manual de drenagem - blumenau.sc.gov.br

MANUAL DE DRENAGEM

CADERNO 1

REDES DE MICRODRENAGEM PROJETOS DE LOTEAMENTOS

CADERNO 1

REDES DE MICRODRENAGEM

ROTEIRO DE CÁLCULO

Descrição resumida dos procedimentos necessários para o dimensionamento de redes de microdrenagem para o município de Blumenau.

Autor: Eng. Civil Luis Beduschi

MARÇO / 2020

PREFEITURA DE BLUMENAU – SECRETARIA DE PLANEJAMENTO URBANO / SEPLAN MANUAL DE DRENAGEM – Caderno 1 – Diretoria de Drenagem – Gerência de Drenagem e Infraestrutura/SEPLAN–Blumenau, 2020.

Equipe Técnica: Arq. Ana Paula Lapolli Isensee (Diretora), Eng. Civil Luis Beduschi (Coordenador de Análise de Projetos), Eng. Civil Sílvio Nascimento, Eng. Civil Paolo Ferracin. Publicado no Site Oficial do Município de Blumenau em 09 de março de 2016.

LISTA DE FIGURAS

FIGURA 1 – COEFICIENTE DE URBANIZAÇÃO OU IMPERMEABILIZAÇÃO (C) ............................................................................. 21

FIGURA 2 – REGIME UNIFORME DE ESCOAMENTO NAS SEÇÕES CIRCULARES .......................................................................... 28

FIGURA 3 – VARIÁVEIS DE CÁLCULO PARA UMA SARJETA COMPOSTA ..................................................................................... 34

FIGURA 4 – DETALHE DE MICRODRENAGEM URBANA ......................................................................................................... 37

FIGURA 5 – TIPOS DE BOCAS DE LOBO............................................................................................................................. 38

LISTA DE TABELAS

TABELA 1 – DISTÂNCIA ENTRE PV’S E ÁREAS DE CONTRIBUIÇÃO DOS TRECHOS ....................................................................... 21

FIGURA 1 – COEFICIENTE DE URBANIZAÇÃO OU IMPERMEABILIZAÇÃO (C) (CONT.) .................................................................. 22

TABELA 2 – COEFICIENTES DE IMPERMEABILIZAÇÃO PONDERADOS ........................................................................................ 22

TABELA 3 – CÁLCULO DOS TEMPOS DE CONCENTRAÇÃO PARA O ÍNICIO DOS TRECHOS .............................................................. 23

TABELA 4 – INCLINAÇÃO DO GREIDE E DA GALERIA ........................................................................................................... 26

TABELA 5 – INTERPOLAÇÃO PARA CÁLCULO DA ÁREA MOLHADA DA TUBULAÇÃO ENTRE PV02-PV03 .......................................... 29

TABELA 6 – VAZÃO NO TRECHO DAS SARJETAS .................................................................................................................. 34

TABELA 7 – FATOR DE REDUÇÃO.................................................................................................................................... 36

TABELA 8 – QUADRO DAS VAZÕES PARA SARJETA COMPOSTA .............................................................................................. 36

TABELA 9 – FATOR DE REDUÇÃO DA CAPACIDADE DE ENGOLIMENTO ..................................................................................... 39

TABELA 10 – QUANTIDADE DE BOCAS DE LOBO ADOTADA .................................................................................................. 40

SUMÁRIO

INTRODUÇÃO ................................................................................................................................................... 12

COMPONENTES DA REDE DE MICRODRENAGEM ................................................................................ 14

REGIÃO SELECIONADA PARA A IMPLANTAÇÃO DO SISTEMA DE MICRODRENAGEM .......... 16

DADOS PARA O DIMENSIONAMENTO ....................................................................................................... 18

DIMENSIONAMENTO DA REDE DE MICRODRENAGEM .......... ............................................................ 20

5.1 ÁREAS DE CONTRIBUIÇÃO ................................................................................................................... 20 5.2 COEFICIENTE DE ESCOAMENTO SUPERFICIAL (C) ......................................................................... 21 5.3 TEMPO DE CONCENTRAÇÃO ................................................................................................................ 23 5.4 PERÍODO DE RETORNO .......................................................................................................................... 24 5.5 INTENSIDADE DE PRECIPITAÇÃO ....................................................................................................... 24 5.6 VAZÃO DE CONTRIBUIÇÃO .................................................................................................................. 24 5.7 DECLIVIDADES........................................................................................................................................ 25

5.7.1 Declividade do Greide ......................................................................................................................... 25 5.7.2 Declividade da galeria......................................................................................................................... 25

5.8 DIÂMETRO DA TUBULAÇÃO ................................................................................................................ 27 5.9 CÁLCULO DA ÁREA MOLHADA ........................................................................................................... 28 5.10 CÁLCULO DA VELOCIDADE DE ESCOAMENTO ............................................................................. 29 5.11 TEMPO DE ESCOAMENTO ................................................................................................................... 30 5.12 RECOBRIMENTO ................................................................................................................................... 30 5.13 COTAS E PROFUNDIDADES CALCULADAS ..................................................................................... 31

5.13.1 Cota do coletor a Montante e a Jusante ............................................................................................ 31 5.13.2 Profundidade a montante e a jusante ................................................................................................ 31 5.13.3 Cota do poço de visita ....................................................................................................................... 31 5.13.4 Cota da vala ....................................................................................................................................... 32

5.14 VOLUME DE ESCAVAÇÃO................................................................................................................... 32

SARJETAS .......................................................................................................................................................... 33

6.1 CAPACIDADE DAS SARJETAS DEVIDA À ÁREA DE CONTRIBUIÇÃO .......................................... 33 6.2 CAPACIDADE DA SARJETA COMPOSTA ............................................................................................ 34

BOCAS DE LOBO .............................................................................................................................................. 37

7.1 CAPACIDADE DA BOCA DE LOBO ....................................................................................................... 38 7.2 NÚMERO DE BOCAS DE LOBO POR TRECHO .................................................................................... 39 7.3 QUANTIDADE DE BOCAS DE LOBO COM VAZÃO DA BOCA DE LOBO ........................................ 40

12

INTRODUÇÃO

Pode-se indubitavelmente afirmar que as soluções que o homem vem buscando para questões referentes à drenagem remontam a tempos imemoriais, quando da passagem do homem do nomadismo para o sedentarismo. Se, neste movimento inicial, a drenagem tinha sua utilização ligada à irrigação de cultivos diversos; com a intensificação do processo de urbanização, ela foi sendo direcionada para a criação de soluções de drenagem para as cidades emergentes.

O aumento exponencial da urbanização em países em desenvolvimento, como o Brasil, cria

importantes problemas de escoamento superficial das águas de chuva, devidos primeiramente à

impermeabilização indiscriminada do solo ocupado. Um dos objetivos da drenagem moderna é lidar

com essa questão trazendo para as cidades soluções práticas, racionais e sustentáveis.

Concebe-se o sistema de drenagem como parte do conjunto de melhoramentos públicos existentes

em uma área urbana. Em relação aos outros melhoramentos urbanos, o sistema de drenagem tem

uma particularidade: o escoamento das águas das tormentas sempre ocorrerá, independente de

existir ou não sistema de drenagem adequado. A qualidade desse sistema é que determinará se os

benefícios ou prejuízos à população serão maiores ou menores.

Outra característica do sistema de drenagem é a sua solicitação não permanente, isto é: durante e

após a ocorrência de precipitações. Isto o diferencia de outros melhoramentos públicos, que são

essencialmente de uso contínuo. O sistema tradicional de drenagem urbana é concebido como

composto por dois sistemas distintos que devem ser planejados e projetados sob critérios

diferenciados: o Sistema Inicial de Drenagem ou de Microdrenagem e o Sistema de Macrodrenagem.

O Sistema de Microdrenagem ou Coletor de Águas Pluviais, é aquele composto pelos pavimentos das

ruas, guias e sarjetas, bocas de lobo, rede de galerias de águas pluviais e, também, canais de

pequenas dimensões. Esse sistema é dimensionado para o escoamento de vazões de 10 anos de

período de retorno. Quando bem projetado, e com manutenção adequada, praticamente elimina as

inconveniências ou as interrupções das atividades urbanas que advêm das inundações e das

interferências de enxurradas.

O sistema de microdrenagem será responsável pela coleta e condução das águas pluviais até o

sistema de macrodrenagem. Retirando as águas de chuva das ruas e vias públicas, a microdrenagem

contribui para evitar alagamentos, oferecer segurança aos pedestres e motoristas e reduzir danos no

patrimônio público. O traçado do sistema de microdrenagem é basicamente definido pelo traçado

das ruas em que será instalado.

O trabalho que segue tem como objetivo descrever o processo de dimensionamento uma rede de

microdrenagem.

14

COMPONENTES DA REDE DE MICRODRENAGEM

A microdrenagem é um sistema que inclui a coleta e afastamento das águas superficiais ou

subterrâneas, através de pequenas e médias galerias. Os principais componentes utilizados são:

� Bocas-de-lobo: dispositivos localizados em pontos convenientes, nas sarjetas, para captação

das águas pluviais;

� Condutos livres: obras destinadas à condução das águas superficiais coletadas de maneira

segura e eficiente, sem preencher completamente a seção transversal do conduto;

� Galeria: canalizações públicas usadas para conduzir as águas pluviais provenientes das bocas-

de-lobo e das ligações privadas;

� 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;

� Poço de visita: dispositivos localizados em pontos convenientes do sistema de galerias para

permitirem mudanças de direção, mudança de declividade, mudança de diâmetro, inspeção

e limpeza das canalizações;

� Sarjetas: faixas de via pública paralelas e vizinhas ao meio-fio. A calha formada é a receptora

das águas pluviais que incidem sobre as vias públicas;

� Sarjetões: calhas localizadas no cruzamento de vias públicas formadas pela sua própria

pavimentação e destinadas a orientar o escoamento das águas sobre as sarjetas;

� Trecho: comprimento de galeria situada entre dois poços de visita;

� Tubos de ligação: são tubulações destinadas a conduzir as águas pluviais captadas nas bocas-

de-lobo para as galerias ou poços de visita;

� Estações de bombeamento: conjunto de obras e equipamento destinados a retirar água de

um canal de drenagem quando não mais houver condições de escoamento por gravidade,

para um outro canal em nível mais elevado ou receptor final da drenagem em estudo.

16

REGIÃO SELECIONADA PARA A

IMPLANTAÇÃO DO SISTEMA DE

MICRODRENAGEM

Antes que se inicie o traçado, cálculo e detalhamento da rede de microdrenagem é imprescindível

que se conheça a realidade do local do projeto. Os produtos desta etapa são material fotográfico do

local e sobretudo uma planta de situação. A planta de situação apresenta o local do projeto e seu

entorno imediato.

A planta de situação deve conter: o local do projeto e cursos d'água nas imediações (córregos, rios,

lagos, canais, etc.) com pontos de lançamento das águas pluviais, e todo o urbanismo mais

atualizado, com nomes das vias e eventuais locais que possam servir de referência. Esta planta

deverá ser desenvolvida em escala que permita uma boa compreensão de toda a área de projeto.

Nesta planta pede-se que se apresente, além dos itens acima descritos, os seguintes dados:

� Extensão do trecho, em metros, na parte superior da linha;

� Sentido do fluxo, por meio de uma seta, na parte superior da linha;

� Diâmetro do tubo, em milímetros, na parte inferior da linha;

� Número do PV, do ramal e da rede;

� Perfis longitudinais das redes PV a PV e ramais.

18

DADOS PARA O DIMENSIONAMENTO

Para a realização do dimensionamento de uma rede de micro drenagem, é necessário efetuar um

levantamento planialtimétrico do local. O produto desta etapa é a elaboração de uma planta geral da

bacia contribuinte (incluindo águas provenientes de fora dos limites do lote), com curvas de nível de,

no mínimo, 5 em 5 m. Aconselha-se fortemente que as curvas de nível sejam de 1 em 1 m. A planta

deverá ser desenvolvida em escala que permita a visualização total da bacia contribuinte.

Além da planta geral é importante que se conheça, já nesta etapa, o projeto arquitetônico em sua

versão final para a definição precisa do traçado da rede. Observação da retificação das curvas de

nível conforme o projeto de terraplanagem. Do mesmo modo, é importantíssimo que se loque valas

de drenagem, tubulações previamente existentes, faixas sanitárias, talvegues e pontos prováveis de

descarga da vazão transportada pela nova rede projetada.

20

DIMENSIONAMENTO DA REDE DE

MICRODRENAGEM

As tubulações da rede de drenagem deverão ser implantadas preferencialmente nos eixos das vias,

recebendo as ligações das captações (bocas de lobo) de ambos os lados. Esta configuração poderá

ser alterada no caso de vias muito largas ou que possuam canteiro central.

Assim, uma vez determinado o traçado, o primeiro passo em direção ao dimensionamento da rede é

o posicionamento dos poços de visita (PV) ao longo do trecho selecionado. Os poços de visitas têm a

função de permitir o acesso à canalização para limpeza e inspeção, e devem ser colocados em todos

os pontos de singularidade da rede e obedecer uma distância máxima entre trechos sem

singularidades. Eles são posicionados:

� Nas cabeceiras dos coletores;

� Nas mudanças de direção;

� Nas mudanças de declividade;

� Nas mudanças de seção;

� Nas mudanças de material;

� Na confluência de coletores;

� Nos pontos onde ocorrem degraus;

� Nos alinhamentos retos em intervalos não superiores a 100 metros.

5.1 ÁREAS DE CONTRIBUIÇÃO

Uma vez posicionados os poços de visita, é imprescindível que sejam delimitadas as suas respectivas

bacias de contribuição. As áreas delimitadas por essas bacias são determinadas através da análise

das curvas de nível da região onde será implantada a rede de microdrenagem. As áreas entre os

trechos, as áreas acumuladas, assim como a distância entre cada poço de visita devem constar na

planilha de cálculo. A área acumulada é simplesmente a soma da área do trecho em questão com a

área do trecho anterior.

1−+= iiacumulada AAA

(1)

Onde

• Ai: área do trecho atual;

• Ai-1: área do trecho anterior.

21

Abaixo um exemplo:

Tabela 1 – Distância entre PV’s e Áreas de contribuição dos trechos

TRECHO L (m) ÁREA (m²)

Trecho Acumulada

PV01 - 6386,39 6386,39

PV01-02 11,97 5917,01 12303,40

PV02-03 20,22 1513,76 13817,16

Fonte: Autor.

5.2 COEFICIENTE DE ESCOAMENTO SUPERFICIAL (C)

Dependendo de como a área considerada para a implantação da rede de microdrenagem for

constituída, o coeficiente de escoamento superficial pode variar para cada parte do trecho analisado.

Ele é obtido por média ponderada dentro de cada área de contribuição. Os valores para cada tipo de

uso do solo são extraídos da tabela abaixo. O uso do solo futuro da ocupação também deve ser

levado em consideração nesta etapa.

Figura 1 – Coeficiente de Urbanização ou Impermeabilização (C)

Uso do Solo C

Área Comercial/Edificação muito densa:

Partes centrais, densamente construídas, em cidade com ruas e calçadas pavimentadas

0,95

Área Comercial/Edificação não muito densa:

Partes adjacentes ao centro, de menor densidade de habitações, mas com ruas e calçadas pavimentadas

0,70

Área Residencial:

Residências isoladas; com muita superfície livre 0,50

Unidades múltiplas (separadas); partes residenciais com ruas macadamizadas ou pavimentadas

0,60

Unidades múltiplas (conjugadas) 0,75

Lotes com > 2.000 m2 0,45

Áreas com apartamentos 0,70

22

Figura 1 – Coeficiente de Urbanização ou Impermeabilização (C) (cont.)

Área industrial:

Indústrias leves 0,80

Indústrias pesadas 0,90

Outros:

Matas, parques e campos de esporte, partes rurais, áreas verdes, superfícies arborizadas e parques ajardinados

0,20

Parques, cemitérios; subúrbio com pequena densidade de construção 0,25

Playgrounds 0,35

Pátios ferroviários 0,40

Áreas sem melhoramentos 0,30

Fonte: Adaptado de ASCE, 1969 e Wilken, 1978.

A ponderação do coeficiente leva em conta a área e coeficiente parcial, que depende da ocupação.

t

iipp

A

CACAC

.. +=

(2)

Onde:

• C: Coeficiente de impermeabilização ponderado;

• Cp: Coeficiente de impermeabilização da área permeável;

• Ci: Coeficiente de impermeabilização da área impermeável;

• Ap: Área permeável (m²);

• Ai: Área impermeável (m²);

• At: Área total (m²).

Abaixo um exemplo:

Tabela 2 – Coeficientes de impermeabilização ponderados

Trecho Área total Área imperm. Área permeável Coef. Imperm. Coef. Perm. Coef. de esc.

(m²) (m²) (m²)

PV01 6386,39 2839,21 3547,18 0,60 0,40 0,49

PV01-02 5917,01 5625,22 291,79 0,60 0,40 0,59

PV02-03 1513,76 1513,76 0,00 0,60 0,40 0,60

Fonte: Autor.

23

5.3 TEMPO DE CONCENTRAÇÃO

Tempo de concentração é o tempo que decorre desde o início da chuva, até que toda a bacia passe a

contribuir para a seção de uma determinada galeria considerada. Portanto, se faz necessário calcular

o tempo de concentração para cada início de trecho de tubulação. Para as redes em Blumenau

sugere-se a utilização da equação de Kirpich. Cabe salientar que esta equação é indicada para bacias

pequenas, que é o caso para projetos de microdrenagem.

385,0

155.1

.57H

Ltc =

(3)

Onde:

• tc: tempo de concentração (min);

• L: comprimento (km);

• H: desnível (m).

Recomenda-se, para projetos de microdrenagem, que o tempo de concentração seja no mínimo de 5

minutos. Caso o tempo de concentração calculado para o primeiro trecho seja menor do que isto,

adota-se 5 minutos. Abaixo um exemplo deste procedimento para poços de visita no início das redes.

Tabela 3 – Cálculo dos Tempos de Concentração para o ínicio dos trechos

TEMPO DE CONCENTRAÇÃO

Trecho PV1 PV23 PV33

L 0,155 0,20 0,16

H 49,2 76,40 57,4

tc 1,48 1,67 1,44

tc adot 5,00 5,00 5,00

Fonte: Autor.

Após a determinação do tempo de concentração para os primeiros poços de visitas de cada trecho,

nos demais trechos que seguem, pega-se o tempo de concentração anterior e soma-se o tempo de

escoamento para o trecho anterior. Os tempos de concentração do trechos posteriores ao início da

rede podem ser determinados por:

11 −− += iii tesctctc

(4)

Onde:

• tci: tempo de concentração do trecho (min);

• tci-1: tempo de concentração do trecho anterior (min);

• tesci-1: tempo de escoamento do trecho anterior (min).

24

Como exemplo, para o trecho PV2-PV3:

212132 PVPVPVPVPVPV tesctctc −−− +=

min05,505,00,532 =+=−PVPVtc

5.4 PERÍODO DE RETORNO

Período de Retorno é o intervalo de tempo estimado (em anos) de ocorrência de determinado

evento. Em termos matemáticos, é o inverso da probabilidade de um evento ser igualado ou

ultrapassado. Esta variável muda conforme a aplicação para o qual é projetado uma determinada

solução de engenharia. Para o dimensionamento do sistema de microdrenagem das vias, o período

de retorno adotado para Blumenau deve ser de 10 anos.

5.5 INTENSIDADE DE PRECIPITAÇÃO

Para o cálculo da intensidade de precipitação a ser utilizada no dimensionamento do sistema, deve-

se utilizar a equação de chuvas intensas de Back (2014). A equação de Back é representada a seguir:

7,0

193,0

)9(

.4,782

+=

tc

TI

(5)

Onde:

• I: intensidade de precipitação (mm/h);

• T: período de retorno (anos);

• tc: tempo de concentração (min).

Com a equação (5) acima, determina-se a intensidade de precipitação para cada trecho.

5.6 VAZÃO DE CONTRIBUIÇÃO

O cálculo da vazão leva em consideração a intensidade da chuva, a área de contribuição do trecho e

o coeficiente “C” de impermeabilização que foram calculados anteriormente.

25

A fórmula para obtenção da vazão pelo método racional é:

3600

.. acumuladaponderado AICQ=

(6)

Onde:

• Q: vazão do trecho (l/s);

• C: Coeficiente de impermeabilização ponderado;

• I: intensidade de precipitação do trecho (mm/h);

• A: área de contribuição acumulada do trecho (m²).

A vazão deve ser calculada a cada trecho.

5.7 DECLIVIDADES

Definidos os PV’s e traçadas as respectivas áreas de contribuição, é possível determinar as cotas de

cada PV com o auxílio das curvas de nível. Graças à determinação das cotas dos pontos nas ruas,

pode-se estabelecer a declividade do greide.

5.7.1 Declividade do Greide

A declividade do Greide nada mais é do que a inclinação do trecho da rua localizado entre cada um

dos PV’s. A determinação deste valor é feita através da seguinte fórmula:

L

CTJCTMIG

−=

(7)

Onde:

• IG: inclinação do greide (m/m ou %);

• CTM: Cota do terreno a montante (m);

• CTJ: Cota do terreno a jusante (m);

• L: Distância entre os poços de visita (m).

Este cálculo é feito para cada trecho.

5.7.2 Declividade da galeria

Para a determinação da declividade do coletor é necessário ter a cota dos coletores. Essa cota

depende de dois fatores:

26

� Inclinação mínima de 0,5%;

� Profundidade mínima do coletor: 1,00m.

Com isso, determina-se a cota do coletor através da seguintes fórmulas:

L

CCJCCMIC

−=

(8)

RCMCTMCCM −= (8.1)

RCJCTJCCJ −= (8.2)

Onde:

• IC: Inclinação do coletor (m/m ou %);

• CCM: Cota do coletor a montante (m);

• CCJ: Cota do coletor a jusante (m);



• RCM: Recobrimento do coletor a montante (m);

• RCJ: Recobrimento do coletor a jusante (m);

• L: Distância entre os PV’s (m).

Abaixo um exemplo:

Tabela 4 – Inclinação do Greide e da Galeria

Trecho Comprimento

(m) CTM (m)

CTJ (m) Inclinação

Greide (m/m)

PCM (m)

PCJ (m)

CCM (m)

CCJ (m)

Inclinação Coletor (m/m)

PV1 54,40

PV1-PV2 11,97 54,40 51,11 0,27 3,50 1,10 50,90 50,01 0,07

PV2-PV3 20,22 51,11 45,50 0,28 4,00 0,65 47,11 44,85 0,11

Fonte: Autor.

Cabe observar que é aconselhável uma profundidade máxima do coletor de 4 m e uma profundidade

mínima de 1,00 m. No entanto para atingir velocidades de escoamento dentro das velocidades

máximas e para compensar a declividade de determinados locais pode ser inevitável adotar valores

de projeto diferentes dos limites. Neste caso aconselha-se fazer um tratamento diferenciado do solo

para evitar danos ao equipamento. Estas especificações devem estar detalhadas em projeto.

27

5.8 DIÂMETRO DA TUBULAÇÃO

Para determinação dos diâmetros a serem utilizados na galeria, utiliza-se como base a equação de

Manning para condutos livres e circulares. A lâmina d’água em galerias circulares não deve

ultrapassar 80%, ou seja, y/D = 0,80. A equação de Manning Para galerias circulares a 80% de sua

capacidade os fornece:

8

3

.30466,0

.

=

galeriacalc

i

nQD

(9)

Onde:

• Dcalc: diâmetro de cálculo (m);

• Q: vazão do trecho (m³/s);

• i: declividade da galeria (m/m);

• n: coeficiente de rugosidade.

Os coeficientes de rugosidade de Manning a serem utilizados são:

� Tubos de concreto: 0,015;

� Tubos de PVC 0,009;

� Tubos de PEAD com acabamento liso interno: 0,009 a 0,012.

Após a determinação do diâmetro calculado, é necessário determinar o diâmetro que será adotado.

Este diâmetro deve ser compatível com os disponíveis no mercado. Para tubos de concreto com

seção circular, tem-se as seguintes opções: 0,40 m; 0,50 m; 0,60 m; 0,70 m; 0,80 m; 0,90 m; 1,00 m;

1,10 m; 1,20 m; 1,50 m. Cabe lembrar que o diâmetro adotado deve ser maior ou igual ao calculado.

Nota importante: caso o diâmetro calculado exija a adoção de um diâmetro comercial maior ou igual

a 1,00 m, deve-se imperativamente adotar um período de retorno de 25 anos.

28

5.9 CÁLCULO DA ÁREA MOLHADA

Para determinação da área molhada da tubulação utiliza-se o cálculo dos coeficientes, Qn, y/D, A/D²,

por interpolação linear, usando como base a tabela abaixo, que rege as diretrizes de Regime

Uniforme de Escoamento em Seções Circulares.

Figura 2 – Regime Uniforme de Escoamento nas Seções Circulares

Fonte: Cordero, A. 2013.

29

A seguir um exemplo de aplicação.

�∙��∙�

�

(10)

0,328108 ∙ 0,0160,4�� ∙ 0,11��

= 0,181

A tabela a seguir mostra os dados obtidos por interpolação para o trecho do exemplo.

Tabela 5 – Interpolação para cálculo da área molhada da tubulação entre PV02-PV03

Trecho � ∙ �� ∙ ��

y/D A/D²

PV02-03

0,1772 0,5400 0,43266

0,1808 0,5467 0,43932

0,1826 0,5500 0,44262

O cálculo da área molhada da tubulação é dada por:

�� ! �� = 0,43932

Onde:

• Amolhada = área molhada da tubulação (m²);

• D = diâmetro da tubulação (m).

�� ! = 0,43932 ∙ 0,4� = 0,07$2

5.10 CÁLCULO DA VELOCIDADE DE ESCOAMENTO

Para ter certeza de que a galeria calculada, com os diâmetros estabelecidos, será aplicável ou não, é

necessário ter conhecimento da velocidade de escoamento em cada um dos trechos.

Essa velocidade pode ser determinada através da equação:

% = �� !

(11)

30

Onde:

• V: velocidade (m/s);

• Q: vazão do trecho (m³/s);

• Amolhada: área molhada (m²).

A velocidade máxima e mínimas permitidas para o dimensionamento são, respectivamente, 0,75

m/s e 5 m/s. Caso estes limites não sejam atendidos, redimensiona-se o trecho, alterando seu

diâmetro e/ou a declividade para atender os limites de velocidade no sistema de drenagem.

5.11 TEMPO DE ESCOAMENTO

O tempo de escoamento é o período que a água leva pra chegar de um PV a outro. Esse valor é

utilizado para o cálculo do tempo de concentração do trecho seguinte. Para determinação desse

tempo de escoamento, utiliza-se a seguinte fórmula:

V

Ltescoamento=

(12)

Onde:

• tescoamento: tempo de escoamento (min);

• L: distância entre trechos (m);

• V: velocidade (m/min).

5.12 RECOBRIMENTO

O recobrimento mínimo a ser utilizado para as galerias circulares de águas pluviais é definido pela

seguinte fórmula:

40,0

2+= D

Rm (13)

Onde:

• Rm: recobrimento mínimo (m);

• D: diâmetro da tubulação adotado (m).

Com isso, calcula-se qual seria o recobrimento mínimo teórico para cada trecho. Porém deve-se

adotar, na medida do possível, um recobrimento mínimo de 1,00 m.

31

5.13 COTAS E PROFUNDIDADES CALCULADAS

As cotas de terrenos, coletores, valas e profundidade dos PVs deverão ser calculadas conforme será

descrito abaixo.

5.13.1 Cota do coletor a Montante e a Jusante

A cota do coletor refere-se à cota da geratriz superior da tubulação, sendo determinada por:

RCTJCCJ

RCTMCCM

−=−=

(14)

Onde:


• CTM: Cota do terreno a montante(m);



• R: recobrimento (m).

5.13.2 Profundidade a montante e a jusante

A profundidade do coletor é definida por:

adotado

adotado

DCCJCTJPCJ

DCCMCTMPCM

+−=+−=

(15)

Onde:

• PCM: Profundidade do coletor a montante (m);



• PCJ: Profundidade do coletor a jusante (m);



• Dadotado: Diâmetro do coletor adotado (m).

5.13.3 Cota do poço de visita

A cota do poço de visita será a mesma cota da vala a jusante.

32

5.13.4 Cota da vala

A cota da vala é determinada por:

2,0

2,0

−−=−−=

PCJCTJCVJ

PCMCTMCVM

(16)

Onde:

• CVM: Cota da vala a montante (m);


• PCM: Profundidade do coletor a montante (m).

• CVJ: Cota da vala a jusante (m);


• PCJ: Profundidade do coletor a jusante (m).

A cota da vala também deve ser calculada para montante e jusante de cada trecho, adotando-se os

valores respectivos.

5.14 VOLUME DE ESCAVAÇÃO

O volume de escavação é a quantidade de terra que deverá ser retirada para a implantação da

tubulação. Ele é determinado pela equação:

%&'( = )*+, + *+.2 + 0,2/ . 1. 2� + 0,43 (17)

Onde:

• Vesc: Volume de escavação (m³);

• PCM: Profundidade do coletor a montante (m);

• PCJ: Profundidade do coletor a jusante (m);

• L: Comprimento da tubulação de cada trecho (m);

• D: Diâmetro da tubulação (m).

33

SARJETAS

6.1 CAPACIDADE DAS SARJETAS DEVIDA À ÁREA DE CONTRIBUIÇÃO

Para se determinar a vazão da sarjeta, é necessário que se estabeleça as áreas de contribuição à

direita e à esquerda da rua. Deve-se levar em conta as curvas de nível, examinando detalhadamente

a declividade do terreno.

Para este dimensionamento, considera-se que apenas uma área de no máximo 30 m para cada lado

da rua irá influenciar na sarjeta.

Para o cálculo da vazão usa-se:

3600

.. AiCQ =

(18)

Onde:

• Q: vazão de contribuição (L/s);

• C: coeficiente de impermeabilização;

• i: intensidade de precipitação (mm/h);

• A: área de contribuição (m²).

A área de contribuição é encontrada através do levantamento planialtimétrico e é dividida em área

do lado direito da rua e do lado esquerdo, levando em conta o sentido do escoamento.

A intensidade de precipitação leva em consideração:

� Período de retorno (T): 10 anos;

� Tempo de concentração mínimo (tc): 5 minutos;

� Equação de chuva para Blumenau (Back 2014)

Tendo todos esses valores pré-determinados, pode-se calcular a vazão para cada trecho, à direita e à

esquerda da rua.

34

Abaixo um exemplo de cálculo.

Tabela 6 – Vazão no trecho das sarjetas

TRECHO L (m) I greide C Área Lado Esq. Área Lado Dir. Q Esq. Q Dir.

(m/m) (m²) (m²) L/s L/s

PV01-02 11,97 0,27 0,60 964,35 719,19 25,30 18,87

PV02-03 20,22 0,28 0,60 82,21 666,93 2,16 17,50

PV03-04 17,21 0,17 0,60 619,34 761,90 16,25 19,99

PV04-05 20,43 0,05 0,60 193,71 670,07 5,08 17,58

Fonte: Autor.

6.2 CAPACIDADE DA SARJETA COMPOSTA

A capacidade de condução de escoamento superficial da sarjeta é dimensionada segundo duas

hipóteses:

� Água escoando somente pelas sarjetas;

� Água escoando pelas sarjetas e tomando parcialmente a via.

A figura a seguir ilustra a segunda situação.

Figura 3 – Variáveis de cálculo para uma sarjeta composta

Fonte: Pinheiro, A. 2014.

35

A altura máxima de guia deve ser determinada de modo a não exceder 15 cm.

Tendo-se esses dados, pode-se determinar a altura lâmina d’água na sarjeta e na rua, através da

equação:

211 .. ZLZLY rs +=

(19)

Onde:

• Y1: altura lâmina d’água na sarjeta (m);

• Y2: altura lâmina d’água na rua (m);

• Ls: largura da sarjeta (m);

• Lr: largura considerada na rua (m);

• Z1: declividade da sarjeta (m/m);

• Z2: declividade da rua (m/m).

Uma vez calculada a altura da lâmina d’água, pode-se determinar a vazão para cada trecho, com a

seguinte equação:

I

n

ZhQ ...375,0 3

8

=

(20)

Onde:

• Q: vazão (m³/s);

• h = Y: altura da lâmina d’água (m);

• Z: declividade (m/m);

• n: coeficiente de rugosidade (0,016);

• I: declividade do greide.

Para a sarjeta composta, é necessário o cálculo de três vazões:

In

ZYQ ...375,0 1

3

8

11

=

In

ZYQ ...375,0 2

3

8

22

=

In

ZYQ ...375,0 1

3

8

23

=

Onde:

• Q1 = Q1 da Figura 8 (m³/s);

• Q2 = Q3 da Figura 8 (m³/s);

• Q3 = Q2 da Figura 8 (m³/s).

36

Com isso, calcula-se o vazão final:

321 QQQQ f −+=

(21)

Para finalizar, é necessário multiplicar essa vazão encontrada por um fator de redução, conforme

Tabela 7:

Tabela 7 – Fator de redução

Declividade da sarjeta (%)

Fator de redução

até 5,0 0,50

6,0 0,40

8,0 0,27

10,0 0,20

Fonte: Pinheiro, A. 2014.

Uma vez adotado o fator de redução, a vazão efetiva é determinada por:

FrQQ fef .=

(22)

Onde:

• Qef: vazão efetiva (m³/s);

• Qf: vazão final (m³/s);

• Fr: fator de redução.

A tabela abaixo apresenta um exemplo de cálculo.

Tabela 8 – Quadro das vazões para Sarjeta composta

SARJETA COMPOSTA

TRECHO L Igreide y1 z1 y2 z2 Q1 Q2 Q3 Qtotal Fator de Qefetiva

(m) (m/m) m 10% m 2% L/s L/s L/s L/s redução L/s

PV01-02 11,97 0,27 0,088 10 0,018 50 188,26 13,67 2,73 199,19 0,20 39,84

PV02-03 20,22 0,28 0,088 10 0,018 50 189,14 13,74 2,75 200,13 0,20 40,03

PV03-04 17,21 0,17 0,088 10 0,018 50 149,92 10,89 2,18 158,63 0,20 31,73

PV04-05 20,43 0,05 0,088 10 0,018 50 79,44 5,77 1,15 84,06 0,20 16,81

Fonte: Autor.

37

BOCAS DE LOBO

As bocas de lobo (BL) são dispositivos colocados em pontos convenientes nas sarjetas, com a

finalidade de captar as águas veiculadas por elas, conduzindo-as às galerias, conforme figura abaixo.

Na saída das bocas de lobo são posicionados os condutos de ligação. Eles são as tubulações que

interligam as captações (BL) aos poços de visita. Como via de regra, devem ter diâmetro mínimo de

30 cm para bocas de lobo simples (sugere-se no entanto que sejam adotados condutos de ligação

com diâmetro mínimo de 40 cm). Em todos os casos, os condutos de ligação deverão ser

dimensionados considerando a vazão de entrada nas BL.

Figura 4 – Detalhe de microdrenagem urbana

As bocas de lobo são implantadas ao longo das guias nos pontos baixos, a montante dos

cruzamentos e entre as interseções viárias, em intervalos definidos em função das vazões de

contribuição, considerando a largura máxima de alagamento admissível na via e a altura da guia

como limite do nível de água. Existem hoje diversos tipos de boca de lobo. A figura abaixo apresenta

os principais tipos.

38

Figura 5 – Tipos de bocas de lobo

Fonte: SUDERHSA, 2002.

As bocas de lobo devem estar dispostas na rua, de forma que a distância máxima entre elas seja de

30m.

7.1 CAPACIDADE DA BOCA DE LOBO

A altura da guia a ser adotada será de 15 cm e a altura da lâmina d’água não deve exceder 12 cm.

Se y⁄h≤1 : operação como vertedor. Portanto, a fórmula para o cálculo de sua vazão será a seguinte:

2

3

..703,1 yLQ=

(23)

39

Onde:

• Q: vazão de operação da boca de lobo (L/s);

• L: largura da boca de lobo;

• Y: altura da lâmina d’água.

Porém, é preciso calcular a vazão considerando-se o fator de redução da capacidade de engolimento,

conforme Tabela 9:

Tabela 9 – Fator de redução da capacidade de engolimento

Localização na sarjeta Tipo de boca-de-lobo % permitida sobre o

valor teórico

Ponto Baixo

De guia 80

Com grelha 50

Combinada 65

Ponto intermediário

De guia 80

Grelha longitudinal 60

Grelha transversal ou longitudinal com barras transversais combinadas

60

Fonte: Autor.

7.2 NÚMERO DE BOCAS DE LOBO POR TRECHO

Para a determinação da quantidade de sarjeta por trecho, é aplicada a equação:

ef

as Q

QN =

(24)

Onde:

• Ns: número de sarjetas;

• Qa: vazão devido área de contribuição (L/s);

• Qef: vazão efetiva da sarjeta (L/s).

A vazão devido áreas de contribuição é calculada de modo a que se determine uma vazão para a

direita e esquerda. Já a vazão efetiva da sarjeta foi encontrada no item 6.2. Com isso, obter-se-á o

“número de sarjetas” para a direita e esquerda da rua.

40

7.3 QUANTIDADE DE BOCAS DE LOBO COM VAZÃO DA BOCA DE LOBO

Para se determinar a quantidade de bocas de lobo em cada trecho e para cada lado da rua, aplica-se

a equação:

final

areaBL Q

QN =

(25)

Onde:

• NBL: número de bocas de lobo;

• Qárea: vazão devido área de contribuição, item 6.1 (L/s);

• Qfinal: vazão da boca de lobo, item 7.1 (L/s).

Assim como o número de sarjetas, o número de bocas de lobo também é determinado para o lado

esquerdo e direito de cada trecho.

Avaliando a quantidade de sarjeta e bocas de lobo deve-se sempre tomar como base um valor

arredondado que seja o maior valor entre a quantidade de boca de lobo e sarjeta. Além disso, deve-

se respeitar um espaçamento máximo de 30 m entre as bocas de lobo. A tabela a seguir fornece um

exemplo:

Tabela 10 – Quantidade de bocas de lobo adotada

BOCA DE LOBO

Calculado Adotado

TRECHO L

Sarjeta Esq.

Boca de lobo esq.

Sarjeta Dir.

Boca de lobo dir.

Mínimo por trecho

menor 30m

Boca de lobo esq.

Boca de lobo dir.

(m) Quant. Quant. Quant. Quant. Quant. Quant. Quant.

PV01-02 11,97 0,64 0,95 0,47 0,71 1,00 1,00 1,00

PV02-03 20,22 0,05 0,08 0,44 0,66 1,00 1,00 1,00

PV03-04 17,21 0,51 0,61 0,63 0,75 1,00 1,00 1,00

PV04-05 20,43 0,30 0,19 1,05 0,66 1,00 1,00 2,00

Fonte: Autor.

O detalhe da locação das bocas de lobo deve ser representado em planta.

manual de drenagem - blumenau.sc.gov.br

Documents