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.
Boca Coletora ou Boca de Lobo
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
Boca Coletora ou Boca de Lobo
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
Boca Coletora ou Boca de Lobo
Componentes com abertura na guia e depresso com grade
combinada com fenda
Boca Coletora ou Boca de Lobo
Componentes
com grade com abertura na guia
combinada
Bacia de acumulao
Boca Coletora ou Boca de Lobo
Boca Coletora ou Boca de Lobo
Boca Coletora ou Boca de Lobo
Boca Coletora ou Boca de Lobo
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
Boca Coletora ou Boca de Lobo
Boca Coletora ou Boca de Lobo
Boca Coletora ou Boca de Lobo
Boca Coletora ou 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
Boca Coletora ou Boca de Lobo
Boca Coletora ou Boca de Lobo Critrio de clculo para determinao das reas de contribuio
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
Boca Coletora ou Boca de Lobo
Clculo do espaamento entre bocas de lobo
Para calcularmos o espaamento crtico, podemos igualar a equao do Mtodo Racional com a equao de Manning:
Boca Coletora ou Boca de Lobo
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:
Boca Coletora ou Boca de Lobo
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:
Boca Coletora ou Boca de Lobo
LOCALIZAO DA PRIMEIRA BOCA DE LOBO
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
Boca Coletora ou Boca de Lobo
LOCALIZAO DA PRIMEIRA BOCA DE LOBO
Se a declividade longitudinal alta Velocidade da gua alta. Como Vmax = 3 m/s, devemos avaliar a declividade mxima.
Boca Coletora ou Boca de Lobo
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:
LOCALIZAO DA PRIMEIRA BOCA DE LOBO
Para Vo = Vmax = 3 m/s , I tambm ser Imax . Ento:
Boca Coletora ou Boca de Lobo
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)
LOCALIZAO DA PRIMEIRA BOCA DE LOBO
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);
Boca Coletora ou Boca de Lobo
LOCALIZAO DA PRIMEIRA BOCA DE LOBO
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);
Boca Coletora ou Boca de Lobo
LOCALIZAO DA PRIMEIRA BOCA DE LOBO
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).
Boca Coletora ou Boca de Lobo
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
Boca Coletora ou Boca de Lobo
EFICINCIA DAS BOCAS DE LOBO (So Paulo, 2012)
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.
Boca Coletora ou Boca de Lobo
EFICINCIA DAS BOCAS DE LOBO (So Paulo, 2012)
possvel calcular a vazo Q proveniente da sarjeta, considerando regime permanente, pela expresso:
Para sarjeta com Z = tg = 12, temos:
Boca Coletora ou Boca de Lobo
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.
Boca Coletora ou Boca de Lobo
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:
Boca Coletora ou Boca de Lobo
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
Boca Coletora ou Boca de Lobo
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.
Dimensionamento de bocas coletoras
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:
Dimensionamento de bocas coletoras
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?
Dimensionamento de bocas coletoras
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
Dimensionamento de bocas coletoras
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 de bocas coletoras
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.
Dimensionamento de bocas coletoras
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
Dimensionamento de bocas coletoras
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:
Dimensionamento de bocas coletoras
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
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.
Dimensionamento de bocas coletoras
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.
Dimensionamento de bocas coletoras
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:
Dimensionamento de bocas coletoras
Qw
Qs
W
L
BOCA DE LOBO INTERMEDIRIA COM GRADE
BOCA DE LOBO INTERMEDIRIA E COMBINADA
Dimensionamento de bocas coletoras
BOCA DE LOBO INTERMEDIRIA E COMBINADA
Dimensionamento de bocas coletoras
Grade P-50: A determinao da vazo interceptada feita utilizando-se os grficos mostrados a seguir.
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