo: Edgard Blücher, 
1998. 238 p.