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

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ST 401 TOPOGRAFIA APLICADA OBRAS CIVIS Prof. Hiroshi Paulo Yoshizane webdidat.

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

2 PERFIL do TERRENO Estacas Cotas Projeto Altitudes Distâncias 1:100 1:1.000 GREIDE ¨I¨

3 PROJETO DE G.A.P. Seqüência de Cálculos

4 1º Passo Cálculo da declividade superficial do terreno natural Cota da estaca inicial ¨ estaca 1¨ = Cota da estaca final ¨estaca 6 ¨ = Cota estaca 1 – cota estaca 6 I m/m = Dist. Estaca 1 até estaca 6 i % = I m/m x 100 Assim, obtem-se a declividade superficial

5 2º Passo Determinação hidrológica do escoamento: 1-Determina-se a área da bacia de contribuição. Pelo método topográfico: ¨cálculo de áreas¨ -softwares topográficos; -autocad; -métodos gráficos: -planímetro; -vetorização.

6 M É T O D O R A C I O N A L Q máxM É T O D O R A C I O N A L ¨VÁLIDA PARA BACIAS HIDROGRÁFICAS COM ATÉ 50 ha.¨ Dimensionamento para suportar vazão máxi- ma Q máx de projeto, definida como sendo a máxima vazão ocorrida na condição fisiográfica da bacia de contribuição. MÉTODO ANALÍTICO

7 Q Método Racional Calculara a vazão ¨Q¨ calculada para cada trecho pelo Método Racional, seguindo a fórmula : QciA Q = 0,1667 x c x i x A Qm³seg. com Q em m³/seg. Q : m³/seg. A = Área de drenagem em hectares. c = coeficiente de escoamento superficial. i = Intensidade pluviométrica em mm/min.

8 ESCOAMENTO SUPERFICIAL Coeficiente de escoamento superficial ¨runoff¨ ¨ C ¨ Coeficiente de Runoff = 0,50 ¨ C ¨ Coeficiente de Runoff = 0,50 Válida para superfícies com poucas áreas ocupadas com estruturas de construção civil ¨ telhados e calçadas impermeabilizadas¨ e com as Ruas e Avenidas com pavimento asfáltico.

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

10 2º Passo Determinação hidrológica do escoamento: 3-Dimensionamento da caixa de entrada. ¨boca de lobo ou boca de leão¨

11 PROJETO DE ¨GAP¨ Planta esquemática

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

13 BOCA DE LOBO OU LEÃO Equipamentos coletores e protetores Grade móvel para inspeção Plantio de árvore errado

14 INÍCIO DA GALERIA Caixa coletora selada sob meio fio ¨calçada¨ Vai para a galeria

15 BOCA DE LOBO OU LEÃO Guia chapéu grelha Boca de lobo nova com guia e sarjeta As bocas de lobo, necessitam de inspeção periódica, principal- mentenas épocas do início chuvo- so.

16 Figura 1 COLETORES ( Figura 1 ) planta

17 HIDRÁULICA DE CANAIS Para um melhor entendimento em estudos projetos de drenagem, é imprescindível revermos um pouco de hidráulica específica. HIDRÁULICA DOS CONDUTOS LIVRES

18 APLICAÇÕES E EXECUÇÕES TIPOS DE SEÇÕES HIDRÁULICAS: -SEÇÕES CIRCULARES. -SEÇÕES QUADRADAS. -SEÇÕES RETANGULARES. -SEÇÕES TRIANGULARES. -SEÇÕES TRAPEZOIDAIS. -SEÇÕES ESPECIAIS: -SIAMESES. -MISTAS. -OVÓIDES.

19 VELOCIDADE DE FLUXO -Nos sistemas de drenagem por canais, existem fa- tores importantes à serem considerados: a) Tipo de seção a ser adotada e aplicada; b) natureza das paredes ¨material da parede¨; c) declividade mínima e máxima; d) profundidade dos canais; e) altura de recobrimento; f) estabilidade do fundo ¨berço de assentamento¨; g) quando em peças pré-moldadas ¨rejuntamento¨; h) caixas de transição de altura e inspeção ¨PV¨.

20 VELOCIDADE DE FLUXO ¨Nos projetos devem ser considerados de iní- cio, a velocidade máxima e mínima de fluxo¨. assoreamento -Velocidade mínima: ¨assoreamento¨ erosões nas paredes -Velocidade máxima: ¨erosões nas paredes¨ OBS OBS: É importante para um bom dimensionamento, uma análise do solo apurada, e um bom trabalho topográfico durante a execução.

21 VELOCIDADE DE FLUXO VELOCIDADE MÁXIMA: y A velocidade máxima relaciona- se por y/r= 1,62 que equivale a Y=0,81D. Ocorre na situação em que o conduto está parcialmente cheio, isto é, numa altura de 0,81D. A vazão máxima parece que se dá quando há um fluxo em seção CHEIA, mas, é um engano, isto é, só trabalhará em conduto livre quando se tem uma pequena altura em contato com o ar atmosfé- rico, que é de pelo menos a 0,95D. y DECLIVIDADE ( i m/m ) Q importantíssimo saber

22 VELOCIDADE DE FLUXO VELOCIDADE LIMITE INFERIOR: ¨ Para evitar deposição ¨ -Água com suspensão de finos = 0,30m/s -Água transportando areia fina = 0,45m/s -Água de esgoto sanitário = 0,60m/s -Águas pluviais = 0,75m/s

23 VELOCIDADE DE FLUXO VELOCIDADE LIMITE SUPERIOR EVITAM A EROSÃO NAS PAREDES: -Canais arenosos = 0,30m/s -Canais com paredes saibrosos = 0,40m/s -Canais com paredes de seixos = 0,80m/s -Canais com paredes de aglomerados consistentes=2,00m/s -Canais com paredes de alvenaria = 2,50m/s -Canais com parede de rocha compacta =4,0m/s -Canais com paredes de concreto = 4,50m/s

24 BUEIRO ¨canal circular¨ Determinação da vazão no canal fechado, seção circular, em concreto, com 0,5 m de diâmetro, nas seguintes situações: declividades 1/100 m/m e 1/10 m/m, e áreas molhadas de ¾ e ½ do diâmetro. CARACTERÍSTICAS DO CANAL: n=0,013 -coeficiente de Manning para o concreto. D = 0,5 m diâmetro do tubo adutor y = ¾ D e y = ½ D profundidades do escoamento no canal (tirante) I = 1/10 e 1/100 declividades longitudinais do canal.

25 Observando a figura e, conseqüentemente à geometria do canal, encontra-se : 1 - (área molhada) 2 - (raio hidráulico) 3 - (tirante) onde é o ângulo central que delimita o tirante. Para y = ¾ D obtém-se: y = ¾. 0,5 = 0,375 m ou pela equação : = 240 = 0,375 m A = 1/8 ( - sen ) x D²

26 PROCEDIMENTO ANALÍTICO ( PASSO À PASSO ) TRIGONOMETRIA APLICADA À HIDRÁULICA DE CANAIS CIRCULARES:

27 Observando a figura e, conseqüentemente à geometria do canal, encontra-se : 1 - ÁREA MOLHADA ( Am ) Demonstração analítica : Am = D ² / 8 ( - sen ) Am : Relacionado com a área plena ( Ap ) Am D ² /8 ( - sen ) 1 = = ( - sen ) Ap.D² 2 4 = 2 arc.cos. ( 1-2 y n / D ) = ângulo tirante

28 PROCEDIMENTO ANALÍTICO ( PASSO À PASSO ) TRIGONOMETRIA APLICADA À HIDRÁULICA DE CANAIS CIRCULARES: ynyn D = 2 arc.cos. ( 1-2 yn / D ) = ângulo tirante 2 / 3D Yn = D/2 ( 1 – cos / 2 ) 1 – cos / 2 = 2 y n/2 Assim sendo: cos /2 = 1 - 2yn/2 então : = 2arc.cos (1 – 2 yn/2)

29 PROCEDIMENTO ANALÍTICO ( PASSO À PASSO ) TRIGONOMETRIA APLICADA À HIDRÁULICA DE CANAIS CIRCULARES: Relação ráio Hidráulico ¨Rh¨ e Ráio pleno D sen Rh = 1- 4 Rh = Rh pleno Rh D/4 (1-sen / ) = Rh pleno D/4 Rh = (1-sen / ).Rh pleno

30 PROCEDIMENTO ANALÍTICO ( PASSO À PASSO ) TRIGONOMETRIA APLICADA À HIDRÁULICA DE CANAIS CIRCULARES: Relação velocidade e velocidade plena V 1 1/2 1 = R. I 0 = I 0 (D/4). (1-sen / ) V Plena n n 2/32/3 2/32/32/32/3 V Plena =1/n.(D/4). I 0 2/3 2/3 1/21/2 V 1/n.(D/4). I 0. (1-sen / ) = V Plena 1/n. (D/4). I 0 V Plena = I 0. (D/4).(1-sen / ) 1/21/2 2/3 2/3 2/3 2/3 2/3 2/3 1/21/2 2/3 2/3 1/21/2 2/32/3 V sen = VPlena 2/3 2/3

31 PROCEDIMENTO ANALÍTICO ( PASSO À PASSO ) TRIGONOMETRIA APLICADA À HIDRÁULICA DE CANAIS CIRCULARES: Relação vazão e vazão plena Q/Q Plena A I 0 D D sen Q= R. I0 = Q= ( - sen ) (1- ) n n 8 4 2/32/3 2/32/3 1/21/2 1/21/22

32 PARA MEIA SEÇÃO PARA MEIA SEÇÃO y = ½ D y = 0,5m / 2 = 0,25m = 180 Agrupando os valores da área e do raio hidráulico, para as duas situações, em uma tabela: A vazão será calculada pela expressão de Manning : ONDE: Q= vazão ; A=área molhada n = Coef. ; R = ráio hidr. I = Declividade (perda de carga)

33 VAZÃO PARA OS DIFERENTES TIRANTES E DECLIVIDADES PARA O CANAL CIRCULAR O tirante maior produz maior vazão, e declividade maior (rampa mais íngreme) contribuem para maior vazão. Quando a seção transversal de um canal de seção fechada fica inteira- mente tomada pela água, a rigor não existe mais um canal. São ainda utilizadas as fórmulas de escoamento em canais, ao se admitir que o fenômeno esta acontecendo, na prática, sem pressão e calcula- se a vazão no conduto, no limite de funcionamento entre canal e conduto forçado. Admitindo-se a seguinte hipótese:

34 HIPÓTESES ¨CHEIO¨ = 360 e y = D = 0,5 m Perímetro = 2x R ou xD = 1,5708 m Rh = A/P = 0,1963/1,5708 Rh = 0,125 m 2

35 CÁLCULO DAS VAZÕES 0,1963 2/3 1/2 Q 1/10 = x 0,125 x 1/10 = 1,19m³/s 0,013 0,1963 2/3 1/2 Q 1/100 = x 0,125 x 1/100 = 0,37m³/s 0,013

36 CÁLCULO DAS VAZÕES ¨Hazen-Willians¨ onde: C = 120 coeficiente de Hazen-Willians que depende da rugosidade do tubo, no caso, a rugosidade do concreto. D = 0,50 m diâmetro do tubo. J perda de carga unitária.

37 onde: C = 120 coeficiente de Hazen-Willians que depende da rugosidade do tubo, no caso, a rugosidade do concreto. D = 0,50 m diâmetro do tubo. J perda de carga unitária. CÁLCULO DAS VAZÕES ¨Hazen-Willians ¨

38 SEÇÕES CIRCULARES - PARTICULARIDADES 1 1-Apresentam o menor perímetro molhado. 2 2-Apresentam o maior Ráio hidráulico. 3 3-Vantagem geométrica e execução. 4 4-Seções semi-circulares ótimos para condutos livres abertos desde que pré-moldados. 5 5-Quando executados no local, traz dificuldades quanto à implantação e estabilidade da parede.

39 TRABALHO EM SALA DEFINIÇÃO DA GALERIA

40 DIÂMETRO DO TUBO DIDÁTICAMENTE VAMOS DEFINIR ADOTAREMOS Ø = 0,60m TIPO C2 ¨TUBO DE CONCRETO ARMADO TIPO C2 ¨TUBO DE CONCRETO ARMADO¨

41 ESPESSURA DO BERÇO TRAÇOS DO CONCRETO MAGRO 1 SACO DE CIMENTO ( 50kg. padrão ) 8,5 LATAS DE AREIA 1,5 LATAS DE PEDRA 2,0 LATAS DE ÁGUA ¨ 1 lata = 18,5 litros ¨ ¨ 1 Saco de cimento = 250,0 litros ¨

42 Aplicação de uma camada de pedra 3, 4 e rachão, numa camada de 15 cm. a 30 cm. ao longo da vala ( lastro de brita ), cuja finalidade é de drenar (manter seco) a interface do solo com base da sapata, trabalhando também como material de transição entre o solo e a sapata da fundação ( agulhamento )-válido para solos razoavelmente seco. Para solos muito úmido, instáveis e turfosos faz-se necessário lançar uma camada de concreto magro ou sistema de vigas de concreto apoiadas sobre estacas cravadas nas junções ¨BOLSAS¨ no sentido trans- versal da galeria. ESPESSURA DO BERÇO e INFRA-ESTRUTURA

43 ABERTURA DE VALAS

44 RETROESCAVADEIRA

45 ASSENTAMENTO Q

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

47 ABERTURA TRAPEZOIDAL VALA COM H > 1,0m 30° Ideal = 45° ( custo ! ) Volume de terra Folga de fundo ½

48 RECOBRIMENTO É recomendável consultar o fabricante - Depende muito da projeção e por onde está passando a galeria ( sob ruas, calçadas, pátios, parques e jardins ); - depende muito do material solo de cobertura; - há recomendação literária de ½ + 0,40m; - outras com 1. - existem casos em que se cobrem com lastro de concreto magro


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