PROJETO DE G.A.P. TOPOGRAFIA APLICADA CESET - UNICAMP 2007 TOPOGRAFIA 2007 PROF. Hiroshi Paulo...

PROJETO DE G.A.P.PROJETO DE G.A.P.

TOPOGRAFIA APLICADATOPOGRAFIA APLICADA

CESET - UNICAMP2007

TOPOGRAFIATOPOGRAFIA20072007

PROF. Hiroshi Paulo YoshizanePROF. Hiroshi Paulo Yoshizane

[email protected] [email protected]

PERFIL do TERRENO

635

640

645

Estacas

Cotas

Projeto

0 1 2 43 5 6

Altitudes

Distâncias

1:100

1:1.000

GREIDE ¨I¨

PROJETO DE G.A.P.

Seqüência de Cálculos

1º Passo

Cálculo da declividade superficial do terreno natural

Cota da estaca inicial ¨ estaca 1¨ =

Cota da estaca final ¨estaca 6¨ = Cota estaca 1 – cota estaca 6 I m/m = Dist. Estaca 1 até estaca 6

i % = I m/m x 100

Assim, obtem-se a declividade superficial

2º Passo

Determinação hidrológica do escoamento:

1-Determina-se a área da bacia de contribuição.

Pelo método topográfico: ¨cálculo de áreas¨

-softwares topográficos;-autocad;-métodos gráficos:

-planímetro;

-vetorização.

““M É T O D O R A C I O N A LM É T O D O R A C I O N A L”” ¨VÁLIDA PARA BACIAS HIDROGRÁFICAS COM ATÉ 50 ha.¨

Dimensionamento para suportar vazão máxi-ma “ Q máxQ máx ” de projeto, definida comosendo a máxima vazão ocorrida na condiçãofisiográfica da bacia de contribuição.

MÉTODO ANALÍTICO

Calculara a vazão ¨QQ¨ calculada para cada trecho pelo Método RacionalMétodo Racional,

seguindo a fórmula :

QQ = 0,1667 x cc x ii x AA

com QQ em m³m³/seg.seg.

Q : m³/seg.A = Área de drenagem em hectares.c = coeficiente de escoamento superficial.i = Intensidade pluviométrica em mm/min.

ESCOAMENTO SUPERFICIALESCOAMENTO SUPERFICIAL

Coeficiente de escoamento superficial ¨runoff¨

¨ C ¨ ¨ C ¨ Coeficiente de RunoffCoeficiente de Runoff = 0,50 = 0,50

Válida para superfícies com poucas áreas ocupadas com estruturas de construção civil ¨ telhados e calçadas impermeabilizadas¨ e com as Ruas e Avenidas com pavimento asfáltico.

TABELA 1 ¨ C ¨TABELA 1 ¨ C ¨FONTE DAEE

2º Passo

Determinação hidrológica do escoamento:

3-Dimensionamento da caixa de entrada.¨boca de lobo ou boca de leão¨

PROJETO DE ¨GAP¨

Planta esquemática

SISTEMAS DE DISPOSIÇÃO

As águas precipitadas nos terrenos dos lotes urbanos, são dispostas de forma livre conforme a declividade, ou em sistemas de calhas coletoras, denominadas como drenagem superficial, que na sequência, são despejadas junto às guias e sarjetas, mergulhando nas bocas coletoras conhecidas como bocas de lobo ou de leão.

Guia chapéu

calçada

pavimento

sarjetaGuia chapéu

BOCA DE LOBO OU LEÃO

Equipamentos coletores e protetores

Grade móvelpara

inspeção

Plantio de árvore errado

INÍCIO DA GALERIA

Caixa coletora selada sob meio fio ¨calçada¨

Vai para a galeria

BOCA DE LOBO OU LEÃO

Guia chapéugrelha

grelha

Boca de lobo nova

com guia e sarjeta

As bocas de lobo, necessitam de inspeção periódica, principal-mentenas épocas do início chuvo-so.

COLETORES ( Figura 1Figura 1 )

planta

HIDRÁULICA DE CANAIS

Para um melhor entendimento em estudos

projetos de drenagem, é imprescindível

revermos um pouco de hidráulica específica.

HIDRÁULICA DOS CONDUTOS LIVRESHIDRÁULICA DOS CONDUTOS LIVRES

APLICAÇÕES E EXECUÇÕES

TIPOS DE SEÇÕES HIDRÁULICAS:

-SEÇÕES CIRCULARES.

-SEÇÕES QUADRADAS.-SEÇÕES RETANGULARES.-SEÇÕES TRIANGULARES.-SEÇÕES TRAPEZOIDAIS.-SEÇÕES ESPECIAIS:

-SIAMESES.-MISTAS.-OVÓIDES.

VELOCIDADE DE FLUXO

-Nos sistemas de drenagem por canais, existem fa-

tores importantes à serem considerados:

a) Tipo de seção a ser adotada e aplicada; b) natureza das paredes ¨material da parede¨; c) declividade mínima e máxima; d) profundidade dos canais; e) altura de recobrimento; f) estabilidade do fundo ¨berço de assentamento¨; g) quando em peças pré-moldadas ¨rejuntamento¨; h) caixas de transição de altura e inspeção ¨PV¨.

VELOCIDADE DE FLUXO

¨Nos projetos devem ser considerados de iní- cio, a velocidade máxima e mínima de fluxo¨.

-Velocidade mínima: ¨assoreamentoassoreamento¨-Velocidade máxima: ¨erosões nas paredeserosões nas paredes¨

OBSOBS:É importante para um bom dimensionamento, uma análise do solo apurada, e um bom

trabalho topográfico durante a execução.

VELOCIDADE DE FLUXO

VELOCIDADE MÁXIMA:VELOCIDADE MÁXIMA:

y

A velocidade máxima relaciona- se por y/r= 1,62 que equivale a Y=0,81D.

Ocorre na situação em que o conduto está parcialmente cheio, isto é, numa altura de 0,81D.

A vazão máxima parece que se dá quando há um fluxo em seçãoCHEIA, mas, é um engano, isto é, só trabalhará em conduto livrequando se tem uma pequena altura em contato com o ar atmosfé-rico, que é de pelo menos a 0,95D.

y

DECLIVIDADE ( i m/m )Q

importantíssimo saber

VELOCIDADE DE FLUXO

VELOCIDADE LIMITE INFERIOR:

¨ Para evitar deposição ¨

-Água com suspensão de finos = 0,30m/s-Água transportando areia fina = 0,45m/s-Água de esgoto sanitário = 0,60m/s

--Águas pluviaisÁguas pluviais = 0,75m/s= 0,75m/s

VELOCIDADE DE FLUXO

VELOCIDADE LIMITE SUPERIOR

EVITAM A EROSÃO NAS PAREDES:

-Canais arenosos = 0,30m/s-Canais com paredes saibrosos = 0,40m/s-Canais com paredes de seixos = 0,80m/s-Canais com paredes de aglomerados consistentes=2,00m/s-Canais com paredes de alvenaria = 2,50m/s-Canais com parede de rocha compacta =4,0m/s

-Canais com paredes de concreto = -Canais com paredes de concreto = 4,50m/s4,50m/s

BUEIRO ¨canal circular¨Determinação da vazão no canal fechado, seção

circular,em concreto, com 0,5 m de diâmetro, nas

seguintes situações:declividades 1/100 m/m e 1/10 m/m, e áreas molhadas de ¾ e ½ do diâmetro.CARACTERÍSTICAS DO CANAL:

n=0,013 -coeficiente de Manning para o concreto.D = 0,5 m diâmetro do tubo adutor y = ¾ D e y = ½ D profundidades do escoamento no canal (tirante)I = 1/10 e 1/100 declividades longitudinais do canal.

Observando a figura e, conseqüentemente à geometria do canal, encontra-se :

1 - (área molhada)

2 - (raio hidráulico)

3 - (tirante)

onde é o ângulo central que delimita o tirante.

Para y = ¾ D obtém-se: y = ¾ . 0,5 = 0,375 m

ou pela equação : = 240 = 0,375 m

yD

2

12

cos

A = 1/8 ( - sen ) x D²

PROCEDIMENTO ANALÍTICO ( PASSO À PASSO )

TRIGONOMETRIA APLICADA À HIDRÁULICA DE CANAIS CIRCULARES:

Observando a figura e, conseqüentemente à geometria do canal, encontra-se :

1 - ÁREA MOLHADA ( Am )

Demonstração analítica : Am = D² / 8 ( - sen )

Am : Relacionado com a área plena ( Ap )

Am D ² /8 ( - sen ) 1 = = ( - sen )

Ap .D² 2 4

= 2 arc.cos. ( 1-2 yn / D ) = ângulo tirante



ynD

= 2 arc.cos. ( 1-2 yn / D ) = ângulo tirante

2/3D

Yn = D/2 ( 1 – cos /2 ) 1 – cos /2 = 2yn/2

Assim sendo:cos /2 = 1 - 2yn/2 então : = 2arc.cos (1 – 2 yn/2)


TRIGONOMETRIA APLICADA À HIDRÁULICA DE CANAIS TRIGONOMETRIA APLICADA À HIDRÁULICA DE CANAIS CIRCULARES:CIRCULARES:

Relação ráio Hidráulico ¨Rh¨ e Ráio pleno

D sen Rh = 1-

4

Rh = Rh pleno

Rh D/4 (1-sen/) = Rh pleno D/4 Rh = (1-sen /).Rh pleno



Relação velocidade e velocidade plena

V 1 1/2 1 = R . I0 = I0 (D/4) . (1-sen/) VPlena n n

2/3 2/3 2/3

VPlena=1/n.(D/4) . I0 2/3 1/2

V 1/n.(D/4) . I0 . (1-sen /)

=

V Plena 1/n . (D/4) . I0

VPlena = I0 . (D/4).(1-sen /) 1/2 2/3 2/3

2/3 1/2

2/3 1/2

2/3

V sen = VPlena

2/3



Relação vazão e vazão plenaQ/Q Plena

A I0 D D senQ= R . I0 = Q= ( - sen ) (1- ) n n 8 4

2/3 2/31/2 1/2 2

PARA MEIA SEÇÃOPARA MEIA SEÇÃO y = ½ D

y = 0,5m / 2 = 0,25m = 180

Agrupando os valores da área e do raio hidráulico, para as duas situações, em uma tabela:

A vazão será calculada pela expressão de Manning :

QA

nR I 2 3 1 2/ /

ONDE: Q= vazão ; A=área molhada n = Coef. ; R = ráio hidr. I = Declividade (perda de carga)

VAZÃO PARA OS DIFERENTES TIRANTES E DECLIVIDADES

PARA O CANAL CIRCULAR

O tirante maior produz maior vazão, e declividade maior (rampa maisíngreme) contribuem para maior vazão.Quando a seção transversal de um canal de seção fechada fica inteira-mente tomada pela água, a rigor não existe mais um canal. São ainda utilizadas as fórmulas de escoamento em canais, ao se admitirque o fenômeno esta acontecendo, na prática, sem pressão e calcula-se a vazão no conduto, no limite de funcionamento entre canal e condutoforçado. Admitindo-se a seguinte hipótese:

HIPÓTESES ¨CHEIO¨

= 360 e y = D = 0,5 m

AD

4

0 5

4

2,

Perímetro Perímetro == 2 2xxR R ouou xxD D == 1,5708 1,5708 mm

Rh Rh == A A//P P == 0,1963 0,1963//1,5708 1,5708 Rh = 0,125 Rh = 0,125 mm

2

CÁLCULO DAS VAZÕES

QA

nR I 2 3 1 2/ /

0,1963 2/3 1/2

Q1/10 = x 0,125 x 1/10 = 1,19m³/s 0,013

0,1963 2/3 1/2

Q1/100 = x 0,125 x 1/100 = 0,37m³/s 0,013

CÁLCULO DAS VAZÕES ¨Hazen-Willians¨

onde:

C = 120 coeficiente de Hazen-Willians que depende da rugosidade do tubo, no caso, a rugosidade do concreto.

D = 0,50 m diâmetro do tubo.

J perda de carga unitária.

Q C D J 0 2785 2 63 0 54, , ,

onde:

C = 120 coeficiente de Hazen-Willians que depende da rugosidade do tubo, no caso, a rugosidade do concreto.

D = 0,50 m diâmetro do tubo.

J perda de carga unitária.

Q C D J 0 2785 2 63 0 54, , ,

CÁLCULO DAS VAZÕES ¨Hazen-Willians¨

SEÇÕES CIRCULARES - PARTICULARIDADES

11-Apresentam o menor perímetro molhado.22-Apresentam o maior Ráio hidráulico.33-Vantagem geométrica e execução.44-Seções semi-circulares ótimos para

condutos livres abertos desde que pré-moldados.

55-Quando executados no local, traz dificuldades quanto à implantação e estabilidade da parede.

TRABALHO EM SALA

DEFINIÇÃODA

GALERIA

DIÂMETRO DO TUBO

DIDÁTICAMENTE VAMOS DEFINIRDIDÁTICAMENTE VAMOS DEFINIR

ADOTAREMOS ADOTAREMOS Ø = 0,60mØ = 0,60m

TIPO C2 ¨TUBO DE CONCRETO ARMADOTIPO C2 ¨TUBO DE CONCRETO ARMADO¨

ESPESSURA DO BERÇO ESPESSURA DO BERÇO

TRAÇOS DO CONCRETO MAGROTRAÇOS DO CONCRETO MAGRO

1 SACO DE CIMENTO ( 50kg. padrão )

8,5 LATAS DE AREIA

1,5 LATAS DE PEDRA

2,0 LATAS DE ÁGUA

¨ 1 lata = 18,5 litros ¨

¨ 1 Saco de cimento = 250,0 litros ¨

Aplicação de uma camada de pedra 3, 4 e rachão, numa camada de 15 cm. a 30 cm. ao longo da vala

( lastro de brita ), cuja finalidade é de drenar (manter seco) a interface do solo com base da sapata, trabalhando também como material de transição entre o solo e a sapata da fundação

( agulhamento )-válido para solos razoavelmente seco.

Para solos muito úmido, instáveis e turfosos faz-se necessário lançar uma camada de concreto magro ou sistema de vigas de concreto apoiadas sobre estacas cravadas nas junções ¨BOLSAS¨ no sentido transversal da galeria.

ESPESSURA DO BERÇO e INFRA-ESPESSURA DO BERÇO e INFRA-ESTRUTURAESTRUTURA

ABERTURA DE VALASABERTURA DE VALAS

ABERTURA DE VALASABERTURA DE VALAS

RETROESCAVADEIRA

ASSENTAMENTOASSENTAMENTO

Q

RECOMENDAÇÕES DE SEGURANÇA

Em valas com mais de 1 metro de profundidade,é precaução abrir a vala com talude lateral, pois um indivíduo sendo soterrado até a altura do quadril, tem a capacidade de sair e se manter com as partes vitais livres da pressão do solo desmoronado.¨consegue respirar com o tórax livre¨

ABERTURA TRAPEZOIDAL

VALA COM H VALA COM H > 1,0m> 1,0m

30°Ideal = 45° ( custo ! )

Volume de terra

Folga de fundo

½

RECOBRIMENTO

É recomendável consultar o fabricante - Depende muito da projeção e por onde está passando a galeria ( sob ruas, calçadas, pátios, parques e jardins ); - depende muito do material solo de cobertura;

- há recomendação literária de ½ + 0,40m;

- outras com 1.

- existem casos em que se cobrem com lastro de concreto magro

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