Microdrenagem_3

ENCIV0117 Sistemas de Drenagem Urbana

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE CENTRO DE CINCIAS EXATAS E TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL

Microdrenagem:

Bocas coletoras

Ludmilson Abritta Mendes

Estrutura hidrulica destinada a interceptar guas pluviais que escoam pela sarjeta para encaminh-las s canalizaes subterrneas.

Funes:

Captar o escoamento superficial das sarjetas

Garantir a eficincia do sistema de galerias

Evitar inundaes no pavimento das vias pblicas

Boca Coletora ou Boca de Lobo

Consiste de uma caixa de alvenaria ou pr-moldado de concreto, localizada sob o passeio ou sob a sarjeta.


Sob o passeio:

Capta as guas pela abertura na guia, denominada chapu.

Sob a sarjeta:

Capta as guas por meio de uma grelha, geralmente de ferro fundido.

Detalhe da Guia Chapu de concreto


Classificao:

Quanto estrutura:

Simples ou Lateral

Gradeada com barras

Combinada

Mltipla

Quanto localizao ao longo da sarjeta:

Intermediria

De Cruzamento

De Pontos Baixos

Quanto ao funcionamento:

Livre

Afogada


Componentes com abertura na guia e depresso com grade

combinada com fenda


Componentes

com grade com abertura na guia

combinada

Bacia de acumulao


Recomendaes de locao:

Sero locadas em ambos os lados da rua, quando a saturao da sarjeta o requerer ou quando for ultrapassada sua capacidade de engolimento;

Sero locadas nos pontos baixos das quadras;

Recomenda-se adotar um espaamento mximo de 60 m entre as bocas de lobo, caso no seja analisada a capacidade de engolimento;

Rio de Janeiro: Adota-se o espaamento mximo de 40 m.

Devem ser alocadas em pontos um pouco a montante da faixa de pedestre junto s esquinas;

No conveniente sua locao no vrtice do ngulo de interseo das sarjetas de duas ruas convergentes:

Os pedestres, para cruzar a rua, teriam de saltar sarjeta onde a vazo mxima

As torrentes convergentes teriam como resultante um escoamento com velocidade em sentido contrrio ao da afluncia para o interior da boca de lobo


Recomendaes de locao:

O espaamento das bocas de lobo deve ser projetado de forma que de 90 a 95% da vazo da sarjeta seja interceptada pela boca de lobo (a parcela restante deixada para a boca de lobo de jusante);

Quanto maior a declividade transversal da via, melhor a condio de esgotamento pela boca de lobo, mas declividades muito altas comprometem o trfego e prejudicam a comodidade dos pedestres;

Em vias de declividade suave (at 5%), recomenda-se o uso de bocas de lobo simples, com ou sem depresso;

Em pontos baixos de sarjetas, quando h mudana de declividade longitudinal, a boca de lobo deve ser do tipo simples ou combinada.


Boca Coletora ou Boca de Lobo Critrio de clculo para determinao das reas de contribuio

CLCULO DA DESCARGA DE PROJETO

Mtodo Racional:

Q = vazo por metro linear de sarjeta (m3/s/m) C = coeficiente mdio de escoamento superficial i = intensidade da precipitao (cm/h) A = rea de contribuio por metro linear da sarjeta (m2/m)

L1 = faixa da via que contribui para a sarjeta L2 = largura da projeo horizontal equivalente contribuio do lote d = espaamento entre duas bocas de lobo consecutivas


Clculo do espaamento entre bocas de lobo

Para calcularmos o espaamento crtico, podemos igualar a equao do Mtodo Racional com a equao de Manning:


Clculo do espaamento entre bocas de lobo (DNITT, 2006)

Pelo mtodo do DNITT (2006), devemos igualar a equao do Mtodo Racional com a equao de Manning modificada por Izzard:


Q (m3/s) L (m) i (mm/h) d (m) I (m/m) Y0 (m)

d

LOCALIZAO DA PRIMEIRA BOCA DE LOBO

A primeira boca de lobo do sistema deve ser instalada no ponto em que o escoamento ultrapasse o limite da capacidade mxima da sarjeta.

ultrapassar o valor yo = 13 cm.

Para avaliar escoamentos, geralmente empregam-se equaes do tipo:

Qa = vazo devido ao escoamento superficial na rea (m3/s)

Ad = rea de drenagem (ha) b, C : parmetros locais e do perodo de retorno do projeto

No Brasil, muito usada a equao elaborada em So Paulo, elaborada para TR = 10 anos:



Considerando a equao de Manning modificada por Izzard, que compreende a vazo na sarjeta pelos dois lados da rua, temos:

Igualando Qa e 2Qo, temos a seguinte relao:

(ha)

Sendo Wo = yo.Z e I = declividade longitudinal da sarjeta



Se a declividade longitudinal alta Velocidade da gua alta. Como Vmax = 3 m/s, devemos avaliar a declividade mxima.


Como Yo = 13 cm, temos: Ao = 0,0085.Z

Pela Equao da Continuidade, temos: Vo = Qo / Ao

Substituindo Vo e Ao na equao de Manning modificada por Izzard, temos:


Para Vo = Vmax = 3 m/s , I tambm ser Imax . Ento:


Se I > Imx , a velocidade de escoamento ser maior que a mxima, ento a rea de drenagem mxima tem de ser reduzida e pode ser calculada pela expresso:

(ha)


Caso os clculos indiquem que a primeira boca de lobo poderia ficar um pouco a jusante do cruzamento, deve-se projet-la para o montante da esquina anterior (Medeiros Filho, 2004);



Caso os clculos indiquem que a primeira BL poderia ficar a poucos metros antes do cruzamento, deve-se dividir a extenso da sarjeta para que essa primeira BL se situe em posio intermediria em relao fachada do quarteiro, enquanto que a prxima BL se situaria no imediato montante da prxima esquina (Medeiros Filho, 2004);



Caso existam sadas de edifcios pblicos de grande movimento de pessoas (escolas, hospitais, etc.), aconselha-se localizar a primeira boca de lobo a montante, mesmo que a sarjeta tenha muita folga (Medeiros Filho, 2004).


EFICINCIA DAS BOCAS DE LOBO (So Paulo, 2012)

A vazo captada pela boca de lobo depende, dentre outros fatores, da geometria da sarjeta.

A eficincia de uma boca de lobo pode ser representada pela seguinte expresso (Souza, 1986):

Onde: QINT a vazo interceptada pela boca de lobo Q a vazo imediatamente a montante da boca



Bocas de lobo simples: Com depresso e Sem depresso:

Fator de atrito:

Onde a rugosidade da sarjeta (0,002 m); R o nmero de Reynolds e D o dimetro hidrulico.



possvel calcular a vazo Q proveniente da sarjeta, considerando regime permanente, pela expresso:

Para sarjeta com Z = tg = 12, temos:


Clculo do espaamento entre bocas de lobo (So Paulo, 2012)

Em reas urbanas, o clculo do espaamento deve se basear na fixao de uma largura mxima de escoamento na sarjeta que seja compatvel com o conforto dos pedestres.

A largura mxima do escoamento na sarjeta depende:

Da geometria da seo transversal da sarjeta

Da vazo, a qual depende da intensidade da chuva de projeto.


Clculo do espaamento entre bocas de lobo (So Paulo, 2012)

Pode-se calcular o espaamento, ento, pelo seguinte roteiro:

1) Calcula-se a vazo Q0 imediatamente a montante da boca (i+1);

2) Calcula-se a eficincia da boca (i+1) pelas equaes QINT/Q0;

3) Calcula-se o valor da vazo engolida pela boca (i+1) como QINT = E.Q0;

4) Como a vazo proveniente da rea A igual vazo engolida pela boca (i+1), iguala-se a vazo QINT frmula do Mtodo Racional, da temos:


x (m); Q (m3/s); i (mm/min); Lr = largura da rua (m)

A

x LR

BOCA i BOCA i+1

ESCOLHA DO TIPO DA BOCA DE LOBO

Depende de alguns fatores fsicos e hidrulicos, tais como:

Ponto de localizao da boca de lobo

Vazo de projeto

Declividades transversal e longitudinal

Interferncia no trfego (tipo de via)

Possibilidade de obstruo


Intermediria, em sarjetas com leve declividade longitudinal (S < 5%);

Montante dos cruzamentos;

Vias de trfego intenso e rpido;

Presena de materiais obstrutivos na sarjeta;

Boca Coletora Lateral

Em pontos intermedirios em ruas com alta declividade (S > 10%);

Sarjetas com limitao de depresso;

Inexistncia de materiais obstrutivos na sarjeta.

Boca coletora com grelha

Em pontos baixos das ruas;

Em pontos intermedirios da sarjeta com declividade longitudinal 5% < S < 10%;

Presena de materiais obstrutivos na sarjeta.

Boca coletora combinada

Em pontos baixos das ruas;

Sarjetas com grandes vazes.

Boca coletora mltipla

BOCA DE LOBO EM PONTOS BAIXOS

So calculadas para funcionarem afogadas ou, mesmo que sejam, podero vir a funcionar como tal, em razo das situaes atpicas e imprevistas no projeto, tais como.

Tormentas imprevistas

Entupimentos por motivos imprevistos

Dimensionamento de bocas coletoras

BOCA DE LOBO EM PONTOS BAIXOS

Sejam L o comprimento da abertura na guia (m); Y a altura mxima da gua na sada da sarjeta (m); h a abertura na guia (m), sendo que

h = yo + a e ainda h < 15 cm.


Se Y h: Operao como vertedor

Se 1 < Y/h < 2: Operao indefinida. Fica a cargo do projetista a opo de escolher e justificar a hiptese de clculo que ele julgar mais adequada.

Se Y 2h: Operao como orifcio

DEPRESSO

BOCA DE LOBO COM GRADE EM PONTOS BAIXOS

Se Y 12cm, a grelha funciona como vertedor:


Se Y 42 cm, a grelha funciona como orifcio:

Se 12cm < Y < 42cm: Transio. Fica a cargo do projetista a opo de escolher e justificar a hiptese de clculo que ele julgar mais adequada.

Onde: QINT a vazo interceptada pela boca de lobo (m3/s)

P o permetro da boca de lobo (m).

Onde A a rea da grade, excludas as reas ocupadas pelas barras (m2).

BOCA DE LOBO COM GRADE EM PONTOS BAIXOS

Como calcular o permetro e a rea da grade?


Comprimento mnimo da grelha:

Onde V a velocidade mdia da gua na sarjeta (m/s) t a espessura da grelha de ferro (em geral 0,08m).

BOCA DE LOBO LATERAL, SEM DEPRESSO, EM PONTOS INTERMEDIRIOS


K depende de tg :

Se tg = 12 k = 0,23 Se tg = 24 ou 48 k = 0,20

BOCA DE LOBO LATERAL, SEM DEPRESSO, EM PONTOS INTERMEDIRIOS

FHWA (1996)


Dimensionamento do comprimento (L): h 15 cm O comprimento para captao total (LT) da vazo Q da sarjeta dado por:

Eficincia de um comprimento L

BOCA DE LOBO COM DEPRESSO

Conforme FHWA (1996):

Sendo que Y h + a e h < 15 cm.


Onde: y a profundidade da boca de lobo medida da declividade normal (m); h a altura da abertura (m) a a profundidade da depresso (em geral, 0,05m) W a largura da sarjeta onde est a depresso (m) Qint a vazo de engolimento da boca coletora (m3/s)

BOCA DE LOBO INTERMEDIRIA COM GRADE

Qw

Qs


Vazo no interceptada:

Eficincia da boca de lobo:

Vazo que chega pela largura da grade: QW Vazo que chega pela lateral da grade: QS

Da tiramos a relao:


Vazo no interceptada:

Eficincia da boca de lobo:

Qw

Qs

W

L

O valor de E0 varia se a boca coletora com ou sem depresso:

SEM depresso

COM depresso


A eficincia geral (E) da boca coletora com grade depende:

Da parcela da vazo frontal que interceptada frontalmente, dada por Rf;

Da parcela da vazo lateral que interceptada lateralmente, dada por Rs.


Determinao de Rf :

Podem ocorrer 2 casos:

Se a velocidade da gua na sarjeta V V0 , ento Rf = 1.

Se a velocidade na sarjeta for V > V0 , ento Rf = 1 0,295 (VV0).

Onde V0 a velocidade a partir da qual Qw no totalmente captada.

Consideraremos V0 = 3 m/s (grade P-50, utilizada no Brasil).

Qw

Qs

W

L BOCA DE LOBO INTERMEDIRIA COM GRADE

A eficincia geral (E) da boca coletora com grade depende:

Da parcela da vazo frontal que interceptada frontalmente, dada por Rf;

Da parcela da vazo lateral que interceptada lateralmente, dada por Rs.


Determinao de Rs :

O valor de Rs depende da velocidade da gua na sarjeta (V), da declividade transversal da rua (Sx) e do comprimento da grade (L) :

Grade P-50: L = 90 cm e W = 60 cm

Qw

Qs

W

L BOCA DE LOBO INTERMEDIRIA COM GRADE

A eficincia geral (E) da boca coletora com grade pode, ento, ser expressa por:


Qw

Qs

W

L


BOCA DE LOBO INTERMEDIRIA E COMBINADA


BOCA DE LOBO INTERMEDIRIA E COMBINADA


Grade P-50: A determinao da vazo interceptada feita utilizando-se os grficos mostrados a seguir.

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