Microdrenagem Urbana - Configuração do Sistema, Critérios e Dimensionamento

Organização da aula Microdrenagem Urbana Configuração do Sistema Critérios de Traçado Determinação da Vazão Dimensionamento hidráulico de Sarjetas Bocasdelobo Redes de Condutos Bacias de Detenção 2 Tópico central Microdrenagem urbana Microdrenagem Urbana 3 Riscos e Incerteza Fonte PMPADEP 2005 Plano Diretor de Drenagem Urbana Manual de Drenagem Urbana O risco adotado para um projeto define a dimensão dos investimentos envolvidos e a segurança quanto às enchentes O Manual de Drenagem Urbana de Porto Alegre recomenda os seguintes tempos de retorno para projetos de drenagem Microdrenagem Urbana 4 Riscos e Incerteza Outras bibliografias apresentam outros valores de tempo de retorno em função do tipo de obra Fonte Allasia Tassi 2013 Notas de Aula Drenagem e Hidrologia Urbana Microdrenagem Urbana 5 Configuração do Sistema Fonte PMPADEP 2005 Plano Diretor de Drenagem Urbana Manual de Drenagem Urbana O dimensionamento de uma rede de pluviais é baseado nas seguintes etapas Subdivisão da área e traçado Determinação das vazões que afluem à rede de condutos Dimensionamento da rede de condutos Dimensionamento das medidas de controle São necessários os seguintes dados Mapas mapa de situação da localização da área dentro do município planta geral da bacia contribuinte juntamente com a localização da área de drenagem planta planialtimétrica da área do projeto na escala 12000 ou 11000 com pontos cotados nas esquinas e em pontos notáveis Levantamento topográfico nivelamento geométrico em todas as esquinas mudança de direção e mudança de greide cuidado com os meios de quadra das vias públicas Microdrenagem Urbana 6 Configuração do Sistema Fonte PMPADEP 2005 Plano Diretor de Drenagem Urbana Manual de Drenagem Urbana Cadastro de redes existentes de esgotos pluviais ou de outros serviços que possam interferir na área de projeto as redes existentes podem ser um fator altamente limitante Urbanização devemse selecionar os seguintes elementos relativos à urbanização da bacia contribuinte nas situações atual e previstas no plano diretor Tipo de ocupação das áreas cuidado com a Lei de Murphy Porcentagem de área impermeável projetada de ocupação dos lotes Ocupação e recobrimento do solo nas áreas não urbanizadas pertencentes à bacia Dados relativos ao curso de água receptor Indicações sobre o nível de água máximo do canalarroio que irá receber o lançamento final condições de contorno Levantamento topográfico do local de descarga final Microdrenagem Urbana 7 Configuração do Sistema Componentes do Sistema Fonte Botelho 2011 Águas de Chuva Engenharia das águas pluviais das cidades 3ª ed Sarjetas são feitas em concreto simples moldado in loco ou em paralelepípedo argamassado São usadas para fixar as guias e para formar o piso do escoamento de água Devido ao abaulamento da rua declividade transversal as águas correm principalmente pelas sarjetas Guias tem como função definir os limites do passeio e do leito carroçável Microdrenagem Urbana 8 Configuração do Sistema Componentes do Sistema BocasdeLobo devem ser localizadas de maneira a conduzirem adequadamente as vazões superficiais para a rede de condutos Nos pontos mais baixos deverão ser colocadas bocasdelobo com o objetivo de evitar a criação de zonas mortas com alagamentos e águas paradas Fonte Botelho 2011 Águas de Chuva Engenharia das águas pluviais das cidades 3ª ed Microdrenagem Urbana 9 Configuração do Sistema Componentes do Sistema BocasdeLobo Microdrenagem Urbana 10 Configuração do Sistema Componentes do Sistema BocasdeLobo Microdrenagem Urbana 11 Configuração do Sistema Componentes do Sistema Poços de visita são dispositivos que devem atender às mudanças de direção diâmetro e declividade dos condutos Devem ter o máximo de afastamento possível devido ao seu custo respeitando sempre o máximo afastamento admitido pelos órgãos competentes O espaçamento recomendado para os poços de visita é 50 m Fonte Botelho 2011 Águas de Chuva Engenharia das águas pluviais das cidades 3ª ed Microdrenagem Urbana 12 Configuração do Sistema Componentes do Sistema Poços de visita Microdrenagem Urbana 13 Configuração do Sistema Componentes do Sistema Fonte PMPADEP 2005 Plano Diretor de Drenagem Urbana Manual de Drenagem Urbana Galerias circulares o diâmetro mínimo das galerias de seção circular deverá ser 030m Os diâmetros comerciais correntes para tubulações em concreto são 030 040 050 060 080 100 120 150m Para tubos em concreto a velocidade máxima recomendada é 40 ms enquanto que a mínima será 080ms As mudanças de diâmetro dos tubos deverão ser alinhados pela geratriz superior Fonte Botelho 2011 Águas de Chuva Engenharia das águas pluviais das cidades 3ª ed Microdrenagem Urbana 14 Critérios de Traçado Fonte PMPADEP 2005 Plano Diretor de Drenagem Urbana Manual de Drenagem Urbana Existem duas hipóteses para a locação da rede coletora de águas pluviais i no passeio a 13 da guia meiofio e ii sob o eixo da via pública menos utilizada Além disso devem ser possibilitadas as ligações das canalizações de escoamentos das bocasdelobo Microdrenagem Urbana 15 Critérios de Traçado Fonte Revista Infraestrutura Urbana Disponível em httpinfraestruturaurbana17pinicombrsolucoestecnicas82bocasdelobocomoplanejaroposicionamentodas 2393761aspx Microdrenagem Urbana 16 Critérios de Traçado Fonte Botelho 2011 Águas de Chuva Engenharia das águas pluviais das cidades 3ª ed Microdrenagem 17 Critérios de Traçado Fonte Prefeitura da Cidade do Rio de Janeiro 2010 Instruções Técnicas para Elaboração de Estudos Hidrológicos e Dimensionamento Hidráulico de Sistemas de Drenagem Urbana 1ª ed Microdrenagem Urbana 18 Determinação da Vazão Microdrenagem Urbana 19 Determinação da Vazão Fonte PMPADEP 2005 Plano Diretor de Drenagem Urbana Manual de Drenagem Urbana Para dimensionar estruturas de microdrenagem não havendo dispositivos de reservação de água costumase relacionar a duração crítica da chuva ao tempo de concentração Para bacias maiores A 20 km² o manual de drenagem urbana de Porto Alegre sugere considerar a duração da chuva como sendo numericamente igual a duas vezes o tempo de concentração Por outro lado para bacias características de microdrenagem é recomendado considerar a duração da chuva igual ao tempo de concentração São diversas as equações empíricas desenvolvidas para o cálculo do tempo de concentração Silveira 2005 analisou o desempenho de fórmulas de tempo de concentração em bacias urbanas e rurais Alguns manuais de drenagem e instruções técnicas pelo país cidade do Rio de Janeiro por exemplo estabelecem um valor mínimo para o tempo de concentração de 5 minutos Microdrenagem Urbana 20 Determinação da Vazão O Método Racional Os princípios do Método Racional são o A duração da precipitação máxima de projeto é igual ao tempo de concentração da bacia Admitese que a bacia é pequena para que essa condição aconteça pois a duração é inversamente proporcional à intensidade o Adota um coeficiente único de perdas denominado C estimado com base nas características da bacia Q vazão Ls C coeficiente de escoamento I intensidade da precipitação mmh A área da bacia ha o Não avalia o volume da cheia e a distribuição temporal das vazões portanto não pode ser utilizado diretamente para o dimensionamento de reservatórios de amortecimento Microdrenagem Urbana 21 Determinação da Vazão O Método Racional O coeficiente de escoamento utilizado no Método Racional depende das seguintes características solo cobertura tipo de ocupação tempo de retorno Fonte PMPA 2005 Plano Diretor de Drenagem Urbana Manual de Drenagem Urbana Vol VI Microdrenagem Urbana 22 Determinação da Vazão O Método Racional Fonte PMPA 2005 Plano Diretor de Drenagem Urbana Manual de Drenagem Urbana Vol VI O coeficiente de escoamento utilizado no Método Racional depende das seguintes características solo cobertura tipo de ocupação tempo de retorno Esta é uma correção do C em função do TR Microdrenagem Urbana 23 Dimensionamento Hidráulico de Sarjetas Fonte PMPADEP 2005 Plano Diretor de Drenagem Urbana Manual de Drenagem Urbana Sendo as ruas abauladas e tendo certa declividade longitudinal as águas escoarão rapidamente para as sarjetas e destas ruas abaixo Se a vazão for excessiva poderão ocorrer os seguintes efeitos Alagamento das ruas e seus reflexos Inundação das calçadas Velocidades exageradas com erosão do pavimento A capacidade de condução da rua ou da sarjeta pode ser calculada a partir das seguintes hipóteses A água escoa por toda a calha da rua ou A água escoa somente pelas sarjetas 24 Fonte PMPADEP 2005 Plano Diretor de Drenagem Urbana Manual de Drenagem Urbana Hipótese 1 água escoa por toda a rua Declividade transversal 3 Lâmina dÁgua máxima 15 cm Hipótese 2 água escoa apenas pelas sarjetas Declividade transversal 3 Lâmina dÁgua máxima 10 cm O dimensionamento hidráulico poderá ser feito através da equação de Manning Para a via pública o coeficiente de rugosidade adotado em geral é Microdrenagem Urbana Dimensionamento Hidráulico de Sarjetas A insuficiência hidráulica da sarjeta define a posição da bocadelobo 25 Fonte PMPADEP 2005 Plano Diretor de Drenagem Urbana Manual de Drenagem Urbana Exercício Calcule a vazão máxima que escoa pela sarjeta com uma altura de 15 cm e por toda a rua segundo os parâmetros normais de via pública Para uma declividade longitudinal de 0005 mm quais são as vazões Considere a a capacidade de toda a calha da rua e b a capacidade das sarjetas apenas Microdrenagem Urbana Dimensionamento Hidráulico de Sarjetas 26 Fonte PMPADEP 2005 Plano Diretor de Drenagem Urbana Manual de Drenagem Urbana Exercício Calcule a vazão máxima que escoa pela sarjeta com uma altura de 15 cm e por toda a rua segundo os parâmetros normais de via pública Para uma declividade longitudinal de 0005 mm quais são as vazões Considere a a capacidade de toda a calha da rua e b a capacidade das sarjetas apenas Microdrenagem Urbana Dimensionamento Hidráulico de Sarjetas 27 Fonte PMPADEP 2005 Plano Diretor de Drenagem Urbana Manual de Drenagem Urbana A capacidade de escoamento anteriormente calculada para as sarjetas deve sofrer redução dadas as limitações existentes nos casos reais Assim após calculada a capacidade de escoamento teórica deverá ser aplicado um fator de redução multiplicado diretamente pela vazão teórica que leva em conta a possibilidade de obstrução das sarjetas Microdrenagem Urbana Dimensionamento Hidráulico de Sarjetas Microdrenagem Urbana 28 Dimensionamento Hidráulico de BocasdeLobo Fonte PMPADEP 2005 Plano Diretor de Drenagem Urbana Manual de Drenagem Urbana As bocasdelobo podem ser classificadas em três grupos principais Bocas ou ralos de guias Ralos de sarjetas grelhas Ralos combinados Cada tipo inclui ainda variações quanto às depressões rebaixamento em relação ao nível da superfície normal do perímetro e ao seu número simples ou múltipla 29 Quando a água acumula sobre a bocadelobo gera uma lâmina com altura menor do que a abertura da guia Esse tipo de bocadelobo pode ser considerado um vertedor e a sua capacidade de engolimento será calculada da seguinte forma Microdrenagem Urbana Dimensionamento Hidráulico de BocasdeLobo Se a BL for com grelha considerase que L é o perímetro do dispositivo por onde verterá água Fonte Revista Infraestrutura Urbana Disponível em httpinfraestruturaurbana17pinicombrsolucoestecnicas82bocasdelobocomoplanejaroposicionamentodas 2393761aspx 30 Microdrenagem Urbana Dimensionamento Hidráulico de BocasdeLobo 31 Fonte PMPADEP 2005 Plano Diretor de Drenagem Urbana Manual de Drenagem Urbana As bocasdelobo com grelha funcionam como um vertedor de soleira livre para profundidade de lâmina de até 12 cm Se um dos lados da grelha for adjacente à guia este lado deverá ser excluído do perímetro L da mesma A vazão é calculada pela equação de vertedor já apresentada substituindose L por P onde P é o perímetro do dispositivo Para profundidades de lâminas superiores a 42 cm a vazão é calculada por Microdrenagem Urbana Dimensionamento Hidráulico de BocasdeLobo 32 Fonte PMPADEP 2005 Plano Diretor de Drenagem Urbana Manual de Drenagem Urbana Exercício Dimensione uma bocadelobo para uma vazão de 94 Ls na sarjeta e uma lâmina de água de 10cm Considere i a bocadelobo de guia calculando a largura necessária e ii a bocadelobo combinada guia padrão e grelha padrão Microdrenagem Urbana Dimensionamento Hidráulico de BocasdeLobo 33 Fonte PMPADEP 2005 Plano Diretor de Drenagem Urbana Manual de Drenagem Urbana Microdrenagem Urbana Dimensionamento Hidráulico de BocasdeLobo Exercício Dimensione uma bocadelobo para uma vazão de 94 Ls na sarjeta e uma lâmina de água de 10cm Considere i a bocadelobo de guia calculando a largura necessária e ii a bocadelobo combinada guia padrão e grelha padrão 34 Fonte PMPADEP 2005 Plano Diretor de Drenagem Urbana Manual de Drenagem Urbana Microdrenagem Urbana Dimensionamento Hidráulico de BocasdeLobo Exercício Dimensione uma bocadelobo para uma vazão de 94 Ls na sarjeta e uma lâmina de água de 10cm Considere i a bocadelobo de guia calculando a largura necessária e ii a bocadelobo combinada guia padrão e grelha padrão Q 55 Ls L 9455 171m 35 Fonte PMPADEP 2005 Plano Diretor de Drenagem Urbana Manual de Drenagem Urbana Microdrenagem Urbana Dimensionamento Hidráulico de BocasdeLobo Exercício Dimensione uma bocadelobo para uma vazão de 94 Ls na sarjeta e uma lâmina de água de 10cm Considere i a bocadelobo de guia calculando a largura necessária e ii a bocadelobo combinada guia padrão e grelha padrão 36 Fonte PMPADEP 2005 Plano Diretor de Drenagem Urbana Manual de Drenagem Urbana A capacidade de esgotamento das bocasdelobo é menor que a calculada devido a vários fatores entre os quais se destacam obstrução causada por detritos irregularidades nos pavimentos das ruas junto às sarjetas e alinhamento real Microdrenagem Urbana Dimensionamento Hidráulico de BocasdeLobo Redes de Condutos Aspectos Construtivos oEm relação aos aspectos construtivos eou colocação de tubos de concreto e outros materiais PEAD por exemplo devemos nos ater a oAbertura de vala oEscoramento da vala oEsgotamento da vala oExecução do lastro dos tubos oFornecimento recebimento e assentamento de tubos oReaterro da vala oDevemos saber especificar também a execução de poços de visita PV guias e sarjetas 37 Fonte Botelho 2011 Águas de Chuva Engenharia das águas pluviais das cidades 3ª ed Aspectos Construtivos Abertura de Valas oA abertura da vala será feita de maneira que assegure a regularidade do seu fundo compatível com o greide da tubulação projetada e a manutenção da espessura prevista para o lastro de brita inferior à tubulação oA largura de escavação será aquela necessária para a colocação do tubo com a vala devidamente escorada oTomase que a largura da vala é igual ao diâmetro do tubo acrescido de 060m para diâmetros até 040m e de 080m para diâmetros superiores a 040m oEsses valores devem ser seguidos para valas de profundidade até 20m 38 Fonte Botelho 2011 Águas de Chuva Engenharia das águas pluviais das cidades 3ª ed Aspectos Construtivos Abertura de Valas oO Caderno de Encargos do DEP apresenta alguns valores específicos para a abertura de valas 39 Fonte Caderno de Encargos do DEPPOA Aspectos Construtivos Abertura de Valas 40 Fonte Caderno de Encargos do DEPPOA Aspectos Construtivos Escoramento de Valas oO escoramento da vala atenderá às peculiaridades de escavação seja quanto à largura profundidade localização do lençol freático e geologia da região poderá demandar projeto específico oO escoramento poderá ser contínuo ou descontínuo De qualquer forma o escoramento deverá ser retirado cuidadosamente à medida que a vala for sendo reaterrada e compactada oO Caderno de Encargos do DEPPOA cita que as valas deverão ser escoradas quando houver risco de desmoronamento ou em escavações com profundidade superior à 150m O mesmo serve para muros redes de abastecimento tubulações e de modo geral todas as estruturas que possam ser afetadas pelas escavações oO escoramento contínuo deverá ser utilizado em casos em que o terreno não apresenta estabilidade suficiente argila mole solos arenosos presença de água etc ou quando a profundidade da vala for superior a 30m 41 Aspectos Construtivos Escoramento de Valas 42 Aspectos Construtivos Escoramento de Valas 43 Aspectos Construtivos Escoramento de Valas 44 Aspectos Construtivos Esgotamento de Valas oQuando a escavação atingir o lençol freático a vala deverá ser drenada O esgotamento se fará oPor bombas oPor ponteiras drenantes oOutros processos como poços de infiltração oO bombeamento deve ser iniciado antes do horário normal de trabalho para que as valas estejam já esgotadas antes da execução dos serviços de assentamento das canalizações Quando necessário pode ser exigido o esgotamento durante a noite oQuais os problemas que podem ocorrer devido ao rebaixamento do lençol freático para escavação de valas 45 Aspectos Construtivos Execução de Lastro de Tubos oO lastro dos tubos deverá ser executado com brita areia ou pó de pedra ou ainda concreto magro ou concreto armado sobre estacas oQuando usado o lastro em pedra este será de pedras nº 4 ou 5 bem compactadas e com largura igual à largura da tubulação mais 040m muitas vezes é mais fácil e barato fazer o lastro em toda a largura da vala com uma espessura após compactação de 010m oQuando se utilizar concreto magro sobre o lastro em pedras este deverá ter um teor mínimo de 150 kg de cimento por m³ de concreto oO Caderno de Encargos do DEPPOA especifica o seguinte oQuando o leito de assentamento for composto por material rochoso o fundo da vala deve ser regularizado com uma camada de 010m de brita para tubos com junta rígida e 010m de areia regular para tubos de junta elástica 46 Fonte Botelho 2011 Águas de Chuva Engenharia das águas pluviais das cidades 3ª ed Aspectos Construtivos Fornecimento recebimento e assentamento de tubos oNa rede pluvial quando executada com tubos de concreto devem ser utilizados tubos de diâmetro interno de 030 040 050 060 080 100 120 e 150m oOs tubos de diâmetro 030 040 050 e 060m devem ser do tipo PS2 NBR 88902003 concreto simples com seção circular pontae bolsa junta rígida ou elástica desde que respeitados os cobrimentos mínimos oOs tubos com diâmetros de 080 100 120 e 150m devem ser do tipo PA2 em concreto armado com seção circular machoefêmea quando as juntas forem rígidas e pontaebolsa para as juntas elásticas 47 Fonte Botelho 2011 Águas de Chuva Engenharia das águas pluviais das cidades 3ª ed Aspectos Construtivos Fornecimento recebimento e assentamento de tubos oOs tubos de concreto de junta elástica podem ter o sistema de encaixe do tipo ponta e bolsa ou machoefêmea sempre com a utilização de anéis de borracha para garantir a estanqueidade oOs tubos de junta rígida são rejuntados com argamassa de areia e cimento em vez do uso de anéis de borracha oTubos com diâmetros entre 030 e 060m devem ser assentados preferencialmente sob o leito das calçadas oTubos com diâmetros maiores devem ser assentados preferencialmente sob o leito do pavimento 48 Fonte Dagostini indústria de Concreto Ltda Aspectos Construtivos Fornecimento recebimento e assentamento de tubos oDe forma resumida para a determinação da classe dos tubos devemos seguir os seguintes procedimentos oVerificação das condições de execução da obra ou seja se a rede será executada em vala ou em aterro oDefinição topográfica do posicionamento da rede com definição das alturas de aterro sobre a geratriz superior dos tubos oDefinição dos parâmetros geotécnicos do solo tipo de solo oDeterminação das cargas permanentes peso de terra oDefinição das situações de trânsito ou não sobre a rede 49 Fonte ABTC Associação Brasileira dos Fabricantes de Tubos de Concreto oDeterminação das cargas acidentais ou cargas móveis onde existirem oFinalmente a soma das cargas e a definição do carregamento total oCom o carregamento total entrase nas definições tabelas das cargas de fissura e de ruptura dada pela ABNT NBR 88902007 e se encontra a classe correta para cada tipo de tubo e para cada situação de assentamento Aspectos Construtivos Fornecimento recebimento e assentamento de tubos 50 Fonte ABTC Associação Brasileira dos Fabricantes de Tubos de Concreto Aspectos Construtivos Reaterro da vala oInstalada a tubulação poderá ser iniciado o reaterro oO reaterro deverá ser feito com camadas de 30 cm bem compactadas usando se equipamento mecânico oAté 20 cm acima da geratriz superior do tubo o material do reaterro será escolhido evitandose material com pedras e vegetal com preferência para materiais argilosos oNa compactação do aterro será feito o controle da umidade do material procurandose chegar próximo à umidade ótima oToda a camada de terra para aterro que por algum motivo se encontre encharcada deverá ser escarificada para reduzir a sua umidade oDependendo de suas características poderá ser utilizado material da própria vala 51 Fonte Botelho 2011 Águas de Chuva Engenharia das águas pluviais das cidades 3ª ed Aspectos Construtivos Poço de Visita PV oNos PVs as paredes serão em alvenaria de tijolos assentes com argamassa de cimento e areia traço 13 e revestidos internamente com a mesma argamassa na espessura de 2 cm oA laje inferior deverá ser executada sobre camadas de brita e concreto magro devidamente regularizado 52 Ligação Pluvial em Rede 53 Fonte Caderno de Encargos do DEPPOA O dimensionamento das galerias e condutos é realizado com base nas equações hidráulicas de movimento uniforme como a de Manning por exemplo O cálculo depende portanto do coeficiente de rugosidade e do tipo de condutogaleria adotado Dimensionamento Hidráulico de Condutos 54 Fonte PMPADEP 2005 Manual de Drenagem de Porto Alegre O dimensionamento das galerias e condutos é realizado com base nas equações hidráulicas de movimento uniforme como a de Manning por exemplo O cálculo depende portanto o coeficiente de rugosidade e do tipo de condutogaleria adotado Dimensionamento Hidráulico de Condutos 55 Fonte PMPADEP 2005 Manual de Drenagem de Porto Alegre Exercício Conhecendo a Equação de Manning e sabendo que o diâmetro hidráulico de qualquer seção é igual a 4 vezes o raio hidráulico Dh4xRh considerando escoamento com seção plena deduza uma equação para calcular o diâmetro necessário D para uma determinada vazão em função dessa vazão Q da declividade longitudinal S e do coeficiente de rugosidade de Manning n D f Q S n Obs é barbada Dimensionamento Hidráulico de Condutos 56 Fonte PMPADEP 2005 Manual de Drenagem de Porto Alegre Exercício Determine o diâmetro necessário para escoar a vazão de 94Ls considerando que a declividade longitudinal da rua é igual a 0001 mm O conduto é em concreto com n0013 Dimensionamento Hidráulico de Condutos 57 Fonte PMPADEP 2005 Manual de Drenagem de Porto Alegre Existe uma metodologia para cálculo da vazão lâmina e declividade para condutos circulares que não estão com seção plena através de um fator hidráulico da seguinte forma Dimensionamento Hidráulico de Condutos 58 Fonte PMPADEP 2005 Manual de Drenagem de Porto Alegre Exercício Dimensione a rede de pluviais apresentada na figura abaixo Algumas informações adicionais estão apresentadas adiante Dimensionamento Hidráulico de Condutos 59 Fonte PMPADEP 2005 Manual de Drenagem de Porto Alegre TR 5 anos Área residencial com lotes com 40 de área impermeável Cerca de 30 da superfície da região é impermeabilizada pelas ruas e passeios A distância entre PVs é igual a 50m Tubulações em Concreto n 0014 60 Fonte PMPADEP 2005 Manual de Drenagem de Porto Alegre Passo 01 A topografia deve ser estudada CARINHOSAMEN TE e devem ser delimitadas as bacias de contribuição Exercício Dimensione a rede de pluviais apresentada na figura abaixo Algumas informações adicionais estão apresentadas adiante Dimensionamento Hidráulico de Condutos 61 Fonte PMPADEP 2005 Manual de Drenagem de Porto Alegre Passo 02 Deve ser estudado o coeficiente de escoamento médio ou um coeficiente de escoamento para cada bacia de contribuição Exercício Dimensione a rede de pluviais apresentada na figura abaixo Algumas informações adicionais estão apresentadas adiante Dimensionamento Hidráulico de Condutos 62 Fonte PMPADEP 2005 Manual de Drenagem de Porto Alegre Passo 03 Devem ser feitos os cálculos hidráulicos Calculase o tempo de concentração Estabelecemse os percursos Calculase a vazão para cada PV Determinase a declividade longitudinal do trecho Estimase a seção do conduto Calculase a lâmina efetiva na seção do conduto Verificase a velocidade Calculase o tempo de transporte Somase aos demais tempos E tudo reinicia para o próximo PV Exercício Dimensione a rede de pluviais apresentada na figura abaixo Algumas informações adicionais estão apresentadas adiante Dimensionamento Hidráulico de Condutos 63 Dimensionamento Hidráulico de Condutos IDF a b c d TR Coeficiente de Escoamento Médio Dados gerais Região predominantemente residencial n 0014 70 Destes 40impermeável com C 095 60permeável com C 022 Cm Região Impermeabilizada 30 com C 095 Cm Trecho PV L m Áreas ha acum trecho tc min Q Ls D m S mm yD V ms te min Cotas do Terreno m Cotas do Greide m Profundidade m Mont Jus Mont Jus Mont Jus 64 Dimensionamento Hidráulico de Condutos IDF a 12979 b 0171 c 116 d 085 TR 5 Coeficiente de Escoamento Médio Dados gerais Região predominantemente residencial n 0014 70 Destes 40impermeável com C 095 60permeável com C 022 Cm 0512 Região Impermeabilizada 30 com C 095 Cm 0643 Trecho PV L m Áreas ha acum trecho tc min Q Ls D m S mm yD V ms te min Cotas do Terreno m Cotas do Greide m Profundidade m Mont Jus Mont Jus Mont Jus 65 Dimensionamento Hidráulico de Condutos IDF a 12979 b 0171 c 116 d 085 TR 5 Coeficiente de Escoamento Médio Dados gerais Região predominantemente residencial n 0014 70 Destes 40impermeável com C 095 60permeável com C 022 Cm 0512 Região Impermeabilizada 30 com C 095 Cm 0643 Trecho PV L m Áreas ha acum trecho tc min Q Ls D m S mm yD V ms te min Cotas do Terreno m Cotas do Greide m Profundidade m Mont Jus Mont Jus Mont Jus 66 Dimensionamento Hidráulico de Condutos IDF a 12979 b 0171 c 116 d 085 TR 5 Coeficiente de Escoamento Médio Dados gerais Região predominantemente residencial n 0014 70 Destes 40impermeável com C 095 60permeável com C 022 Cm 0512 Região Impermeabilizada 30 com C 095 Cm 0643 Trecho PV L m Áreas ha acum trecho tc min Q Ls D m S mm yD V ms te min Cotas do Terreno m Cotas do Greide m Profundidade m Mont Jus Mont Jus Mont Jus 1 2 50 03 10 673 030 0014 57 158 053 9950 9880 9850 9780 100 100 2 3 50 057 1053 1253 040 0006 70 133 062 9880 9850 9780 9750 100 100 Condutos em PEAD Tubulação DrenPro Aplicação Pluvial conforme normas AASHTO M252 e M294 ASTM F 2306 DNIT0942014EM 100 mm a 1500 mm Esta tubulação inclui sistema de acoplamento que permite fácil e rápida união de forma mecânica não necessitando de máquinas para sua correta instalação graças ao uso de selos elastoméricos cuja finalidade é garantir a estanqueidade na junta Em diâmetros maiores a ponta possui dupla cinta de fibra de vidro dando mais resistência à união O tubo é submetido a testes de laboratório a uma pressão interna de 74 kPa conforme norma ASTM D3212 aproximadamente 7 mca Tubulação SaniPro Aplicação Esgoto Sanitário Drenagem Pluvial 400 mm a 1500 mm Esta tubulação é feita de Polietileno de Alta Densidade 100 virgem Esse produto cumpre com as rígidas exigências de desempenho e foi submetido a rigorosos testes de estanqueidade nas uniões com anéis elastoméricos Esse sistema de acoplamento permite rápida e fácil união mecânica das tubulações Essa tubulação é submetida a diferentes testes de laboratório para também cumprir com as especificações ASTM F2947 ABNT NBR ISO 211381 ABNT NBR ISO 211383 e DNIT0942014EM Poços de Visitas PV 600 mm 1500 mm Os Poços de Visitas são fabricados a partir de tubulações de PEAD são desenvolvidos conforme necessidade do projeto com estudo prévio de viabilidade executado pelo Departamento de Engenharia da Tigre ADS Condutos em PEAD 68 Fonte Catálogo TigreADS O coeficiente de Manning situase em uma faixa entre 0010 e 0012 Condutos em PEAD Tabela de Especificação Técnica da Tubulação TigreADS DrenPro e Ponta e Bolsa Aplicação Drenagem Pluvial NORMA Diâmetro Nominal mm Diâmetro Interno mm Diâmetro Externo mm Rigidez Mínima com 5 de Deformação kNm² DNIT 094 2014EM AASHTO M252 100 mm 103 mm 121 mm 345 kNm² 150 mm 152 mm 177 mm 345 kNm² 200 mm 203 mm 240 mm 345 kNm² 250 mm 254 mm 304 mm 345 kNm² AASHTO M294 300 mm 303 mm 359 mm 345 kNm² 375 mm 375 mm 448 mm 290 kNm² 450 mm 451 mm 545 mm 275 kNm² 600 mm 603 mm 717 mm 235 kNm² ASTM F2306 F2648 750 mm 772 mm 901 mm 195 kNm² 900 mm 908 mm 1054 mm 150 kNm² 1050 mm 1063 mm 1216 mm 140 kNm² 1200 mm 1218 mm 1374 mm 125 kNm² 1500 mm 1521 mm 1699 mm 95 kNm² Condutos em PEAD 70 Existem outros fabricantes de tubos em PEAD para Drenagem como a Kanaflex GeoPlus Condutos em PEAD 71 Exercício 04 Dimensione a rede de pluviais apresentada na figura abaixo Algumas informações adicionais estão apresentadas adiante TR 5 anos Área residencial com lotes com 40 de área impermeável Cerca de 30 da superfície da região é impermeabilizada pelas ruas e passeios As quadras possuem 50m de comprimento Tubulações em PEAD Bacias de Detenção na Microdrenagem 72 Nos trechos onde não existe separador absoluto ou onde há muitas ligações de esgoto clandestinas no sistema pluvial os reservatórios não podem ser projetos online apenas offline Bacias de Detenção na Microdrenagem 73 O efeito do armazenamento no escoamento no hidrograma de pequenas áreas pode ser observado na figura abaixo O efeito do volume na retenção é de diminuição do pico Bacias de Detenção na Microdrenagem 74 Para o dimensionamento de um reservatório em um loteamento em algumas cidades brasileiras é necessário manter a vazão máxima na saída do empreendimento igual à de préocupação Assim é necessário conhecer o hidrograma original e após calcular um novo hidrograma de pósocupação O prédimensionamento do volume de um reservatório offline pode ser determinado a partir da área hachurada dessa figura 75 O prédimensionamento do volume de um reservatório online pode ser determinado a partir da área hachurada dessa figura Bacias de Detenção na Microdrenagem 76 As condições básicas do dimensionamento de um reservatório na microdrenagem ou no lote são Limite da vazão de saída da área e Volume que permitirá o controle da vazão da saída Podem haver também restrições físicas como cota da rede pluvial limita a profundidade de escavação e do conduto de saída e cota do terreno Bacias de Detenção na Microdrenagem 77 A seguir são apresentados os critérios para dimensionamento de reservatórios no lote para Porto AlegreRS No entanto outros municípios como Santa Cruz RS São Paulo Belo Horizonte etc possuem critérios muito semelhantes alterando apenas a vazão de prédesenvolvimento e portanto a equação empírica para a determinação do volume de armazenamento Determinação da vazão máxima de saída do Lote A vazão de prédesenvolvimento Qpd é determinada a partir da área do lote ou do loteamento para áreas de até 100 ha segundo a equação Bacias de Detenção na Microdrenagem 78 Determinação do volume do armazenamento O volume de armazenamento para áreas de drenagem menores que 100 ha pode ser determinado através da seguinte equação Determinação da altura disponível de armazenamento Bacias de Detenção na Microdrenagem 79 Determinação do diâmetro do descarregador de fundo Bacias de Detenção na Microdrenagem 80 Determinação do diâmetro do descarregador de fundo Equação para um Orifício Equação para um Bocal Onde Ac é a área da seção transversal do descarregador m² hc a diferença entre o nível máximo da água e o ponto médio da seção do descarregador m e Qpd a vazão de prédesenvolvimento em m³s Bacias de Detenção na Microdrenagem 81 Determinação do diâmetro do descarregador de fundo Sugerese utilizar o diâmetro mínimo de 25mm Bacias de Detenção na Microdrenagem 82 Determinação do comprimento do vertedor de emergência O Manual de Drenagem de Porto Alegre sugere que não sejam utilizadas lâminas dágua vertentes superiores a 5 cm É sugerido também considerar um tempo de retorno de 50 anos para o cálculo do comprimento do vertedor Bacias de Detenção na Microdrenagem O vertedor tem a finalidade de escoar o excesso de água que entra no reservatório quando ocorrem chuvas com intensidade superior à utilizada no dimensionamento O vertedor de acordo com aspectos construtivos utilizados pode ser de paredes delgadas ou espessas Esta classificação é Parede delgada e23hmáx Parede espessa e23hmáx 83 Determinação do comprimento do vertedor de emergência Para vertedor de parede delgada Para vertedor de parede espessa Onde Lv é o comprimento da crista do vertedor m Qv a vazão de descarga determinada através do Método Racional com TR50 anos Cv064 para parede delgada e Cv086 para parede espessa e hmáx tomado igual a 5 cm Bacias de Detenção na Microdrenagem 84 Bacias de Detenção na Microdrenagem Em alguns casos Tassi 2002 Limitações na altura resultam em reservatórios fechados mais caros Foi possível reduzir o pico em 50 no entanto a redução não foi suficiente para retornar à vazão de préurbanização na macrodrenagem Efeito significativo no amortecimento mesmo para eventos com TRsuperior ao de projeto 85 Exercício Dimensione um reservatório de detenção em um lote na região do 8º Distrito com dimensões de 50x50m² no qual se pretende impermeabilizar aproximadamente 70 da áreas através da implementação de uma residência Uma inspeção em campo mostrou que não existe muita cota disponível e assim a altura máxima do reservatório será 90 cm Equação para um Bocal Equação para um Vertedor de Parede Espessa Cv086 Bacias de Detenção na Microdrenagem Exercícios 86 Exercício A Uma área composta por calçada rua e lotes lotes ainda não urbanizados drena suas águas superficiais para uma rua com 12m de largura e uma sarjeta de cada lado As sarjetas que recebem estas águas possuem meiofio com altura de 15 cm A rua possui declividade longitudinal igual a 0002 mm Qual é a lâmina dágua que escoará por cada uma das sarjetas para um tempo de retorno igual a 5 anos considerandose que não há qualquer obstrução na sarjeta Dados da bacia Área de calçada A 480 m² C 075 Área de rua A 720 m² C 09 Área de lotes 3600 m² C 020 Tempo de Concentração 8 min IDF sendo a intensidade mmh a duração da chuva min e o tempo de retorno anos Dados da Sarjeta Declividade transversal 3 Coeficiente de rugosidade de Manning Resposta A lâmina será 07 cm com velocidade igual a 028 ms Exercícios 87 Exercício B Para a mesma sarjeta do exercício anterior qual seria a sua máxima capacidade de escoamento considerandose o limite para o alagamento da calçada e aplicandose os devidos coeficientes de segurança para considerar a obstrução parcial da sarjeta Qual seria a capacidade total de escoamento da rua no limite do alagamento das calçadas Resposta A vazão máxima de cada sarjeta é 860 Ls e a vazão máxima da rua é 1720 Ls Exercícios 88 Exercício C Considerandose a máxima vazão capaz de ser escoada pela rua do exercício anterior considerando as duas sarjetas no limite do alagamento da calçada e o coeficiente de segurança que considera a obstrução parcial das sarjetas e os dados da bacia do Exercício 01 qual é o tempo de retorno da chuva capaz de gerar tal vazão Resposta O tempo de retorno é 1800 anos Com isso concluise que em termos práticos a capacidade de escoamento das sarjetas não será superada Obs para TR100 anos no Método Racional são aplicados fatores de majoração do Coeficiente de Escoamento C No caso de TR1800 anos o C deve ser majorado em 25 Assim a vazão para TR 1800 anos é 171 Ls Exercícios 89 Exercício D Dimensione uma bocadelobo para a máxima vazão possível de ser conduzida pela sarjeta calculada no Exercício B Q 862 Ls Considere uma bocade lobo padrão do tipo guia sem grelha com lâmina máxima igual a 010m e largura igual a 080m Resposta São necessárias 3 Bocasdelobo de guia pois considerandose B080m e h010m a vazão total engolida por BL é 43 Ls Aplicandose o fator de redução de 80 para as bocasdelobo de guia a vazão final fica 344 Ls Assim 3 BL terão capacidade total de 103 Ls Exercícios 90 Exercício E Para a bocadelobo dimensionada no Exercício D calcule a lâmina que irá ocorrer no engolimento da vazão determinada para cada sarjeta no exercício A quando se considerou as características descritas no exercício e tempo de retorno igual a 5 anos Resposta Para a vazão gerada no Exercício A Q211 Ls a lâmina de engolimento de cada uma das três BocasdeLobo de Guia com abertura máxima de 10 cm e largura igual a 80 cm será 35 cm considerouse o Fator de Redução igual a 080 Exercícios 91 Exercício F Em uma rede de microdrenagem urbana identificouse que em um trecho com 100m de comprimento onde existem 4 bocasdelobo de guia conectadas diretamente aos PVs está ocorrendo o retorno de água pelas bocas de lobo para eventos de chuva intensa com uma frequência média de 2 anos Isso é indício de que o trecho está trabalhando pressurizado para TR 2 anos Você deve substituir este conduto DN300mm por um conduto maior com o objetivo de resolver este problema Sabendo que nessa rede os condutos possuem a mesma declividade que a rua e que ao final deste trecho com problemas a rede amplia para 400mm perguntase qual deverá ser o novo diâmetro deste trecho de 100m O trecho a jusante deverá ser ampliado Na hipótese de ser necessária a ampliação do trecho de jusante descreva outras soluções possíveis para não precisar ampliar um longo trecho de tubulação Dados No próximo slide Exercícios 92 Dados O tempo de concentração até o início do trecho dos 100m em questão é 15 min A área que contribui ao primeiro PV PV1 destes 100m de tubulação é 05 ha com um coeficiente de escoamento médio igual a 070 A área que chega ao sistema ao final destes 100m de tubulação PV3 é 04 ha com um coeficiente de escoamento médio igual a 080 A declividade média da rua tanto no trecho de 100m quanto no trecho a jusante deste é constante e igual a 0003 mm IDF sendo a intensidade mmh a duração da chuva min e o tempo de retorno anos Coeficiente de rugosidade de Manning Resposta No próximo slide Exercícios 93 Resposta Considerandose as características apresentadas a vazão gerada pela bacia com A05 ha é 561 Ls Considerandose a declividade longitudinal de 0003 mm e o coeficiente de rugosidade sugerido tornase necessário substituir a tubulação de 300 mm de diâmetro pois seria necessário uma tubulação com diâmetro mínimo de 323mm para que o trecho não trabalhe pressurizado Dessa forma foram efetuados os cálculos considerandose a substituição destes 100m de tubulação por tubos com 400mm de diâmetro Os resultados estão apresentados na tabela a seguir Concluise dessa maneira que o trecho a jusante dos 100m em questão também deverá ser ampliado Trecho L Área Ac tc Intensid Coef Esc Q Decl Long D calc D adot FH yD RhD V te PV m ha min mmh Ls mm m m ms min PV1 PV3 100 05 15 577 07 561 0003 032385 04 01770 054 02621 081 21 PV3 Fim 09 171 545 074 1015 0003 040444 05 01765 054 02621 094 Exercícios 94 Exercício G Na cidade de CuritibaPR é obrigatória a execução de reservatórios para águas coletas por coberturas e pavimentos nos lotes edificados ou não Você engenheiro civil foi chamado para projetar um reservatório que permita a implantação de uma edificação em um lote com 700 m² de área cercado por muros sendo que desta área 70 será impermeabilizada após a construção da edificação Defina o volume do reservatório o diâmetro do descarregador de fundo considerandose que a vazão de préocupação de Curitiba é 27 Lsha e a largura do vertedouro Dados No próximo slide Exercícios 95 Dados O tempo de concentração a ser considerado é 10 min tempo de cabeceira O tempo de retorno a ser considerado é 10 anos Uma inspeção em campo determinou que a profundidade máxima do reservatório será 12m IDF sendo a intensidade mmh a duração da chuva min e o tempo de retorno anos O descarregador de fundo deve ser considerado como um orifício circular com coeficiente de descarga A equação do Orifício é sendo Q a vazão m³s Cd o coeficiente de descarga A a área do orifício m² g a gravidade 98 ms² e H a carga hidráulica m desde o nível de água até o centro do orifício O vertedouro deverá ter suas dimensões definidas para um TR 50 anos considerandose a equação para vertedouro de parede espessa sendo H a lâmina dágua sobre o vertedouro tomada como 005 m L a largura do vertedouro m e Q a vazão m³s O coeficiente de escoamento médio para a área que drena para a bacia de detenção é 085 já majorado para TR 50 anos para o dimensionamento do vertedouro O volume do reservatório deverá ser definido através da seguinte equação sendo Vr o volume m³ha T o tempo de retorno da precipitação tomado como sendo 10 anos e Ai a área impermeável Resposta No próximo slide Exercícios 96 Resposta Foi calculado um volume Vr 369 m³ha Assim considerandose que a área do empreendimento é 007 ha calculouse um volume final igual a 258 m³ Considerandose uma lâmina máxima de 120m esse volume implica em uma área de reservatório igual a 215 m² área em planta que condiz com BxL igual a 50m x 43m O descarregador de fundo foi definido como sendo um tubo de 25 mm de diâmetro respeitandose a vazão máxima de préocupação de 27 Lsha que neste caso representa 189 Ls esta é a máxima vazão que poderá sair do lote para um evento de chuva com TR 10 anos O vertedouro deverá ter uma largura total de 120 m Considerandose uma lâmina máxima de 5 cm e tempo de retorno igual a 50 anos calculouse uma largura mínima necessária igual a 112m para uma vazão máxima de 213 Ls Adaptado de 97 Allasia D G Tassi R 2013 Notas de Aula Drenagem e Hidrologia Urbana Botelho M H C 2011 Águas de Chuva Engenharia das águas pluviais das cidades 3ª ed São Paulo Blucher Caderno de Encargos do Departamento de Esgotos Pluviais DEP de Porto AlegreRS PMPA 2005 Plano Diretor de Drenagem Urbana Manual de Drenagem urbana Vol VI SILVEIRA A L L 2005 Desempenho de Fórmulas de Tempo de Concentração em Bacias Urbanas e Rurais RBRH Revista Brasileira de Recursos Hídricos v 10 n 1 JanMar 523 CANHOLI A L Drenagem Urbana e Controle de Enchentes 2ª ed São Paulo Oficina de Textos 2014 384 p TUCCI C E M PORTO R L L BARROS M T Drenagem Urbana Porto Alegre ABRHUFGRS 1995 428 p