Drenagem Urbana - Microdrenagem - Ufg-cac (1)

MICRODRENAGEMMICRODRENAGEM

Ed Carlo Rosa PaivaProfessor do Departamento de Engenharia Civil, UFG - CAC

� É definida pelo sistema de condutos pluviais a nível deloteamento ou de rede primária urbana.

MICRODRENAGEM

� O dimensionamento de uma rede de águas pluviais é baseado nasseguintes etapas:

� subdivisão da área e traçado;

� determinação das vazões que afluem à rede de condutos;

� dimensionamento da rede de condutos.

� Principais termos utilizados no dimensionamento de um sistema pluvial são:

TERMINOLOGIA

�a) Bocas-de-lobo

� Dispositivos localizados em pontos convenientes, nas sarjetas, para captação� Dispositivos localizados em pontos convenientes, nas sarjetas, para captaçãodas águas pluviais;

�b) Condutos Livres

� Obras destinadas à condução das águas superficiais coletadas de maneirasegura e eficiente, sem preencher completamente a seção transversal do conduto;

�c) Estações de bombeamento

� Conjunto de obras e equipamentos destinados a retirar água de um canal dedrenagem quando não mais houver condições de escoamento por gravidade, paraum outro canal em nível mais elevado ou receptor final da drenagem em estudo.


TERMINOLOGIA

�d) Galeria

� Canalizações públicas usadas para conduzir as águas pluviais provenientes das � Canalizações públicas usadas para conduzir as águas pluviais provenientes das bocas de lobo e das ligações privadas;

�e) Meios-fios

� Elementos de pedra ou concreto colocados entre o passeio e a via pública,paralelamente ao eixo da rua e com sua face superior no mesmo nível do passeio;

�f) Poço de Visita

�Dispositivos localizados em pontos convenientes do sistema de galerias parapermitirem mudanças de direção, mudança de declividade, mudança de diâmetro,inspeção e limpeza das canalizações;


TERMINOLOGIA

�g) Sarjetas� Faixas de via pública paralelas e vizinhas ao meio-fio. A calha formada é areceptora das águas pluviais que incidem sobre as vias públicas;receptora das águas pluviais que incidem sobre as vias públicas;

� h) Sarjetões

� Calhas localizadas no cruzamento de vias públicas formadas pela sua própriapavimentação e destinadas a orientar o escoamento das águas sobre as sarjetas;

�i) Trecho

� Comprimento de galeria situada entre dois poços de visita;

�j) Tubos de ligação� São tubulações destinadas a conduzir as águas pluviais captadas nas bocas-de-lobo para as galerias ou poços de visita;

� Principais dados necessários à elaboração de um projeto de rede pluvial de microdrenagem são:

ELEMENTOS FÍSICOS DO PROJETO

� a) Plantas

� Planta de situação e localização da bacia dentro do Estado;

� Planta geral da Bacia Contribuinte: Escalas 1:5.000 ou 1: 10.000.

� Planta plani-altimétrica da bacia: Escalas 1: 1.000 ou 1: 2.000, constando ascotas das esquinas ou outros pontos importantes.

�b) Levantamento topográfico

� Nivelamento geométrico em todas as esquinas, mudanças de direção emudanças de greides nas vias públicas;



� c) Cadastro

� De redes de esgotos pluviais ou de outros serviços que possam interferir na área� De redes de esgotos pluviais ou de outros serviços que possam interferir na áreade projeto;

� d) Urbanização� Deve-se selecionar elementos relativos à urbanização da bacia contribuinte, nas situações atual e previstas no plano diretor, tais como:

� tipo de ocupação das áreas( residências, comércios, praças, etc);

� porcentagem de ocupação dos lotes;

� ocupação e recobrimento do solo nas áreas não urbanizadas pertencentes a bacia.



� e) Dados relativos ao curso de água receptor

� indicações sobre o nível de água máxima do rio que irá receber o lançamentofinal;

� levantamento topográfico do local de descarga final.

DEFINIÇÃO DO ESQUEMA GERAL DO PROJETO� A rede coletora deve ser lançada em planta baixa (escala 1:2.000 ou 1:1.000) deacordo com as condições naturais de escoamento superficial e obedecendoalgumas regras básicas para o traçado da rede, tais como:

� Traçado da rede pluvial

� As áreas contribuintes de cada trecho das galerias, entre 2 poços de visitaconsecutivos e os divisores das bacias devem ser assinalados de maneiraadequada e conveniente nas plantas.

� Os trecho nos quais o escoamento ocorre exclusivamente pelas sarjetasdevem ser identificados por meio de setas.

� Sempre que for possível, as galerias devem ser situadas sob os passeios.

� O sistema coletor em uma determinada via poderá constar de uma redeúnica, recebendo ligações de bocas-de-lobo de ambos os passeios.

� A solução mais adequada em cada rua é estabelecida economicamente emfunção da sua largura e condições de pavimentação.

DEFINIÇÃO DO ESQUEMA GERAL DO PROJETO

� Devem ser localizadas de maneira a conduzirem adequadamente as vazõessuperficiais para as galerias.

� Bocas de Lobo

� Nos pontos mais baixos do sistema viário deverão ser necessariamentecolocadas bocas-de-lobo com visitas a fim de se evitar a criação de zonas mortascom alagamento e águas paradas.

� Os poços de visita devem atender às mudanças de direção, de diâmetro e dedeclividade, à ligação das bocas-de-lobo, ao entroncamento dos diversos trechos.O afastamento entre poços de visita consecutivos, por critérios econômicos, deveser o máximo possível.

� Poços de Visita


� O diâmetro mínimo das galerias de seção circular deve ser de 0,30 m. Osdiâmetros correntes são: 0,30; 0,40; 0,50; 0,60; 1,00; 1,20; 1,50 m.

� Galerias

� As galerias pluviais devem ser projetadas para funcionarem a seção plena com avazão de projeto. A velocidade máxima admissível determina-se em função domaterial a ser empregado na rede. Para tubo de concreto a velocidade máximaadmissível é de 5,0 m/s e a velocidade mínima 0,60 m/s;

�O recobrimento mínimo da rede deve ser de 1,0 m, quando forem empregadostubulações sem estruturas especiais. Quando, por condições topográficas, foremutilizados recobrimentos menores, as canalizações deverão ser projetadas doponto de vista estrutural;


� Nas mudanças de diâmetro os tubos deverão ser alinhados pela geratrizsuperior, como indicado na Figura abaixo.

� Galerias

Figura - Alinhamento dos condutos

DISPOSIÇÃO DOS COMPONENTES

� O traçado das galerias deve ser desenvolvido simultaneamente com o projetodas vias públicas e parques, para evitar imposições ao sistema de drenagem quegeralmente conduzem a soluções mais onerosas.

� Traçado preliminar das galerias

geralmente conduzem a soluções mais onerosas.

� Deve haver homogeneidade na distribuição das galerias para que o sistemapossa proporcionar condições adequadas de drenagem a todas as áreas da bacia.

� Coletores

� Existem duas hipóteses para a locação da rede coletora de águas pluviais:

� (i) sob a guia (meio-fio);

� (ii) sob o eixo da via pública.

� O recobrimento mínimo deve ser de 1 metro sobre a geratriz superior dotubo. E deve possibilitar a ligação das canalizações de escoamento(recobrimento mínimo de 0,60 m) das bocas-de-lobo.


� A locação das bocas de lobo deve considerar as seguintes recomendações:

� Bocas de lobo

� Quando for ultrapassada sua capacidade de engolimento, ou houversaturação da sarjeta, deve haver bocas-de-lobo em ambos os lados da via;saturação da sarjeta, deve haver bocas-de-lobo em ambos os lados da via;

� Não se recomenda colocar bocas-de-lobo nas esquinas, pois os pedestresteriam de saltar a torrente em um trecho de descarga superficial máxima paraatravessar a rua, além de ser um ponto onde duas torrentes convergentes seencontram.

� Caso não se disponha de dados sobre a capacidade de escoamento dassarjetas, recomenda-se um espaçamento máximo de 60 m entre as bocas-de-lobo;

� A melhor localização das bocas-delobo é em pontos um pouco à montantedas esquinas;


Esquema da disposição dos elementos de uma rede de águas pluviais


� Tem como função primordial permitir o acesso às canalizações para limpeza einspeção, de modo que se possa mantê-las em bom estado de funcionamento.

� Poços de Visita e de Queda

� Sua locação é sugerida nos pontos de mudanças de direção, cruzamento deruas (reunião de vários coletores), mudanças de declividade e mudanças dediâmetro.

� O espaçamento máximo recomendado para os poços de visita é apresentado naTabela a seguir.

� Quando a diferença de nível do tubo afluente e o efluente for superior a0,70 m o poço de visita será denominado de queda.

Diâmetro (m) [Espaçamento (m)]

Poço de Visita Boca-de-lobo Boca-de-lobo

0,30 [120]2 [60]3

0,50 - 0,90 [150]2 ≥ 0,40 [100] 1 [60]10,50 - 0,90 [150]2 ≥ 0,40 [100] 1 [60]1

≥ 1,00 [180] 2

* A Prefeitura Municipal de Goiânia (PMG) adota tubos com diâmetros comerciais de300 mm para ramais entre bocas de lobo e poços de visita.** Acima de 2000 mm, a praxe é de moldar a galeria in loco.

1 - Prefeitura Municipal de Goiânia (PMG) (2005); 2 - DAEE/ CETESB (1980); 3 – Tucci(2004).

� Caixa de Ligação� São utilizadas quando se faz necessária a locação de bocas-de-lobointermediárias ou para se evitar a chegada em um mesmo poço de visita de maisde quatro tubulações. Sua função é similar à do poço de visita, dele diferenciando-se por não serem visitáveis.

DIMENSIONAMENTO HIDRÁULICO DOS COMPONENTES� Ruas e Sarjetas

� A capacidade de descarga das sarjetas depende de sua declividade, rugosidadee forma.

� Se não houver vazão excessiva, o abaulamento das vias públicas faz com que� Se não houver vazão excessiva, o abaulamento das vias públicas faz com queas águas provenientes da precipitação escoem pelas sarjetas. O excesso de vazãoocasiona inundação das calçadas, e as velocidades altas podem até erodir opavimento.

� Pode-se calcular a capacidade de condução das ruas e sarjetas sob duashipóteses:

� Água escoando por toda a calha da rua: Admite-se que a declividadetransversal da via seja de 3% e que a altura da água na sarjeta seja de 15 cm.

� Água escoando somente pelas sarjetas: Admite-se que a declividade da viaseja também de 3%, porém com 10 cm de altura da água na sarjeta.


� A verificação da vazão máxima escoada pode ser calculada utilizando a equação de Manning:

onde:Q - vazão escoada;A - área da seção da sarjeta;Rh - raio hidráulico (Am/Pm), em m;i - declividade longitudinal da rua;n - coeficiente de Manning que, para concreto liso pode-se adotar 0,018.


� É importante que se atente para o fato de que, Q ≥ que a capacidade da sarjeta,é necessário que se utilizem as bocas-de-lobo para retirar o excesso de água.

Figura - Seção de Escoamento de uma sarjeta

� Uma vez calculada a capacidade teórica, multiplica-se o seu valor por um fatorde redução que leva em conta a possibilidade de obstrução da sarjeta de pequenadeclividade por sedimentos.


Tabela - Fatores de redução de escoamento das sarjetas ( DAEE/CETESB,1980 )

Figura - Diagrama de configurações de escoamento no pavimento e na sarjeta

DIMENSIONAMENTO HIDRÁULICO DOS COMPONENTES� RUAS E SARJETAS

� Quando existem galerias no cruzamento, as bocas-de-lobo, devem ser� Quando existem galerias no cruzamento, as bocas-de-lobo, devem sercolocadas e dimensionadas, de tal forma que as descargas excedentes sejamcompatíveis com as condições admissíveis de escoamento superficial nocruzamento e a jusante. A Figura a seguir ilustra as localizações típicas de bocas-de-lobo, para algumas configurações de cruzamentos.

Figura - Configurações típicas de cruzamentos em sistema de drenagem

DIMENSIONAMENTO HIDRÁULICO DOS COMPONENTES� Capacidade da sarjeta

� A Figura a seguir ilustra como numa rua, com inclinação transversal, acapacidade da sarjeta de maior elevação diminui, enquanto a da sarjeta mais baixapode diminuir ou não, dependendo do projeto da rua.pode diminuir ou não, dependendo do projeto da rua.

� Ao se calcular os volumes de escoamento em cada sarjeta, deve-se ter em contaque a sarjeta mais elevada pode encher rapidamente devido a sua localização nolado da rua que estará recebendo a contribuição das áreas adjacentes, assim,deve-se utilizar a geométria real do escoamento, tanto na seção transversal comodas declividades resultantes nos trechos de sarjeta junto aos cruzamentos..

� Esse fato, juntamente com a redução da capacidade da sarjeta, fará com quesua capacidade admissível seja rapidamente excedida. Nessas condições, oescoamento ultrapassará a crista da rua e juntar-se-á ao da sarjeta oposta. Emruas secundárias isto é aceitável. No entanto, em ruas de maior importância, ainterferência com o tráfego devido ao escoamento da água sobre as faixas derolamento é inaceitável.

Figura - Características típicas de cruzamento de uma rua secundária com umarua principal.

DIMENSIONAMENTO HIDRÁULICO DOS COMPONENTES� Capacidade da sarjeta

� Em ruas secundárias, onde esta interferência no tráfego é aceitável, acapacidade da sarjeta pode ser tal que o escoamento excedente da sarjeta decapacidade da sarjeta pode ser tal que o escoamento excedente da sarjeta demaior elevação extravase para a sarjeta mais baixa. Desse modo, ambas assarjetas podem ser utilizadas em sua plena capacidade.

� Para evitar que pequenas descargas, tais como as de rega de jardins ou delavagem de pisos externos de residências, atravessem as faixas de tráfego, énecessário prever uma capacidade adequada para a sarjeta de maior elevação. Emgeral, é suficiente que a crista seja mantida dentro dos limites de um quarto dalargura da rua, como mostrado na seção B-B da Figura.

DIMENSIONAMENTO HIDRÁULICO DOS COMPONENTES

� Capacidade de escoamento da rua para a chuva inicial de projeto

� A determinação da capacidade de escoamento da rua, para a chuva inicial deprojeto, deve ser baseada em duas considerações:projeto, deve ser baseada em duas considerações:

� Verificação da capacidade teórica de escoamento, baseada na inundaçãomáxima do pavimento;

� Ajuste às condições reais, baseado na aplicação de um fator de redução na capacidade de escoamento por obtenção de descarga aduzível.


� a) Inundação do pavimento

� A inundação do pavimento, para a chuva inicial, deverá ser limitada de acordocom as indicações da Tabela a seguir.com as indicações da Tabela a seguir.

� O sistema de galerias deverá iniciar-se no ponto onde é atingida a capacidadeadmissível de escoamento na rua, e deverá ser projetado com base na chuvainicial de projeto.


Tabela - Uso permitido de ruas para escoamento de descargas da chuva inicial de projeto, em termos de inundação do pavimento

DIMENSIONAMENTO HIDRÁULICO DOS COMPONENTES� b) Cálculo da capacidade teórica

� A capacidade teórica de descarga das sarjetas pode ser computada, usando-se afórmula de Manning modificada por IZZARD, ou seja:

� onde:Q = é a descarga em m3/s;z = é o inverso da declividade transversal;i = é a declividade longitudinal;y = é a profundidade junto à linha de fundo, em m;n = é o coeficiente de rugosidade.

�O nomograma da Figura a seguir, para escoamento em sarjetas triangulares,pode ser utilizado para possíveis configurações de sarjeta e inclusive de sarjetões.

� Para simplificar os cálculos, podem ser elaborados gráficos para condiçõesespecíficas de ruas. O coeficiente adotado na maioria dos casos é n=0,016.

Figura - Escoamento em regime uniforme nas sarjetas triangulares.

DIMENSIONAMENTO HIDRÁULICO DOS COMPONENTES� c) Descarga admissível na sarjeta

� Ela deve ser calculada multiplicando-se a capacidade teórica pelo fator deredução correspondente, apresentado anteriormente, ou obtido da Figura a seguir.

� Esse fator de redução tem por objetivo levar em conta:

� a menor capacidade efetiva de descarga das sarjetas de pequenadeclividade, devido às maiores possibilidades de sua obstrução por materialsedimentável;

� levar em conta os riscos para os pedestres, no caso de sarjetas com grandeinclinação, em virtude das velocidades de escoamento elevadas.

Figura - Fator de redução da capacidade de escoamento da sarjeta.

� Aplicar o fator de redução da capacidade teórica de acordo com a declividade,para obter a capacidade admissível da sarjeta

DIMENSIONAMENTO HIDRÁULICO DOS COMPONENTES� EXEMPLOS E EXERCICIOS

Exemplo: Capacidade de escoamento da sarjeta

Dados:

- Guia vertical de 15 cm;- Sarjeta de 60 cm de largura por 5 cm de profundidade;- Declividade transversal do pavimento de 2%;- Largura da rua de 11 m, de guia a guia;- Distância da guia mais alta à crista: 1/4 da largura da rua, e desnível transversal de11,0 cm;- Rua principal;-Greide da rua = 3,5%.- n=0,016

-Determinar a capacidade admissível para cada sarjeta.- Admitir lagura da faixa de rolamento igual a 3,05 m.

DIMENSIONAMENTO HIDRÁULICO DOS COMPONENTES� EXEMPLOS E EXERCICIOS

Exemplo: Capacidade de escoamento da sarjeta

PASSO 1: Determinar a inundação admissível do pavimento.

� Da Tabela verifica-se que uma faixa precisa permanecer livre.

DIMENSIONAMENTO HIDRÁULICO DOS COMPONENTES� EXEMPLOS E EXERCICIOSExemplo: Capacidade de escoamento da sarjeta

PASSO 2: Calcular a capacidade teórica para cada sarjeta.

DIMENSIONAMENTO HIDRÁULICO DOS COMPONENTES� EXEMPLOS E EXERCICIOSExemplo: Capacidade de escoamento da sarjeta

PASSO 3: Calcular as capacidades admissíveis das sarjetas:

DIMENSIONAMENTO HIDRÁULICO DOS COMPONENTES� Bocas-de-lobo� São elementos colocados nas sarjetas com a finalidade de captar as águasveiculadas por elas. Além de conduzir as águas até as galerias ou tubulaçõessubterrâneas que as levarão até os rios.

� Sua localização deve respeitar o critério de eficiência na condução das vazões� Sua localização deve respeitar o critério de eficiência na condução das vazõessuperficiais para as galerias.

� Basicamente existem 3 tipos de bocas-de-lobo (ver Figura a seguir):1 ) Simples; 2 ) Com grelha; 3 ) Combinada;

� Todos estes tipos podem ainda ser utilizadas com ou sem depressão, no meio dasarjeta ou nos pontos baixos das mesmas.

� Pontos Intermediários das sarjetas: localizam-se em trechos contínuos ede declividade constante. A entrada das águas pluviais ocorre apenas por umaextremidade;� Pontos Baixos das sarjetas: pontos de mudança de declividade da rua oujunto a curvatura das guias no cruzamento das ruas. A entrada das águaspluviais ocorre pelas duas extremidades.

DIMENSIONAMENTO HIDRÁULICO DOS COMPONENTES� Bocas-de-lobo

Figura - Tipos de bocas-de-lobo


� Boca-de-lobo simples: constituída de uma abertura vertical no meio-fiodenominada guia-chapéu, através da qual se permite a entrada da água pluvial queescoa 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 nasarjeta junto à face do meio-fio, a capacidade de esgotamento da boca-de-loboserá 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 utilizada em sarjetas comdeclividades longitudinais acentuadas.


� Boca-de-lobo com grelha: possui, uma abertura coberta com barras metálicaslongitudinais ou transversais formando grelhas.

� As grelhas podem ser longitudinais ou transversais, segundo estejam localizadas� As grelhas podem ser longitudinais ou transversais, segundo estejam localizadasparalela ou perpendicularmente em relação à direção do escoamento.

� A principal desvantagem das grelhas é a sua obstrução com detritostransportados pelas enxurradas, acarretando redução substancial em suacapacidade de esgotamento.

� Numerosas experiências têm mostrado que as grelhas constituídas debarras longitudinais são mais eficientes e menos sujeitas às obstruções doque aquelas transversais.


� Boca-de-lobo combinada: é uma associação entre a boca-de-lobo simples e agrelha, funcionando como um conjunto único.

� Localiza-se em pontos intermediários das sarjetas ou em pontos baixos, sendo� Localiza-se em pontos intermediários das sarjetas ou em pontos baixos, sendoque normalmente a grelha é instalada defronte a abertura do meio-fio, podendotambém ser colocada a montante ou a jusante.

� Ensaios de laboratório revelaram que na boca-de-lobo combinada, enquanto nãohouver obstrução da grelha, a abertura no meio-fio pouco influi em sua capacidade.

� Quando ocorre qualquer obstrução, porém, essa abertura torna-se importantepara o funcionamento da boca-de-lobo. Se a grelha for colocada a jusante daabertura, obtém-se melhores resultados.


� Boca-de-lobo simples em ponto baixo de sarjeta: Segundo ensaios realizadosno laboratório de hidráulica do "Bureau of Public Roads", a boca-de-lobo simplespode funcionar basicamente sob duas condições de escoamento:

� Escoamento com superfície livre, no qual a boca-de-lobo funciona como umvertedor;

� Escoamento afogado, no qual a boca-de-lobo funciona como orifício.

� Para a determinação da capacidade de esgotamento da boca-de-lobo simplesem pontos baixos das sarjetas, pode ser utilizado o nomograma da Figura a seguir.Trata-se de uma adaptação baseada em resultados obtidos pelo Bureau of PublicRoads.

� Pode ser utilizado tanto para o escoamento como superfície livre quantopara o escoamento afogado.

Figura: Capacidade de esgotamento de BLsimples (pontos baixos das sarjetas).


� Bocas-de-lobo Simples em pontos Baixos das Sarjetas

� A água, ao se acumular sobre a boca-de-lobo com entrada pela guia, gera uma

� O nomograma da Figura anterior foi construído sobre as seguintes hipóteses:

� A água, ao se acumular sobre a boca-de-lobo com entrada pela guia, gera umalâmina d'água mais fina que a altura da abertura no meio-fio (y/h ≤ 1), fazendo comque a abertura se comporte como um vertedouro de seção retangular, cujacapacidade de engolimento é:

� onde:Q – Vazão máxima esgotada, em m3/s;y - Altura da lâmina d'água próxima à abertura da guia, em metros; eL - Comprimento da soleira, em metros.


� Se a altura da água superar o dobro da abertura no meio-fio (y/h ≥ 2), supõe-seque a boca-de-lobo funciona como orifício e a vazão é calculada pela seguinteexpressão:

� Bocas-de-lobo Simples em pontos Baixos das Sarjetas

expressão:

� onde: Q - Vazão, em m3/s;h é a altura do meio-fio, em metros;y - Altura da lâmina d'água próxima à abertura da guia, em metros; eL - Comprimento da soleira, em metros.

A opção por uma ou outra fórmula para h < y < 2h, fica a critério do projetista.


� Para a determinação da capacidade de esgotamento da boca-de-lobo simplesem "pontos intermediários das sarjetas" pode ser usada a seguinte equação, obtidaatravés de pesquisas desenvolvidas pela Universidade John Hopkins:

� Bocas-de-lobo Simples em pontos Intermediários das Sarjetas

através de pesquisas desenvolvidas pela Universidade John Hopkins:

� onde: Q - Vazão, em m3/s;g = aceleração da gravidade, em m/s2;C = constante; igual a zero para boca-de-lobo sem depressão;y = altura do fluxo na sarjeta imediatamente antes da boca-de-lobo; igual a y0

para a boca-de-lobo sem depressão;y0 = profundidade da lâmina d'água na sarjeta, em m;K = função do ângulo Ø, de acordo com a tabela abaixo:



Tabela - K em função do ângulo θ

Tg θ K

� A equação anterior assume a forma seguinte para boca de lobo sem depressão:

Tg θ K

12 0,23

24 0,20

48 0,20



Figura - Seção na entrada de boca-de-lobo

� A equação anterior está representada na Figura a seguir e o valor de y éaquele apresentado no item referente ao dimensionamento de sarjetas.

Figura: Capacidade de esgotamento bocas-de-lobosimples (pontos intermediários das sarjetas)


� O dimensionamento desse tipo de sajeta pode ser feito baseado nasexperiências efetuadas pelo United States Corps of Engineers (Hidraulic LaboratoryReport nº 54);

� Bocas-de-lobo com grelha em pontos Baixos das Sarjetas

Report nº 54);

� Essas experiências permitiram constatar que a grelha tem um funcionamentoanálogo ao de um vertedor de soleira livre, para profundidades de lâmina d´águade até 12 cm.

� A grelha passa a funcionar como orifício somente quando a lâmina d'água forsuperior a 42 cm e entre 12 e 42 cm o funcionamento é indefinido.

� A Figura ao lado reúne as duascondições acima e os gráficosfornecidos representam as seguintesequações:

Figura - Capacidade de esgotamento(grelhas localizadas em pontosbaixos das sarjetas).

� Os resultados obtidos através donomograma da Figura são valoresteóricos, portanto, devem sermultiplicados por coeficientes deredução tabelados



� Para lâminas d'água de profundidade inferior a 12 cm essas bocas-de-lobofuncionam como um vertedouro de soleira livre, cuja equação é:

� onde:Q - Vazão, em m3/s;y - Altura da lâmina d'água na sarjeta sobre a grelha, em metros; eP - Perímetro do orifício, em metros.

Quando um dos lados da grelha for adjacente ao meio-fio, o comprimento deste lado não deve ser computado no cálculo do valor de P.



� Se a profundidade da lâmina for maior que 42 cm, a vazão deve ser calculadapor:

� onde:Q - Vazão, em m3/s;y - Altura da lâmina d'água na sarjeta sobre a grelha, em metros; eA - Área útil, em m2, ou seja, as áreas das grades devem ser excluídas.

Como no caso anterior, o funcionamento é indefinido e o projetista deve se encarregar do critério a ser adotado para 12 cm < y < 42 cm.


� Bocas-de-lobo com grelha

� Segundo o Manual de DrenagemUrbana de Denver, estudos daUniversidade John HopkinsUniversidade John Hopkinsadmitem o funcionamento dagrelha como orifício a partir de 7,5cm, e recomenda a utilização dográfico da Figura ao lado para odimensionamento.

Figura - Capacidade de escoamento (grelhas localizadas em pontos baixos das sarjetas)



� A diferença entre os resultados obtidos através dos dois métodos decorre decritérios diferentes adotados na escolha do coeficiente de descarga pelos orifícios.critérios diferentes adotados na escolha do coeficiente de descarga pelos orifícios.

� A seleção de um ou outro método de dimensionamento ficará a critério doprojetista.

� Para bocas-de-lobo combinadas, segundo a Universidade John Hopkins, acapacidade teórica de esgotamento é, aproximadamente, igual ao somatóriodas vazões isoladas da grelha e da abertura no meio-fio.


� Bocas-de-lobo com grelha em pontos intermediários das Sarjetas

� A Figura a seguir mostra um esquema geral da grelha. Na seção BB da figura,está assinalada a profundidade y’ que é facilmente calculada uma vez conhecidoy0, calculado para sarjetas.

Figura - Esquema geral de grelha

DIMENSIONAMENTO HIDRÁULICO DOS COMPONENTES� Bocas-de-lobo com grelha em pontos intermediários das Sarjetas

� A importância da profundidade y‘:

� Se considerarmos que a parcela d'água na sarjeta ao longo da largura W dagrelha irá escoar longitudinalmente para seu interior, então a parcela restante, comgrelha irá escoar longitudinalmente para seu interior, então a parcela restante, comlamina de largura (T - W) e profundidade y', escoará lateralmente em direção àgrelha como se fosse uma boca-de-lobo simples.

� Para que toda essa água seja esgotada longitudinalmente e lateralmente,conforme mostra a Figura anterior, a grelha deverá possuir um comprimentomínimo L', calculado a partir da fórmula empírica seguinte:

Onde,



� Se for adotado um valor de L menor que L' haverá um excesso de água q2 que� Se for adotado um valor de L menor que L' haverá um excesso de água q quenão será esgotado pela grelha e deve ser calculado por:



� Por outro lado, o comprimento da grelha deverá ser maior ou igual a L para quetodo o escoamento longitudinal na sarjeta dentro da faixa W da grelha sejaesgotado. Se L for menor que L0, as águas pluviais não esgotadas ultrapassam asesgotado. Se L for menor que L0, as águas pluviais não esgotadas ultrapassam asgrelhas. O valor de Lo é calculado por:

� O fator m é uma constante que depende da configuração da grelha e os seusvalores são tabelados em função do tipo da boca-de-lobo.



Tabela - Valores do fator m

DIMENSIONAMENTO HIDRÁULICO DOS COMPONENTES� Bocas-de-lobo com grelha em pontos intermediários das Sarjetas

� Em condições normais, as grelhas devem ser dimensionadas tal que L ≥ Lo.

� Se, por algum motivo, L<Lo, a vazão que ultrapassa a grelha pode ser calculadapor:por:

� Assim sendo, a vazão total que ultrapassa a grelha é calculada por;

� Finalmente, a vazão esgotada pela grelha será;


Símbolos empregados na formulação matemática:

y' = profundidade da lâmina d’água junto à borda externa da grelha, em m;yo = profundidade da lâmina d´água na sarjeta, em m;yo = profundidade da lâmina d´água na sarjeta, em m;W = largura da grelha, em m;T = largura da seção molhada de escoamento, em m;L' = comprimento da grelha necessário para interceptar, lateralmente, toda a água queescoa fora da grelha q2, em m;Vo = velocidade média de escoamento nas sarjetas, em m/s = Qo/Ao

Qo = vazão que escoa na sarjeta, em m3/s;Ao = área da seção transversal de escoamento da sarjeta, em m2;Ø' = ângulo formado entre o plano da superfície do pavimento e o plano vertical nagrelha (tgØ'=1/i);i = declividade transversal do pavimento da pista de rolamento;


Símbolos empregados na formulação matemática:

g = aceleração da gravidade, em m/s2;Ø' = ângulo formado entre o plano da sarjeta e o plano vertical;Ø' = ângulo formado entre o plano da sarjeta e o plano vertical;L = comprimento da grelha, em m;Qo = vazão que escoa lateralmente à grelha, em m3/s;Lo = comprimento da grelha necessário para captar toda a água que escoa sobre agrelha, em m;q = vazão total não esgotada pela boca-de-lobo, em m3/s;Q = vazão esgotada pela boca-de-lobo, em m3/s;t = espessura das barras longitudinais das grelhas, em m;e = espaçamento entre as barras longitudinais das grelhas, em m.


� Bocas-de-lobo

Figura - Bocas-de-lobo.

DIMENSIONAMENTO HIDRÁULICO DOS COMPONENTES� Eficiência de uma Boca-de-Lobo

� Como a capacidade de esgotamento das bocas de lobo é menor que a calculadadevido a fatores como a obstrução causada por detritos, irregularidades nospavimentos das ruas junto às sarjetas e ao alinhamento real. Na Tabela abaixo sãopavimentos das ruas junto às sarjetas e ao alinhamento real. Na Tabela abaixo sãopropostos alguns coeficientes para estimar esta redução ( DAEE/ CETESB,1980 ).

DIMENSIONAMENTO DAS BOCAS DE LOBO� BOCA-DE-LOBO SIMPLES

� Sem Depressão

� k e kc=c são valores adimensionais que dependem das característicasgeométricas da sarjeta em relação à depressão;�g: aceleração da gravidade, admitida g = 9,81 m s2.

� a = 0�Kc = c =0�Tgθ = tgθ0


� Sem Depressão


� Sem Depressão

Onde: Q:L é a capacidade da boca-de-lobo (m3 s-1m) calculada a partir de Izzardconsiderando-se g=9,81 m/s2

Q: vazão absorvida pela boca-de-lobo (m3 s-1)Q0: vazão da sarjeta à montante (m3 s-1)I: declividade longitudinal (m/m)n: rugosidade da sarjetaq = Q0 – Q : vazão que ultrapassa a boca-de-lobo (m3 s-1)


� Sem Depressão

� EXEMPLOS DE CÁLCULO

Dados:Q0 = 60 l/sI = 3% (0,03 m/m)n = 0,015tg θ= 12

Determinar:a) L para Q = 0,9Q0

b) Q para L = 2,10 m

c) Valor da vazão q que passa pela boca-de-lobo

� Exemplo 1


Majora-se a vazão Q0 para compensar a redução de 80% (Tabelado) dacapacidade da boca-de-lobo

� Solução:

capacidade da boca-de-lobo

Assim:Q0 = 60/0,8 = 75 l/s


� Solução:


� Solução:

para o caso b: q = 75 – 37,8 = 37,2 l/s


� Sem Depressão

� Exemplo 2

Dados:Q0 = 28 l/sI = 3% (0,03 m/m)n = 0,016tg θ= 24

Determinar:

a) L para 100%;

b) L para 90%, e;

c) L para 80% de esgotamento


Majora-se a vazão Q0 para compensar a redução de 80% (Tabelado) dacapacidade da boca-de-lobo

� Solução:

capacidade da boca-de-lobo

Assim:Q0 = 28/0,8 = 35 l/s


a) para 100% de esgotamento Q0 = 35 l/s

� Solução:

b) para 90% de esgotamento Q0 = 31,5 l/s

c) para 80% de esgotamento Q0 = 28 l/s


� Com Depressão

� Com Depressão


� Com Depressão

� k e kc = c são valores adimensionais que dependem das característicasgeométricas da sarjeta em relação à depressão;�g: aceleração da gravidade, admitida g = 9,81 m s2.

� Ressalta-se, neste caso, deve-se calcular o kc = c


� Cálculo de Kc


� Com Depressão

� a ǂ 0�L1 = 10 a

�w = 8 a

�K = 0,23


� Com Depressão

� Exemplo 3

Dados:Q0 = 56 l/sI = 2,25% (0,0225 m/m)n = 0,015tg θ0 = 12

Determinar:

a) L para que se obtenha eficiência máxima na capacidade de engolimento Q

da boca-de-lobo.


Majora-se a vazão Q0 para compensar a redução de 80%(Tabelado) da capacidade da boca-de-lobo

� Solução:

Assim:Q0 = 56/0,8 = 70 l/s

Adotou-se: a = 7,5 cm

DIMENSIONAMENTO DAS BOCAS DE LOBO� BOCA-DE-LOBO SIMPLES (com depressão)

� Cálculo de y e y0

� Solução:

Izzard:

� Como y = y0 + a

� Como y = 8,9 + 7,5 = 16,4 cm


� Cálculo da Energia E� Solução:

Izzard:Izzard:


� Cálculo do número de Froude F� Solução:


� Cálculo da vazão de engolimento Q da boca-de-lobo� Solução:

� Fixadas as características geométricas e físicas, pode-se expressar a vazão Q� Fixadas as características geométricas e físicas, pode-se expressar a vazão Qcomo função direta de L

� Cálculo de M



� Cálculo de Kc



� Cálculo de Q:L� Cálculo de Q:L



� Cálculo de Q:L� Cálculo de Q:L

� A tabela ao lado apresentavalores de Q em função de Lobtidos da expressão a partir dovalor L = 1,0 m

� A dimensão mais adequada para avazão de montante (70 l/s) (100% deeficiência) e considerando um fator deredução de 80% será L= 60 cm.

DIMENSIONAMENTO DAS BOCAS DE LOBO� BOCA-DE-LOBO COM GRELHA

Figura: Boca-de-Lobo com Grelha – Características do Escoamento


Figura: Boca-de-Lobo Combinada(Características Dimensionais)


� A eficiência de drenagem de uma Boca-de-Lobo com Grelha depende das

características do escoamento, conforme mostrado na Figura anterior.Fundamentalmente, os fatores predominantes são :Fundamentalmente, os fatores predominantes são :

a) O comprimento L0, que corresponde ao menor comprimento para que todo o

escoamento que passa sobre a grelha seja captado;

b) O comprimento L’, que corresponde ao menor comprimento para que todo

o escoamento que passa por fora da grelha seja captado;

c) A largura da grelha w deve ser inferior a 2/3 de w0 (faixa de inundação).

� Se L atender as condições estabelecidas nas alíneas a e b a área Lw da grelha

deve atender à relação:

Ou


� Ou, de outra forma, para se determinar w para captar toda a água que passe por

fora e sobre a grelha, atribuindo-se previamente um valor para L, w pode ser calculadopela expressão:pela expressão:

� Na Figura a seguir estão esquematizadas possibilidades de disposição da grelhapara que se obtenha eficiência máxima de captação.

� Sendo


� Pode-se trabalhar com a área da grelha, variando o comprimento ou a largura(como mostrado na Figura), porém, experiências práticas demonstram que grelhascom maior comprimento (L) são mais eficientes que as mais curtas (maior w).

Figura: Características dimensionais: grelha para captar toda a água de montante


� A vazão máxima admissível em função das características da sarjeta e da grelha, será:

Onde m foi obtido experimentalmente (Quadro abaixo).


� Para Bocas-de-Lobo com Grelha recomenda-se o emprego de depressão. Dada� Para Bocas-de-Lobo com Grelha recomenda-se o emprego de depressão. Dadaa sua maior eficiência foi o único tipo ensaiado pela Universidade Johns Hopkins.

� O Fluxograma a seguir fornece um panorama geral para o dimensionamento deBocas-de-Lobo com Grelha considerando as possibilidades de eficiência máximaou não.


� Exemplo 5Dados:

L = 0,90 m

Grelha com barras longitudinaisGrelha com barras longitudinais

I = 1% (0,01 m/m)

n = 0,015

tan θ0 = 12

Determinar: a) a vazão máxima admissível


� Exemplo 5

� A vazão máxima a montante corresponderia a uma lâmina d’água de 12,73 cm.� A vazão máxima a montante corresponderia a uma lâmina d’água de 12,73 cm.Entretanto, esta altura poderá ser limitada pela velocidade máxima de projeto dasarjeta ou pela faixa máxima de inundação admissível para o projeto.

� Nesses casos, eventualmente, o valor L pode ser reduzido quando o limite deprojeto da sarjeta for inferior ao y0 calculado para a vazão máxima admissível daboca-de-lobo.


� Exemplo 6 Dados: Q0 = 28,30 l/s

I = 4%

n = 0,020

tan θ = 12� Sem depressão

tan θ0 = 12

w = 46 cm

� Sem depressão

� Determinar L para captar toda a vazão a montante da boca-de-lobo

� Passo 1:

� Adotando um Fator de Redução (Tabelado) de FR=0,50. � Majorando-se Q0= 28,30/0.5 tem-se Q0 = 56,60 l/s


� Exemplo 6

� Cálculo de w0


� Exemplo 6

� Cálculo de L’ (Verificar se L absorve a água que passa fora da Grelha L ≥ L' )

tem-se:


� Exemplo 6

� Como

� e


� Exemplo 6

� Cálculo de L0: Verificar se L absorve a água que passa sobre da Grelha L ≥ L0

� a) Só barras longitudinais m=4 (Tabelado)


� Exemplo 6

� Cálculo de L0: Verificar se L absorve a água que passa sobre da Grelha L ≥ L0

� b) Algumas barras transversais m=8 (Tabelado)

DIMENSIONAMENTO DE GALERIAS

� CONSIDERAÇÕES:

� O tempo de concentração inicial ou tempo de entrada nos poços de início de rede, e há vários deles em um mesmo projeto, será tomado, aqui, como 5 minutos rede, e há vários deles em um mesmo projeto, será tomado, aqui, como 5 minutos para áreas urbanizadas.

� O remanso deverá ser levado em conta para áreas baixas, principalmente paraaquelas próximas ao deságüe da tubulação, e que possivelmente seriam afetadaspela variação do nível de algum curso de água de ordem superior.


� CONSIDERAÇÕES:

� Do ponto de vista de projeto, há a recomendação para se aplicar dois métodospara estimar a vazão de projeto, em função do tamanho da área drenada:para estimar a vazão de projeto, em função do tamanho da área drenada:

� método racional para áreas até 2 km²;

� método Hidrograma Unitário para áreas maiores que 2 km²;

Fluxograma com as etapas de

dimensionamento dimensionamento de galerias deáguas pluviais


� EXEMPLO DE PROJETO DE GALERIAS:

� DADOS BÁSICOS:

� Mapa da área a ser drenada (Figura a seguir)� Mapa da área a ser drenada (Figura a seguir)

� o mapa da bacia de drenagem a qual a área pertence não é apresentado.Admiti-se que os estudos da região onde se situa a bacia tenham sidoscuidadosamente analisados;

� Nível dágua do canal coletor (Macrodrenagem) no ponto de lançamentorevelam a cota de 752,50 m, correspondente ao periodo de retorno de 5 anos;

� Dados geotécnicos revelaram a presença de argila arenosa com medianacapacidade de infiltração. Lençol freatico situado abaixo das galerias.


� EXEMPLO DE PROJETO DE GALERIAS:

� ANÁLISE DA ÁREA:

� Delimitação do contorno da bacia; (Figura a seguir)

� Determinação do coeficiente de escoamento� Áreas residenciais: C=0,5; (Período de retorno (Tr) = 2 anos)� Áreas comerciais, incluindo escola: C=0,9 (Tr = 5 anos);

� Curvas de nível cotadas, além da locação das ruas e avenidas (Figuraanterior);

� Dimensionamento da rede de galerias situadas nas avenidas A e X;

� Delimitação das sub-bacias para o dimensionamento das galerias dasreferidas avenidas; (Figura a seguir)

� Nesse caso o cruzamento de cada rua será analisado em termos deescoamento superficial e capacidade de escoamento das sarjetas.

PV1

PV2

PV3

PV4PV5PV6

DIMENSIONAMENTO DE GALERIAS� O PASSO-A-PASSO DOS CÁLCULOS:

� LEVANTAMENTO DE DADOS DOS PONTOS DE ANÁLISE:

PONTO COTA (m) DISTÂNCIAS (m) I rua (%)

X 778,03 0,0 ----

D 777,40 125 0,5

PV 6 773,10 105 4,0

PV 5 767,30 100 5,8

PV 4 763,00 109 3,9

PV 3 762,80 112 0,15

PV 2 759,60 107 3,0

PV 1 755,50 92 4,4

LANC 752,50 12 ----


� TRECHO X-D:

� Cáculos efetuados de montante para jusante, ao longo das Avenidas A e X;

� Observação: o procedimento de lançar a rede de galerias ao longo das� Observação: o procedimento de lançar a rede de galerias ao longo dasavenidas faz com que a proteção das mesmas sejam priorizadas;

� Primeiro ponto de análise: Cruzamento Rua D e Avenida X (Ponto X-D);

� Deseja-se determinar o tempo de concentração para as sub-bacias 1 e 2para que se possa aplicar uma chuva cuja duração seja igual ao tempo deconcentraçã no ponto considerado;;

� O tempo de concentração relativo ao ponto X-D possui duas parcelas:

� tes é tempo de escoamento superficial (Figura a seguir);� tps é o tempo de escoamento pela sarjeta.


� TRECHO X-D:

� O tempo de escoamento superficial será obtido a partir dos seguintes dadosobtidos da planta:

� L= 30 m (referente a sub-bacia 1);� i= 1% (valor aproximado, referente a sub-bacia 1);� C= 0,50 (referente a área residencial)

obtidos da planta:

Tes= 11 min


� TRECHO X-D:

� O tempo de escoamento pela sarjeta é determinado com base no gabaritoda seção transversal das avenidas, conforme Figura a seguir.

� Para este exemplo, no caso das Avenidas A e X deseja-se preservar umafaixa de transito livre de 3,40 m de largura.

da seção transversal das avenidas, conforme Figura a seguir.


� TRECHO X-D:

� A capacidade de escoamento pode ser calculada por:

� Q = Q1 – Q2 + Q3� n= 0,016�Y= 0,123� Z1= 20�Y’= 0,083 m�Z2= 66,67

� Observe que a equação acima permite o càlculo para qualquer declividadedas avenidas.


� TRECHO X-D:

� Assim:

� Q = 3,16 * 0,70 * (0,005)1/2

� i= 5%� F= 0,70

� Q = 156 l/s

� Este é o valor da descarga máxima permitida em cada sarjeta daavenida no trecho X-D.


� TRECHO X-D:

�Cálculo do tempo de percurso na sarjeta no trecho:

� Deve-se determinar a velocidade, que por sua vez depende da vazão;

� n = 0,016

� Deve-se determinar a velocidade, que por sua vez depende da vazão;

� Como a vazão é desconhecida até o momento. Admiti-se uma altura media,junto ao meio-fio, para o escoamento de água no trecho;� y = 7,5 cm (arbitrado)

� i = 0,5%

� V= 0,58 m/s


� TRECHO X-D:

�Com o valor da velocidade calcula-se o tempo de percurso na sarjeta:

� O tempo de concentração no ponto XD será:

� comprimento da sarjeta = 125 m (Extraído do mapa)

� Tps = 125/(0,58*60)

� Tps = 3,6 min.

� TXDc = 11+3,6 = 14,6 min.

� Tps = ds/(V*60), ds = distância percorrida pelo escoamento na sarjeta.


� TRECHO X-D:

�Com o valor de tc em XD e o período de retorno (Tr), determina-se aintensidade de chuva utilizando a equação de chuva a seguir;intensidade de chuva utilizando a equação de chuva a seguir;

� Considerações: Tr = 2 anos (área residencial); td = tc = 14,6 min

� Essa equação permitirá calcular a intensidade de chuva que cairá sobre assub-bacias (1) e (2) provocando um caudal que escoará sobre a sarjeta até poponto considerado.

� I = 1,72 mm/min


� TRECHO X-D:

�A vazão referente às sub-bacias (1) e (2) será de:

� Considerações: Como pode-se observar a vazão de 120 l/s é inferior acapacidade de escoamento da sarjeta (156 l/s);

� Q = 120 l/s

� Vale lembrar que a maior parcela escoa pelo lado direito da avenidaproveniente da sub-bacia (1) e equivale a 66 l/s.� O valor de Y para 66 l/s (por tentativa e erro) é 8,5 cm e V= 0,63 m/s

� Poder-se-ia calcular o novo valor de Tc, mas afetaria pouco as vazões.


� TRECHO X-C:

�A sequencia de calculos é a mesma:

� Deseja-se calcular Tc em XC para aplicar uma chuva com esta duração

� Considerando, novamente, Y = 7,5 cm

� Deseja-se calcular Tc em XC para aplicar uma chuva com esta duraçãosobre as sub-bacias 1, 2, 3 e 4 e verificar as condições de escoamento sobre asarjeta. Assim:

� i = 4,0% (Extraído do mapa)

� TXCc = 14,6 + 1,0 = 15,6 min.

� TXCc = 14,6 + tps (min)

� Tps = 105/(1,65*60), ds = 105 m

� Tps = 1,0 min


� TRECHO X-C:

�Com o valor de tc em XC e o período de retorno (Tr), determina-se aintensidade de chuva utilizando a equação de chuva a seguir;intensidade de chuva utilizando a equação de chuva a seguir;

� Considerações: Tr = 2 anos (área residencial); td = tc = 15,6 min

� Essa equação permitirá calcular a intensidade de chuva que cairá sobre assub-bacias (1), (2), (3) e (4) provocando um caudal que escoará sobre asarjeta até po ponto considerado.

� I = 1,67 mm/min


� TRECHO X-C:

�A vazão referente às sub-bacias (1), (2), (3) e (4) será de:

� Capacidade da sarjeta no trecho:� I = 4%�F = 0,44 (Abaco)

� Q = 223 l/s (dos dois lados da avenida)

� Qadm se refere a um lado da avenida somente.


� TRECHO X-B: (PV6-PV5)

�Apesar da capacidade admissível da sarjeta continuar sendo superior adescarga total verificada no trecho, inicia-se o sistema de galerias devidodescarga total verificada no trecho, inicia-se o sistema de galerias devidoa existência de um hospital (Ver mapa).

� No PV6 serão captadas as descargas provenientes das sub-bacias 1, 2, 3 e4. Para o dimensionamento preliminar deste trecho pode-se utilizar o ábaco aseguir, admitindo inicialmente para a galeria a mesma declividade da rua.

�O escoamento pelas galerias nesse trecho visa, basicamente, diminuir ainterferência da água da sarjeta sobre o trânsito de veículos e pedestres.

� Dados de entrada no ábaco:� Q = 223 l/s (Vazão de montante: Sub-bacias 1, 2, 3 e 4� I = 5,8% (declividade do trecho X-B, retirada do mapa)

Capacidade de condutos circulares operando em regime livre a plena seção



� Dados de saída do ábaco:� D = 300 mm

� Nesse caso, a capacidade de escoamento foi de 198 l/s, que é menor 223l/s que é vazão a ser escoada.

� O ábaco foi confeccionado para escoamento à seção plena, quando naverdade a máxima vazão ocorre para uma relação h/D = 0,93, isto é oconduto parcialmente cheio (Ver Figura a seguir).

� Vale ressaltar que:

� D = 300 mm� V = 2,8 m/s

� No ábaco n=0,015, porém para concreto prémoldado pode-se utilizarn=0,013;



� Outra forma de estimar o diâmetro do trecho é pela fórmula:

� D = 295 mm� Dcomercial = 300 mm� Considerando:

� n=0,013;� Q = 223 l/s� I = 5,8%

� O tempo de percurso nesse trecho de galeria será:

� tpg = 100/(2,8*60); dg = 100 m (Extraído do mapa)

� tpg = 0,6 min.


� TRECHO (PV5-PV4)

� As sub-bacias 6 e 7 escoarão pela sarjeta, mas de 1 a e pela galeria

� TPV5 = 15,6 + 0,6 = 16,2 min.

� D = 400 mm e V = 2,8 m/s (abaco)

� TPV5c = 15,6 + 0,6 = 16,2 min.

� I = 1, 64 mm/min. ; Tr = 2 anos

� Q chuva = 306 l/s

� irua = 3,9% (mapa)


� tpg = 0,7 min.



� Trecho da Escola: C=0,90 e Tr=5 anos;� Trecho da Escola: C=0,90 e Tr=5 anos;

� Observação: No PV3 serão captadas as águas provenientes das sub-bacias 8 e 9, bem como 10, 15, 16 e 17.

� Há, portanto, necessidade de se verificar a capacidade deescoamento da rua “Y”, bem como seu grau de inundação afim de sedecidir sobre a necessidade de um PV auxiliar na esquina das ruas“Y” e “B”, encaminhando-as por galerias ao PV3.



� Para as galerias no trecho PV4-PV3, tem-se:

� TPV4 = 16,2 + 0,7 = 16,9 min.

� D = 600 mm e V = 1,60 m/s (abaco)

� TPV4c = 16,2 + 0,7 = 16,9 min.

� I = 1, 89 mm/min. ; Tr = 5 anos

� Q chuva = 450 l/s; A=2,85 ha

� irua = 0,7% (mapa)


� tpg = 1,2 min.



� Já a vazão proveniente da rua “Y” será calculada com base notempo de concentraçao do PV3 (referente aos calculos das avenidas

� Com base no gabarito de ruas apresentado a seguir e, admitindo umainundação até a crista da rua, a capacidade de escoamento da mesma será:

tempo de concentraçao do PV3 (referente aos calculos das avenidas“A”e “X”), isto é 18,1 minutos. Assim:

� I = 1, 83 mm/min. ; Tr = 5 anos (região comercial)

� Q chuva = 166,67 * 0,50 * 1,83 * 3,19 =

� Q chuva = 486 l/s (Referente as áreas 10, 15, 16 e 17)


� TRECHO (Rua Y-PV3)

� Q = 4,20 * i(1/2) � Q = 4,20 * (0,039)(1/2)

� F = 0,45 � Qadm = 374 l/s

� Area LE = 0,29 * 3 = 0,87 ha� Area LD = 0,69 + 0,76 + 0,58 + 0,29 = 2,32 ha

� A vazão que escoa no lado direito da rua “Y” é superior ao do ladoesquerdo, pois:

� F = 0,45 � Qadm = 374 l/s

� Q LDchuva = 166,67 * 0,50 * 1,83 * 2,32 =

� Q LDchuva = 354 l/s


� TRECHO (Rua Y-PV3)

� Conclui-se que as águas provenientes da rua “Y” poderão sercaptadas junto ao PV3 não havendo a necessidade de galerias na ruacaptadas junto ao PV3 não havendo a necessidade de galerias na rua“Y”. Entretanto, as bocas de lobo deverão captar estas vazões sendoo grau de inundação da rua pronunciado.

� A criterio do projetista pode se ter no trecho YB – PV# uma galeriaauxiliar que captaria as águas provenientes da rua “Y”na esquina darua B encaminhando-as, portanto, através de galerias.



� Para as galerias no trecho PV3-PV2, tem-se:

� TPV3 = 18,1 min.

� D = 700 mm e V = 3,60 m/s (abaco)

� TPV3c = 18,1 min.

� I = 1, 83 mm/min. ; Tr = 5 anos

� Q chuva = 166,67 * 0,57 * 1,83 * 6,92 = 1203 l/s

� irua = 3,0 % (mapa)

� tpg = 107/(3,60*60); dg = 107 m (Extraído do mapa) � tpg = 0,5 min.

� C ponderado = 0,57

� TPV2c = 18,1 + 0,5 = 18,6 min.


� TRECHO (Rua Z-PV2)

� I = 1, 81 mm/min. ; Tr = 5 anos � A = 3,48 ha

� Q chuva = 166,67 * 0,57 * 1,81 * 3,48 = 525 l/s

� Q = 4,20 * i(1/2)

� A vazão que escoa no lado direito da rua “Y” é superior ao do ladoesquerdo, pois A LD = 2,23 ha, aproximadamente:

� Q = 4,20 * (0,013)(1/2)

� F = 0,80 � Qadm = 480*0,80 = 384 l/s

� Q LDchuva = 166,67 * 0,50 * 1,81 * 2,23 =

� Q LDchuva = 336 < 384 l/s => ok!

� Q chuva = 166,67 * 0,57 * 1,81 * 3,48 = 525 l/s

� i = 1,3%

COMPLETEM OS CÁLCULOS DO EXERCÍCIO !!!!!

DIMENSIONAMENTO DE GALERIAS� PROJETO HIDRÁULICO DO SISTEMA DE GALERIAS

� OBJETIVO DO PROJETO HIDRÁULICO:

� Obtenção de um sistema hidraulicamente bem balanceado;

� A galeria trabalhará, sempre que possível, a plena seção;

� O escoamento dar-se-a em regime permanente e uniforme;


� VERIFICAÇÃO DAS LINHAS DE ENERGIA:

� SEGUINTES SITUAÇÕES POSSÍVEIS:� a) LEM > LEJ� a) LEM > LEJ

� Caso a LEJ > LEM o fluxo será barrado junto ao PV ocorrendo remanso;

� b) LEM = LEJ� c) LEM < LEJ

� Nesse caso, a altura d’água no trecho de montante se elevará atéigualar as linhas de energia;

� A velocidade no trecho diminuirá provocando o assoreamento do trecho;

� Devem ser verificadas as linhas de energia no PV mantendo, sempreque possível, LEM > LEJ;

� Quando isso não ocorrer deverá ser introduzido no PV um degrau iguala LEJ-LEM.


� PROJETO HIDRÁULICO DO SISTEMA DE GALERIAS


� TRECHO PV6 – PV5

� a) Preencher, inicialmente, as colunas 1, 2 8,9, 10, 11 e 12 da planilha;

� Dados do trecho:

� Q = 223 l/s; I = 5,8%; D = 0,30 m, n = 0,013; l= 100 m




� TRECHO PV6 – PV5� TRECHO PV6 – PV5

� Pode-se, assim, calcular os valores de Ao, Ro, Vo e de Qo;

� No Ábaco os valores com índice (0) se referem a seção cheia;

� Qmax => y/D = 0,93 => Q/Q0 = 1,075 (7,5 % a mais)

� OBSERVAÇÃO:

� Vmax => Rmax = 0,83 => Q/Q0 = 1,0; V/V0= 1,14; R/R0 = 1,22

*** Para Vmax => Critério de máxima eficiência; Mais econômico





� Cálculo com dados do trecho:

� D = 300 mm;

� V0 = (1/n) * R0 2/3 * I ½ (Equação de Manning)

� A0 = π * D2 / 4 = π * (0,30)2 / 4 = 0,0707 m2

� R0 = D / 4 = 0,30 / 4 = 0,075 m

� V0 = (1/0,013) * (0,075)2/3 * 0,058 ½ = 3,29 m/s� Q0 = A0 * V0 = 0,0707 * 3,29 = 0,233 m3/s

� Q/Q0 = 223 / 233 = 0,96 (Dado de entrada do Ábaco)

� Figura: Elementos hidráulicos da seção circular.

y/D = 0,79V/Vo = 1,14




� Com os dados retirados do ábaco, tem-se:

� h = y = 0,79 * 0,30 = 0,24 m;

� Preenche-se as colunas 13, 14, 15, 16, 17 e 18 da planilha;

� V = 1,14 * 3,29 = 3,75 m/s

� V2/2g = 0,72 m



� TRECHO PV6 – PV5� Determinação das cotas da geratriz inferior e da linha de energia;� Determinação das cotas da geratriz inferior e da linha de energia;� No primeiro trecho a profundidade do PV6 depende do recobrimento mínimo(1,0 m) e da interferência da galeria com as demais tubulações enterradas:gás, eletricidade, telefone, água e esgoto.

� Para o exemplo foi considerada uma profundidade de 2,0 m.

� Preenche-se as colunas 3, 4, 5 e 6 da planilha;

� Cota da geratriz inferior do tubo (CF = cota de fundo)� CFJ6 = Cota do terreno – profundidade do PV6

� CFJ6 = 773,1 – 2,0 = 771,2 m

� LINHA DE ENERGIA (LE)� LEJ6 = CFJ6 + y + v2/2g = 771,10 + 0,24 + 0,72 = 772,06 m





� V0 = (1/n) * R0 2/3 * I ½ (Equação de Manning)

� A0 = π * D2 / 4 = π * (0,40)2 / 4 = 0,1257 m2

� R0 = D / 4 = 0,40 / 4 = 0,100 m

� V0 = (1/0,013) * (0,100)2/3 * 0,039 ½ = 3,27 m/s

� Q0 = A0 * V0 = 0,1257 * 3,27 = 0,411 m3/s


� Q = 306 l/s; I = 3,9 %; D = 0,40; n=0,013


y/D = 0,74V/V0 = 1,09





� h = y = 0,74 * 0,40 = 0,26 m;

� Preenche-se as colunas 13, 14, 15, 16, 17 e 18 da planilha;

� V = 1,09 * 3,27 = 3,56 m/s

� V2/2g = 0,65 m




� Torna-se necessário analisar o PV em termos de linha de energia.� Torna-se necessário analisar o PV5 em termos de linha de energia.� LEM > LEJ, caso contrário deve-se introduzir um degrau no PV cujovalor é LEJ – LEM. Assim, a cota de fundo do PV5 é:

� CFM5 = CFM6 – iL6-5

� LEM5 = CFM5 + y + V2/2g

� LEM5 = 765,30 + 0,24 + 0,72 = 766,26 m OU

� O cálculo da LE de jusante do PV admite que o PV5 tenha fundo plano,ou seja CFJ5 = CFM5 = 765,30 m

� LEJ5 = CFJ5 + y + v2/2g = 765,30 + 0,26 + 0,63 = 766,21 m

� CFM5 = 771,10 – (0,058*100) = 765,30 m

� LEM5 = LEJ6 – IL6-5 = 772,06 – 5,80 = 766,26 m




� Como LEM5 > LEJ5 em 5 cm não há necessidade de degrau no PV5;


� A0 = π * D2 / 4 = π * (0,60)2 / 4 = 0,2827 m2

� R0 = D / 4 = 0,60 / 4 = 0,150 m

� V0 = (1/0,013) * (0,150)2/3 * 0,007 ½ = 1,82 m/s

� Q0 = A0 * V0 = 0,2827 * 1,82 = 0,515 m3/s


� Q = 450 l/s; I = 0,7 %; D = 0,60 m; n=0,013

� Como LEM5 > LEJ5 em 5 cm não há necessidade de degrau no PV5;�Prof. PV5 = 767,30 – 765,30 = 2,00 m


y/D = 0,72V/V0 = 1,12





� h = y = 0,72 * 0,60 = 0,43 m;

� V = 1,12 * 1,82 = 2,04 m/s

� V2/2g = 0,21 m




� Análise das LE junto ao PV é:� Análise das LE junto ao PV4 é:

� CFM4 = CFM5 – iL5-4

� LEM4 > LEJ4 => ok!

� LEJ4 = CFM4 + y + v2/2g = 761,05 + 0,43 + 0,21 = 761,69 m

� CFM4 = 765,30 – 4,25 = 761,05 m

� LEM4 = LEJ5 – IL5-4 = 766,21 – 4,25 = 761,96 m

� Prof. PV4 = CT4 – CFM4 = 763,0 – 761,05 = 1,95 m





� A0 = π * D2 / 4 = π * (0,70)2 / 4 = 0,3848 m2

� R0 = D / 4 = 0,70 / 4 = 0,175 m

� V0 = (1/0,013) * (0,175)2/3 * 0,03 ½ = 4,17 m/s

� Q0 = A0 * V0 = 0,3848 * 4,17 = 1,605 m3/s

� Q/Q0 = 1.203 / 1.605 = 0,75 (Dado de entrada do Ábaco)

� Q = 1.203 l/s; I = 3,0 %; D = 0,70 m; n=0,013


y/D = 0,65V/V0 = 1,10





� h = y = 0,65 * 0,70 = 0,46 m;

� V = 1,10 * 4,17 = 4,59 m/s

� V2/2g = 1,07 m




� Análise das LE junto ao PV é:� Análise das LE junto ao PV3 é:

� CFM3 = CFJ4 – iL4-3

� LEM3 < LEJ3 => (62 cm) ?????

� LEJ3 = CFM3 + y + v2/2g = 760,27 + 0,46 + 1,07 = 761,80 m

� CFM4 = 761,05 – 0,78 = 760,27 m

� LEM3 = LEJ4 – IL4-5 = 761,69 – 0,78 = 761,18 m

� Prof. PV3 = CT3 – CFM3 + 0,62 = 762,0 – 760,27 + 0,62 = 3,15 m

� Há a necessidade de um degrau de 62 cm para igualar LE no PV3

COMPLETE OS CÁLCULOS DA PLANILHA

DIMENSIONAMENTO DE GALERIAS� REVISÃO DO PROJETO HIDRÁULICO

� OBJETIVO:

� Obtenção de um projeto hidraulicamento balanceado;

� Caso se adote o critério de máxima eficiência econômica deve utilizar y/D =� Caso se adote o critério de máxima eficiência econômica deve utilizar y/D =0,83;

� Caso não seja possível utiizar y/D = 0,83, em função de afloramento dotubo a jusante, a declividade deve ser aquela que permita recobrimentomínimo de 1,0 m no PV de jusante;

� Para definição das cotas de fundo pode-se adotar os seguintes critérios:

� a) recobrimento mínimo de 1,0 acima da geratriz superior do tubo;

� b) espessura da parede do tubo igual a 10% do seu diâmetro.


� Situação A: (Ic = It)

� O ganho de carga potencial it * L é igual à perda de carga distribuida notrecho Ic * L já que LP e LE são paralelas e Ic = It)


� Situação B: (Ic > It)

� Quando a declividade do terreno for pequena aumenta-se o valor de Ic,para evitar o aumento do diâmetro do tubo. Assim, a profundidade do PV dejusante será acrescida de um valor dh = (Ic – It)*L. Porém, deve-se evitar prof.> 5 m. (entre 4 e 6 m)


� Situação C: (Ic < It)

� Sempre que a declividade da rua for elevada pode-se recuperar aprofundidade do PV de jusante no valor dh = (It – Ic)*L, porém respeitando ocobrimento mínimo de 1 m.

� h – dh > 1 + D + e


� OBSERVAÇÒES IMPORTANTES:

� DEVE-SE, SEMPRE QUE POSSÍVEL TRABALHAR COM Ic = I83, QUE É OVALOR QUE CONDUZ AO MAIOR RAIO HIDRÁULICO E, PORTANTO, MAIORVELOCIDADE (V83 = 1,13*VPLENO);

� NESSE CASO A VAZÃO É IGUAL A VAZÃO PLENA, PORÉM O TUBOESTÁ PARCIALMENTE CHEIO.

� A MÁXIMA VAZÃO OCORRE PARA RELAÇÃO y/D = 0,93 (7% > QPLENO),PORÉM O REGIME DE ESCOAMENTO É INSTÁVEL. SENDO ASSIM, DEVESER EVITADO.

Drenagem Urbana - Microdrenagem - Ufg-cac (1)

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