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Saneamento Ambiental Prof. Eng. Fábio Márcio Bisi Zorzal Sistemas de Drenagem Pluvial.

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1 Saneamento Ambiental Prof. Eng. Fábio Márcio Bisi Zorzal Sistemas de Drenagem Pluvial

2 Sumário Introdução Geral 4 Planejamento dos Sistemas 17 Critérios de Dimensionamento 230 –Para a drenagem pluvial Redes de Drenagem Pluvial 230 Tanques de contenção 230 Barragens e vertedores 230

3 Capítulo 1 Introdução Geral

4 Objetivos –Projetar um sistema de drenagem pluvial urbano Justificativa –Pré-requisito para formação em cursos técnicos profissionalizantes

5 Introdução Geral Sistemas de drenagem pluvial –Importância da drenagem pluvial –Aspectos sanitários das águas pluviais –Aspectos econômicos da drenagem –Evolução dos serviços –Drenagem pluvial no Brasil –Normas para projetos

6 Introdução Geral Sistemas de drenagem pluvial –Conjunto de elementos que tem por objetivo a coleta, a contenção, o transporte e a disposição final das águas pluviais que escoam no terreno e outros elementos carreados no processo Unitário (esgotamento e drenagem num único tubo) Separador Absoluto (cada qual com seu tubo) Estático (independente) Condominial

7 Introdução Geral Classificação do sistema –Microdrenagem com todos seus componentes Bacia de coleta, sarjetas, bocas de lobo, tubos secundários e primários, conexões, poços de visita, caixas de passagem, etc. –Macrodrenagem com todos os seus componentes Médios e grandes canais, tanques de contenção, barragens, comportas, dissipadores de energia, estações elevatórias, pátios de dragagem, etc.

8 Capítulo 2 Planejamento dos Sistemas

9 Elementos da Norma –Estudo Técnico Preliminar –Anteprojeto –Projeto Submetidos aos Órgãos Financiadores Obras menores não carecem de tantos detalhes, sendo normalmente assumidos pelos diretamente interessados

10 Planejamento dos Sistemas Estudo Técnico Preliminar –Levantamento da cidade ou região de estudo sob os aspectos geo-políticos, administrativos, econômicos, culturais, sociais e outros, registrando também os seus potenciais e destacando as condições que interessam ao objetivo visado: Implantação, ampliação ou melhoria dos sistemas locais Individualmente ou em conjuntos intermunicipais Através de financiamento

11 Planejamento dos Sistemas Estudo Técnico Preliminar –Elementos do Estudo Técnico Preliminar Dados e características da comunidade Dados dos sistemas existentes Administração dos sistemas existentes Sistemas propostos Análise final

12 Planejamento dos Sistemas Estudo Técnico Preliminar –Dados e características da comunidade Descrição da situação geo-política, administrativa, social e cultural Localização –Plantas de localização nas escalas: Nacional, Estadual, Municipal e Regional Clima –Temperaturas máximas, médias e mínimas –Dados de precipitação e suas ocorrências

13 Planejamento dos Sistemas Estudo Técnico Preliminar –Dados e características da comunidade Comunicação –Correios, telefone,... Acesso –Estradas de rodagem e férrea –Navegação aérea, fluvial e marítima População –Dados populacionais –Estimativa de população para os próximos 40 anos

14 Planejamento dos Sistemas Estudo Técnico Preliminar –Dados e características da comunidade Topografia –Principais acidentes, cotas de inundações e áreas ocupadas e desoupadas –Levantamentos topográficos existentes (plani-altimétricos) –Estimar serviços topográficos a serem executados (e seus custos) Características –Uso e ocupação do solo (Plano Diretor Urbano) –Loteamentos aprovados, movimentos de construções –Documentário Fotográfico (visualização panorâmica da cidade) Incluindo a delimitação das bacias hidrográficas com seus divisores de água

15 Planejamento dos Sistemas Estudo Técnico Preliminar –Dados e características da comunidade Combate a incêndios –Ocorrência de sinistros (Existência de organização de grande porte ou importância quanto ao risco de incêndio) Material e mão-de-obra –Disponibilidade para a construção civil jazidas de material usado durante a obra ou fornecedores pessoal treinado e/ou especializado –Disponibilidade para operação e manutenção indústrias de química ou fornecedores equivalentes pessoal treinado e/ou especializado

16 Planejamento dos Sistemas Estudo Técnico Preliminar –Dados e características da comunidade Facilidades ou recursos –Existência de oficinas mecânicas, equipamentos de terraplanagem, guinchos e gruas, britadores, betoneiras, etc. Energia elétrica –Disponibilidade e confiança –Características do sistema: tensão, corrente elétrica, potência, tarifas, etc. Condições sanitárias –Condição do sistema de esgotamento sanitário, de drenagem pluvial e dos corpos dágua locais

17 Planejamento dos Sistemas Estudo Técnico Preliminar –Dados e características da comunidade Desenvolvimento econômico-financeiro –Apreciação da situação atual, tendências e prognósticos –Crescimento e possibilidade de desenvolvimento industrial, comercial, domiciliar ou de serviços –Apreciação das atividades sócio-econômicas do Município ou região de estudo

18 Planejamento dos Sistemas Estudo Técnico Preliminar –Dados dos sistemas existentes Corpos dágua –Descrição dos principais corpos dágua disponíveis para o lançamento de efluentes e disposição final de lodo de ETE –Descrição das principais áreas para lançamento de massas de água de chuvas intensas e disposição final de material dragado –Descrição geral dos mananciais da cidade, tendo em vista a possibilidade de interferência com a captação da cidade e o uso dos recursos hídricos para outras finalidades –Análise quantitativa dos corpos dágua –Análise qualitativa dos corpos dágua nos parâmetros CONAMA Sanitário Pluvial

19 Planejamento dos Sistemas Estudo Técnico Preliminar –Dados dos sistemas existentes Estações elevatórias –Enumeração e localização de todas as unidades –Características mecânicas, elétricas e operacionais –Suprimento de energia elétrica Coletores, interceptores, canais e emissários –Capacidade, comprimento, diâmetro, material e estado de conservação –Cotas de assentamento –Avaliação por trechos existentes, quando diferentes entre si

20 Planejamento dos Sistemas Estudo Técnico Preliminar –Dados dos sistemas existentes Contenção –Descrição de todas as unidades –Dimensões, principais, capacidade, velocidade, taxas, períodos de detenção, modo de operação dos equipamentos e estado de conservação Disposição final de material dragado –Descrição dos processos de destino final de material de dragagem Volumes dragados, intervalo entre dragagem, local de destino, geometria da dragagem

21 Planejamento dos Sistemas Estudo Técnico Preliminar –Administração dos sistemas existentes Características –Propriedade: órgão responsável pelo serviço, organograma, forma de remuneração, número de funcionários, serviços contratados de terceiros Condições de operação e manutenção –Situação dos técnicos, pessoal especializados, problemas de material, de operação e manutenção registrados Evolução das ligações prediais –Número de usuários de cada um dos sistemas Incluindo sua evolução no tempo e no espaço

22 Planejamento dos Sistemas Estudo Técnico Preliminar –Administração dos sistemas existentes Ligações prediais (normal em esgotamento sanitário) –Preço –Dificuldades encontradas para as ligações prediais –Descrição da forma e material na execução das ligações Ligação monitorada e não monitorada –Separação do sistema de esgotamento sanitário –Estimativa de lançamentos clandestinos na rede pluvial Serviços no sistema –Número de consertos mensais, limpeza, dragagem, etc.

23 Planejamento dos Sistemas Estudo Técnico Preliminar –Administração do sistema de drenagem pluvial Custo do metro linear instalado –Por parcela: pessoal, equipamentos, máquinas, etc. Preço do metro linear instalado –Taxas de cobrança (implantação de sistema de cobrança) Situação de investimentos realizados e a realizar –Balanço administrativo dos últimos três anos –Expectativa para os próximos cinco anos Situação de caixa do setor responsável

24 Planejamento dos Sistemas Estudo Técnico Preliminar –Administração do sistema de drenagem pluvial Custo do metro cúbico bombeado –Por parcela: pessoal, energia elétrica, ampliações, etc. Custo do metro cúbico armazenado Custo do metro cúbico dragado Custo geral da manutenção e limpeza do sistema

25 Planejamento dos Sistemas Estudo Técnico Preliminar –O sistema proposto As alternativas estudadas –Descrever todas as alternativas técnicas possíveis –Descrever todo custo associado à técnica empregada Análise das alternativas –Do ponto de vista técnico-financeiro –Do ponto de vista econômico-financeiro

26 Planejamento dos Sistemas Estudo Técnico Preliminar –O sistema proposto Estimativa das despesas –Custos de implantação Material, mão de obra, projetos, etc. –Custos operacionais Pessoal, energia elétrica, produtos químicos, despesas de ampliação, etc. –Financeiras Principal, juros, correção, multas, período, etc.

27 Planejamento dos Sistemas Estudo Técnico Preliminar –Análise final Descrever a solução ideal –Considerando todas as alternativas tecnológicas envolvidas no estudo de caso –Detalhamento dos custos associados àquela alternativa Justificativa de todas as decisões tomadas Drenagem pluvial

28 Planejamento dos Sistemas Anteprojeto –São prescrições para análise do Anteprojeto Somente será apresentado quando solicitado pelo órgão competente à contratação do serviço Somente será elaborado após a aprovação do Relatório Técnico Preliminar Normalmente são pedidos em grandes sistemas ou cercados por problemas especiais

29 Planejamento dos Sistemas Anteprojeto –Elementos do Anteprojeto Memorial descritivo e justificativo Estimativa de custo Desenhos e demais peças gráficas

30 Planejamento dos Sistemas Anteprojeto –Memorial descritivo e justificativo Composição de uma súmula das conclusões do Relatório Técnico Preliminar (vide adiante Elementos do Projeto) Eliminam-se as etapas de projeto estrutural, instalações e detalhes construtivos –Estimativas de custo Compatíveis com o Anteprojeto –Expectativa de desapropriações, relação de materiais e equipamentos para cada etapa da obra

31 Planejamento dos Sistemas Anteprojeto –Desenhos e demais peças gráficas Esquema geral do sistema demandado –Unidades construtivas com indicação dos principais dados como capacidade, cotas, comprimentos, etc. Coleta e transporte –Traçado sobre plantas da cidade mostrando todas as principais linhas, com seus respectivos diâmetros e extensões, delimitação das diferentes zonas da cidade Microdrenagem e demais equipamentos Macrodrenagem e demais equipamentos

32 Planejamento dos Sistemas Anteprojeto –Desenhos e demais peças gráficas Tanques de contenção –Plantas de situação, planta baixa com localização esquemática das barreiras, comportas, tubulações, incluindo cortes, detalhes, etc. Área de disposição final de material dragado –Plantas de situação, plantas esquemáticas e cortes elucidativos das instalações e equipamentos associados, perfis, etc. Material de dragagem

33 Planejamento dos Sistemas Anteprojeto –Desenhos e demais peças gráficas Estações elevatórias –Plantas de situação, planta baixa com localização esquemática dos conjuntos, tubulações, quadros de controle, cortes, etc.

34 Planejamento dos Sistemas Anteprojeto –Desenhos e demais peças gráficas Interface com manancial –Plantas, cortes, perfis de sondagem Interface com parques lineares –Utilização dos recursos hídricos existentes Pontos de lançamento de efluentes finais –Tipo de lançamento (canal emissário, condutos, etc. –Local de destinação e volume requerido –Plantas de situação, planta baixa, cortes principais, perfis, etc.

35 Planejamento dos Sistemas Projeto –Seguem as mesmas premissas do Anteprojeto Reza em seu conteúdo as mesmas especificações técnicas quanto aos aspectos: –Hidráulico –Sanitário –Pluvial Além dos itens obrigatórios quanto aos aspectos: –Estrutural –De instalações –Detalhes construtivos

36 Planejamento dos Sistemas Projeto –Elementos comuns dos projetos Projeto hidráulico, sanitário e pluvial –Memorial descritivo e justificativo –Especificações dos materiais –Estimativas de custo e relação de materiais e equipamentos –Desenhos e demais peças gráficas Projeto estrutural, de instalações e detalhes construtivos –Itens pertinentes à composição física dos Sistemas de Drenagem Pluvial Interfaces com Sistemas de Esgotamento Sanitário

37 Planejamento dos Sistemas Projeto –Elementos comuns dos projetos Alcance do projeto –Mínimo de 40 anos –Mínimo de 5 anos –Etapas principais e seu cronograma físico-financeiro Estudo demográfico –Estudar estatisticamente projetando o futuro do crescimento populacional, bem como fatores determinantes para aumento Zonas a serem esgotadas ou drenadas –Padrão de ocupação atual confrontado com as expansões previstas e possíveis, considerar: fotos, mapas, etc. Sanitário Pluvial

38 Planejamento dos Sistemas Projeto –Elementos comuns dos projetos Redes de coleta –Diâmetros mais econômicos, bem como enumeradas, descritas, situadas e fornecidas as características construtivas e de funcionamento das tubulações –Deve-se apresentar a planta do conjunto, a planta de situação, bem como esquema de toda a rede, incluindo conexões e peças localizadas e discriminadas (apresentar um quadro resumo) Traçado em planta e perfil (escala horizontal 1:2.000 e vertical 1:200) –Especificar as possíveis desapropriações

39 Planejamento dos Sistemas Projeto –Elementos comuns dos projetos Redes de coleta (continuação) –Dispor a rede conforme critérios de declividade, aproveitando o máximo dos desníveis naturais do terreno Declividades características entre 1% e 2% Aumentando-se consideravelmente as declividades fazer uso dos dissipadores de energia –Velocidade nas tubulações Mínima de 0,6m/s Deve atender ao critério da tensão trativa Máxima de 4m/s (ambas) Sanitário Pluvial

40 Planejamento dos Sistemas Projeto –Elementos comuns dos projetos Redes de coleta (continuação) –Diagrama de vazões todos os elementos utilizados no cálculo da rede, para melhor verificar seu dimensionamento planilhas de cálculo nas horas de funcionamento mais desfavoráveis –Velocidade nas canalizações dado pelas condições de funcionamento e custo mínimo

41 Planejamento dos Sistemas Projeto –Elementos comuns dos projetos Redes de coleta (continuação) –Diâmetro mínimo se não for especificado, considerar o diâmetro mínimo de 100mm nas tubulações secundárias e 150mm nas tubulações primárias se não for especificado, considerar o diâmetro mínimo de 500mm nas tubulações secundárias e 300mm entre PV e BL –Aumento de diâmetro Aumenta um diâmetro comercial quando a altura da lâmina dágua no interior da tubulação ultrapassar 50% da seção Sanitário Pluvial

42 Planejamento dos Sistemas Projeto –Elementos comuns dos projetos Redes de coleta (continuação) –Disposições construtivas afastamento de calçadas impeça o bom andamento da manutenção e atendimento em questões técnicas nas ruas de tráfego intenso e onde estiver prevista a pavimentação com tipo difícil de remoção e recomposição Ver regras da concessionária local ou prefeitura

43 Planejamento dos Sistemas Projeto –Elementos comuns dos projetos Redes de coleta (continuação) –Tubulações devem obedecer as especificações da ABNT devem ser adotados os diâmetros comerciais mais próximos (a favor da segurança) Poços de visita –em derivações das linhas principais trechos –em cruzamentos –em trechos superiores a 100m, a cada 100m

44 Planejamento dos Sistemas Projeto –Elementos comuns dos projetos Caixas de passagem –Recebendo contribuições de bocas de lobos entre Poços de Visitas (PVs) sucessivos Elementos especiais –Travessias, emissários, sifões, interceptores, etc. –Barragens, vertedores, comportas, tanques, etc. –Deve-se justificar seu emprego Sanitário Pluvial

45 Planejamento dos Sistemas Projeto –Elementos comuns dos projetos Corpo dágua receptor –Devem ser enumerados, situados e descritos, sendo função de: quantidade e qualidade distâncias e desníveis em relação à cidade exposição à poluição regime de escoamento e alimentação do curso bacia hidrográfica, vazões, níveis máximos, mínimos características do leito no local do lançamento desapropriações necessárias locais de captação à montante e jusante

46 Planejamento dos Sistemas Projeto –Elementos específicos do projeto pluvial Previsão de chuvas –A duração da chuva deve ser de 10 minutos –O período de retorno da chuva deve ser de 10 anos –A intensidade da chuva deve ser dada pela equação de chuvas intensas para a região de estudo Coeficiente de retorno –Será usado o coeficiente de Run Off para o cálculo da parcela de escoamento direto Pluvial

47 Planejamento dos Sistemas Projeto –Elementos específicos do projeto pluvial Vazão total de drenagem –Calculada como função da intensidade da chuva sobre uma área de drenagem, descontando-se a parcela de infiltração dada pelo complementar do coeficiente de Run Off Pluvial

48 Planejamento dos Sistemas Projeto –Elementos específicos do projeto pluvial Sarjetas –Na conjunção entre o pavimento e o passeio –Deve haver um desnível do eixo da rua para a sarjeta –Deve haver um desnível entre montante e jusante na própria sarjeta em direção às bocas de lobo Bocas de lobo (bueiros) –Em cruzamentos de cada lado da rua na desembocadura da sarjeta Evitar as travessias de pedestres em 40m de afastamento –Em trechos superiores a 60m, a cada 60m Pluvial

49 Planejamento dos Sistemas Projeto –Elementos específicos do projeto pluvial Tanques de contenção (diques, barragens, lagos, etc.) –Antes da desembocadura do último trecho no corpo dágua –Descrição e justificativa das instalações de cada uma das unidades separadamente –Os equipamentos e meios disponíveis na localidade –As possíveis áreas de desapropriação (implantação e ampliação do sistema) –Disposição final dos dejetos residuais (material dragado) Pluvial

50 Planejamento dos Sistemas Projeto –Apresentação de Plantas e Memoriais Projeto hidráulico e sanitário –Memorial descritivo e justificativo (formato A4) constando de todas as considerações, planilhas de cálculo, ensaios, provas, métodos, etc. usados durante a concepção –Especificações dos materiais e equipamentos (formato A4) todos os materiais e componentes usados na obra de arte discriminando sua utilização em cada etapa da construção

51 Planejamento dos Sistemas Projeto –Apresentação de Plantas e Memoriais Projeto hidráulico, sanitário e pluvial –Estimativas de custo dos materiais e equipamentos (formato A4) especificação do cronograma físico-financeiro, bem como desapropriações e outros custos de maior importância –Desenhos e demais peças gráficas (formato A1) esquema geral e detalhado de todas as partes do sistema –Critérios de dimensionamento todos os elementos do sistema deverão ser dimensionados e projetados de acordo com critérios econômicos condizentes com a situação sócio-econômica da comunidade

52 Planejamento dos Sistemas Projeto –Apresentação de Plantas e Memoriais Projeto estrutural –Memorial descritivo e justificativo, memorial de cálculo, estimativas de custo, relação de materiais e equipamentos necessários à execução da obra Projeto de instalações –Elétricas: grupos motrizes, subestações abaixadoras, etc. –Hidráulicas: conjuntos elevatórios, equipamentos de medição, controle e comando, dosadores, etc. –Esgoto e pluvial: rede coletora, equipamentos auxiliares, etc.

53 Planejamento dos Sistemas Projeto –Apresentação de Plantas e Memoriais Detalhes construtivos –Todos os detalhes importantes que façam parte ao pleno entendimento da concepção do projeto enquanto Sistema de Esgotamento Sanitário Sistema de Drenagem Pluvial

54 Planejamento dos Sistemas Projeto –Apresentação de Plantas e Memoriais –Sem os componentes de tanques de contenção

55 Planejamento dos Sistemas Exercício –Escolha um local de sua cidade, preferencialmente um bairro de final de rede e, conforme conteúdo deste capítulo, apresente dados para composição De um Sistema de Drenagem Pluvial –Estudo Técnico Preliminar –Anteprojeto –Projeto –Analise também a disponibilidade do sistema atual

56 Planejamento dos Sistemas Referências Bibliográficas –TUTTI, C. E. M.; PORTO, R. L; BARROS, M. T. de. Drenagem Urbana. Porto Alegre: Ed. ABRH, UFRGS, p –WILKEN, P. S. Engenharia de Drenagem Superficial. São Paulo : CTSA, 1978, 478p

57 Capítulo 3 Critérios de dimensionamento

58 Critérios de Dimensionamento Cálculo da quantidade de água –Vazões de dimensionamento É função de: –Tipo de sistema a ser implantado 5 1- Rede de esgotamento sanitário (inclui coletores de passeio, secundários, primários, interceptores, poços de visita, travessias, sifões, dissipadores de energia, etc.) 2-Emissários 3-Estações Elevatórias 4-Estação contenção prévio 5-Curso de água e mata ciliar 6-Manancial (Captação) 7-Lagoa de acumulação 8- Barragem de acumulação Eventual aplicação na agricultura 5 Para o esgotamento sanitário

59 Critérios de Dimensionamento Escoamento em canais –Equação da continuidade Q = A. v Q - vazão do escoamento A - área da seção transversal do canal v - velocidade do escoamento O Escoamento em lâmina livre implica na diminuição da perda de carga, portanto deve-se desprezar as perdas no dimensionamento Para a drenagem superficial

60 Critérios de Dimensionamento Escoamento em canais –Fórmula de Manning Dimensionamento de canais a partir da relação entre declividade, rugosidade do canal (coeficiente de Manning), raio hidráulico e velocidade do escoamento v = R H 2/3. i 1/2 / n v - velocidade do escoamento R H - raio hidráulico i - inclinação do canal (declividade) n - coeficiente de Manning (pode-se considerar n=0,015) Para a drenagem superficial

61 Critérios de Dimensionamento Escoamento em canais –Velocidade crítica Quando a velocidade final for superior à velocidade crítica, a maior lâmina dágua admissível deve ser 50% do diâmetro do coletor, assegurando a ventilação do trecho –em tubos de seção circular V C = 6.(g.R H ) 1/2 V C - velocidade crítica g - aceleração da gravidade R H - raio hidráulico R H = K hidraulico. h/D R H - raio hidráulico K hidraulico - coeficiente hidráulico h/D - relação entre a altura da lâmina dágua e o diâmetro do tubo Mínima de 0,6m/s Máxima de 4,0m/s Para a drenagem superficial

62 Critérios de Dimensionamento Escoamento em canais –Velocidade crítica Para a drenagem superficial

63 Critérios de Dimensionamento Escoamento em canais –Profundidade crítica Profundidade em que há mudança de tipo de escoamento de laminar para turbulento h C = Q 2/3 / g 1/3 h C - profundidade crítica Q - vazão g - aceleração da gravidade Para a drenagem superficial

64 Critérios de Dimensionamento Escoamento em canais –Raio hidráulico Relação entre a área molhada e o perímetro molhado –Seção retangular incompleta R H = Área molhada / Perímetro molhado R H - Raio hidráulico Área molhada - área do tubo coberto pela lâmina dágua Perímetro molhado - Perímetro do tubo coberto pela lâmina dágua R H = b. h / (b+2h) R H - Raio hidráulico h e b - altura e base do canal Para a drenagem superficial

65 Capítulo 4 Redes de Drenagem Pluvial

66 Aspectos gerais da rede de drenagem pluvial –Coletores São canalizações destinadas a recolher e transportar o líquido decorrente das chuvas precipitadas sobre uma bacia coletora –Coletor predial São canalizações instaladas no interior da propriedade Possuem diâmetro mínimo igual a 100mm A profundidade mínima de assentamento deve atender aos esforços e impactos que incidam sobre a tubulação A profundidade máxima deve respeitar o nível da instalação fornecido pela concessionária no coletor de rua Em toda mudança de direção deve haver caixa de inspeção A declividade mínima deve ser de 2%

67 Aspectos gerais da rede de drenagem pluvial –Coletores (cont) São canalizações destinadas a recolher e transportar o líquido residual, doméstico ou industrial –Coletor de passeio São canalizações instaladas na calçada dos quarteirões Possuem diâmetro mínimo igual a 100mm A profundidade mínima de assentamento deve ser de 0,6m A profundidade máxima deve respeitar o nível da instalação fornecido pela concessionária no coletor de rua Em todo término de trecho deve haver caixa de inspeção A declividade mínima deve ser de 2% Redes de Drenagem Pluvial

68 Dimensionamento da rede –Preenchimento das planilhas Dados iniciais para o trabalho –Limites dos divisores de água para cada sub-bacia a ser atendida –coeficientes de Runoff (C) de cada sub-bacia –distâncias, profundidades, diâmetros e velocidades máximas mínimas Redes de Drenagem Pluvial

69 Dimensionamento da rede –Preenchimento das planilhas Comprimento dos trechos –dados em escala retirados de: fotografias aéreas plantas plani-altimétricas cartas regionais outros levantamentos atualizados Redes de Drenagem Pluvial

70 Dimensionamento da rede –Preenchimento das planilhas Cotas do terreno –dados em escala retirados de: plantas plani-altimétricas dados iniciais para o trabalho (transparência anterior) Redes de Drenagem Pluvial

71 Dimensionamento da rede –Preenchimento das planilhas Cotas do poço de visita e dos coletores (soleiras) –nos trechos iniciais 0,50m como cota mínima para coletor de rua 0,30m como cota mínima para coletor de passeio –nos trechos subseqüentes respeitam-se os mesmos valores, acompanhado o greide Rebaixamento –rebaixo de assentamento ocasionado pela junção de dois tubos com diâmetros diferentes no mesmo poço de visita Profundidade do coletor = cota do terreno - cota do coletor Rebaixamento = (D-d)/2 Redes de Drenagem Pluvial

72 Dimensionamento da rede –Preenchimento das planilhas Declividades dos trechos –devem apontar para as regiões baixas do terreno –é dada pela relação entre o desnível do terreno e o comprimento do trecho –deve respeitar o critério da tensão trativa, ou seja dado pela inclinação mínima de projeto 0,0046m/m para coletores 0,0035m/m para interceptores Redes de Drenagem Pluvial

73 Dimensionamento da rede –Preenchimento das planilhas Vazões nos trechos –vazão de montante nos trechos iniciais deve ser considerada zero nos trechos subsequentes deve-se somar todas as contribuições de jusante dos trechos anteriores –vazão de contribuição é o produto da vazão de contribuição por metro de tubulação pelo comprimento da tubulação, incluindo a infiltração –vazão de jusante é a soma da vazão de montante e a vazão de contribuição Qjus = Qcontrib + Qmont Redes de Drenagem Pluvial

74 Dimensionamento da rede –Preenchimento das planilhas Diâmetros dos trechos –é dado pela tabela de Manning para escoamento em canais livres, respeitando o coeficiente de Manning de 0,0015 (sugerido), a declividade de projeto (declividade mínima ou declividade do terreno) e a vazão de jusante no trecho toda vez que a vazão de jusante ultrapassar 50% da vazão plena dada pela tabela de Manning, procurar um diâmetro nominal superior à bitola mencionada h/D>0,50 Redes de Drenagem Pluvial

75 Dimensionamento da rede –Plantas construtivas Têm por objetivo reproduzir graficamente as informações registradas nas planilhas de cálculo –traçado da rede e numeração dos poços de visita –comprimento dos trechos e declividades –cotas do terreno e profundidades do poço de visita e cota de fundo do poço de visita –diâmetro dos coletores –limites de área de atendimento e das sub-bacias Plantas construtivas Redes de Drenagem Pluvial

76 Dimensionamento da rede –Plantas construtivas Convenções aceitas pelos projetistas Plantas construtivas 5, ,35 780,55 2,20 783,75 786,30 2,55 Profundidade do poço (m) Cota do terreno (m) Cota de assentamento do PV (m) Declividade (m/100m) Número do PV Diâmetro (mm) Comprimento do trecho (m) Redes de Drenagem Pluvial

77 Dimensionamento da rede –Plantas construtivas Convenções aceitas pelos projetistas –limite de área de projeto –limite de áreas de sub-bacia –poço de visita e coletores –coletor de passeio –terminal de limpeza e trecho inicial –estação elevatória –fossa séptica Plantas construtivas xxx... TL EE Redes de Drenagem Pluvial

78 Dimensionamento da rede –Recomendações de projeto Verificação dos planos de escoamento –atendimento de todas as residências –vazão no trecho final deve ser igual à vazão máxima de projeto –todos os trechos devem ter uma declividade igual ou maior que a declividade mínima –em alguns casos prováveis de inserção de material depositante na rede, prever velocidades maiores que 0,60m/s –considerar a vazão mínima de projeto como sendo Redes de Esgotamento Sanitário

79 Dimensionamento da rede –Recomendações de projeto A água pluvial não deve ficar parada –evitar a deposição –evitar a formação de escumas (material flutuante, principalmente quando conjugado com esgoto) –evitar a formação de maus odores Aumentar as declividades em trechos de canais curtos Prever caixas de passagens para mudanças de direção –Evitar áreas mortas para deposição de material Prever acesso à manutenção do sistema Redes de Esgotamento Sanitário

80 Dimensionamento da rede –Recomendações de projeto O esgoto não deve ficar parado –evitar a deposição –evitar a formação de escumas (material flutuante) –evitar a formação de maus odores Aumentar as declividades em trechos de canais curtos Prever caixas de passagens para mudanças de direção –Evitar áreas mortas para deposição de material Prever acesso à manutenção do sistema Redes de Esgotamento Sanitário

81 Características Estruturais –Avaliação das cargas Peso próprio da estrutura Peso do líquido contido Pressão hidrostática interior Pressão hidrostática exterior Cargas do aterro sobre a estrutura Sobrecargas fixas e móveis Variações de temperatura Reações de apoio Redes de Esgotamento Sanitário

82 Capítulo 5 Critérios de Dimensionamento Para a drenagem pluvial

83 Critérios de Dimensionamento Generalidades –Importância da drenagem pluvial Eliminação das calamidades públicas decorrentes de chuvas intensas –Vazão das enchentes à montante –Contenção de enxurradas à jusante Diminuição das doenças de veiculação hídrica Aproveitamento dos recursos hídricos Para a drenagem pluvial

84 Critérios de Dimensionamento Generalidades –Grandezas características Volume total anual (m³) Vazão média diária (m³/s) –Para dimensionamento da rede de drenagem pluvial Volume médio diário (m³/dia) –Para dimensionamento dos tanques de contenção Para a drenagem pluvial

85 Critérios de Dimensionamento Generalidades –Características da drenagem pluvial Locais de contaminação da água –Ruas, canais de drenagem urbana, pátios de estacionamento, etc. Locais de aproveitamento dos recursos hídricos –Telhados de edifícios residenciais, comerciais e industriais Para a drenagem pluvial Aproveitamento dos recursos hídricos Doenças de veiculação hídrica ?

86 Critérios de Dimensionamento Generalidades –Características da drenagem pluvial Vazão das enchentes à montante –Podem operar com grandes transportes de água decorrentes das chuvas intensas Normalmente exigem grandes diâmetros Contenção das enxurradas à jusante –Podem requerer a construção de canais ou tanques de contenção para reduzir os impactos da onda de inundação à jusante da bacia Normalmente exigem reservatórios de contenção Para a drenagem pluvial

87 Critérios de Dimensionamento Estimativa da descarga –Parâmetros iniciais de projeto Indicação em planta –Das curvas de nível da região de estudo –Dos divisores de água de cada bacia contribuinte Corpos dágua receptores –Canais de drenagem naturais e artificiais Elementos de contenção das cheias –Reservatórios naturais e artificiais Para a drenagem pluvial

88 Critérios de Dimensionamento Estimativa da descarga –Parâmetros iniciais de projeto Localização das sarjetas e bocas de lobo Lançamento e numeração dos Poços de Visita (PVs) –De montante para jusante Lançamento da rede de drenagem pluvial Para a drenagem pluvial

89 Critérios de Dimensionamento Estimativa da descarga –Parâmetros iniciais de projeto Representação dos elementos Para a drenagem pluvial A bacias C Runoff Curvas de nível Caimento natural Reservatório de contenção das chuvas intensas Q 7,10 Q Contenção

90 Critérios de Dimensionamento Estimativa da descarga –Fatores que influenciam na descarga Área de contribuição, ou ainda, área de drenagem (A) Intensidade da chuva (i) –Duração (t) –Freqüência dada através do Período de Recorrência (T) Coeficiente de escoamento (Coeficiente de Run Off) –Impermeabilização do terreno Para a drenagem pluvial Q = C.i.A Método Racional

91 Critérios de Dimensionamento Estimativa da descarga –Área de drenagem (A) Quanto maior a área de contribuição maiores serão as vazões nas seções à jusante da bacia hidrográfica –Determinar os divisores de água da bacia hidrográfica –Calcular as áreas e demais características da bacia hidrográfica Para uso do Método Racional –Há exigência de que as áreas de contribuição sejam menores que 02 hectares Para a drenagem pluvial Q = C.i.A Q 7,10

92 Critérios de Dimensionamento Estimativa da descarga –Intensidade da chuva (i) Duração (t) Freqüência dada através do Período de Recorrência (T) Conhecida a curva intensidade x duração x freqüência –Recomenda-se que a chuva intensa deva ser calculada para Uma duração de inicial (t i ) de 10minutos Um período de retorno (T ou T R ) de 10anos Para a drenagem pluvial i = [KT m ] / (t+t 0 ) n, onde: K, t 0, m e n são coeficientes locais i dada em mm/h

93 Critérios de Dimensionamento Estimativa da descarga –Duração (t) Advém do tempo de concentração (t c ) –Tempo em que se observa a vazão numa seção qualquer dada a ocorrência de uma precipitação numa bacia de contribuição É determinada pela soma do tempo inicial (t i ) e o tempo de permanência (t c ) na bacia Para a drenagem pluvial t c = t i + t p

94 Critérios de Dimensionamento Estimativa da descarga –Duração (t) Tempo inicial (t i ) –Como em pequenas bacias, até 2 hectares, a observação é de que muito rapidamente se observa uma contribuição numa seção de contribuição, a norma brasileira recomenda que o tempo inicial mínimo seja de 10 minutos Para a drenagem pluvial Tempo de concentração inicial (t i ) Tipo de áreaDeclividade (%)t inicial (minutos) Densamente construídas Residenciais Com parques, jardins e campos

95 Critérios de Dimensionamento Estimativa da descarga –Duração (t) Tempo de permanência (t p ) –Tempo em que uma dada vazão de contribuição demora para atravessar todo um trecho Pode-se considerar uma velocidade de 1m/s Para a drenagem pluvial t p = l trecho /v trecho

96 Critérios de Dimensionamento Estimativa da descarga –Duração (t) Tempo de permanência (t p ) –Expressão do Método Racional Para a drenagem pluvial t p =16.l trecho /((1,05-0,2p).(100.i) 0,04 ) onde: p = percentual de área com cobertura vegetal i = declividade do terreno

97 Critérios de Dimensionamento Estimativa da descarga –Duração (t) Tempo de permanência (t p ) –Expressão de Kerby Para a drenagem pluvial t p =1,44.(l trecho.n/i) 0,47 ) onde: n = coeficiente de Kerby i = declividade do terreno Tabela de valores de n para a fórmula de Kerby Tipo de terreno Valores de n Superfície livre e impermeável0,02 Endurecido e desnudo0,1 Pasto ralo ou cultivado0,2 Herval médio0,4 Mata em formação0,6 Mata densa0,8

98 Critérios de Dimensionamento Estimativa da descarga –Período de recorrência (T R ) Tempo, em anos, que uma chuva de intensidade i volta a ser superada Para a drenagem pluvial Escolha do período de retorno (T R ) T R (Anos) Tipo de obraTipo de ocupaçãoMínimaMáxima MicrodrenagemResidencial210 Comercial e serviços510 Aeroportos25 Artérias de tráfego510 Macrodrenagem Residencial, comercial ou de serviços50100 Interesse específico100500

99 Critérios de Dimensionamento Estimativa de descarga –Intensidade da chuva (i) Equações de chuvas intensas de algumas capitais –São Paulo –Rio de Janeiro –Curitiba –Belo Horizonte –Vitória Para a drenagem pluvial i = 99,154T 0,217 / (t+26) 1,15 i = 27,96T 0,112 / (t+15) 0,86T - -0,0144 i = 1239T 0,15 / (t+20) 0,74 i = 1447,87T 0,10 / (t+20) 0,84 i = 2071T 0,32 / (t+20) 0,96 Dados em: i em mm/h; T em anos; t em minutos

100 Critérios de Dimensionamento Estimativa da descarga –Coeficiente de Run Off Características originais de solo –Capacidade de infiltração –Potencial erosivo Características originais da cobertura vegetal –Presença de cobertura vegetal –Presença de vegetação ciliar Impermeabilização do terreno por área de contribuição –Impactos da presença do homem na bacia de drenagem Para a drenagem pluvial

101 Critérios de Dimensionamento Cálculo da quantidade de água –Vazão de dimensionamento Baseado na Estimativa de descarga em cada sub-bacia –É função de: Área de cada sub-bacia de drenagem Coeficiente de Run Off de cada sub-bacia de drenagem Intensidade pluviométrica local para t=10minutos e T=10anos Para a drenagem pluvial Método Racional Q = C.i.A, em m³/s

102 Critérios de Dimensionamento Elementos de projeto –Diâmetros nominais mínimos Bueiro e poços de visita –300mm Entre poços de visita –500mm Para a drenagem pluvial Canais drenantes Boca de lobo Poço de visita Eixo da rua Calçamento Canal principal Sarjeta Canal secundário Caimento

103 Critérios de Dimensionamento Elementos de projeto –Recobrimentos mínimos Distâncias mínimas entre a cota do terreno e a cota superior do tubo coletor Para a drenagem pluvial Recobrimento mínimo a partir da cota mais alta do tubo Tipo de concretoTubosRecobrimento (m) Simples5000,6 Simples6000,6 Armado7000,7 Armado8001 Armado9001 Armado10001 Armado12001,2 Armado15001,5 Canais drenantes Recobrimento NAmáximo Diâmetro

104 Critérios de Dimensionamento Elementos de projeto –Declividades mínimas Declividades mínimas para transposição entre dois poços de visita sucessivos Para a drenagem pluvial Declividades mínimas Diâmetro (mm)Declividade Mínima (m/100m) 3000,3 3500, , , , , , , , ,04 Canais drenantes PVmontantePVjusante Comprimento L Declividade i Afundamento ( h) i = h/L

105 Critérios de Dimensionamento Elementos de projeto –Localização dos poços de visita (PVs) Nos cruzamentos A cada 60m no mesmo trecho Em mudanças de inclinação Em mudanças de materiais Em conjunções de tubos Para a drenagem pluvial Canais drenantes

106 Critérios de Dimensionamento Elementos de projeto –Sarjetas Beirais das ruas entre o passeio e a pista funcionando como canais livres escoando água para as bocas de lobo –Caso A Ruas totalmente tomadas por água –Caso B Ruas parcialmente tomadas por água Para a drenagem pluvial Pátios drenantes Largura da calha Altura da calha na seção cheia NA

107 Critérios de Dimensionamento Exercício –A partir da escolha do local de sua cidade, faça as estimativas solicitadas com base em todos os quesitos que foram apresentados Previsão de chuva –Adote todos os coeficientes que julgar necessário –Justifique todos os valores adotados –Faça todas as considerações que julgar necessário Previsão de vazão –Estabeleça a vazão em cada um dos trechos lançados –Estabeleça o coeficiente de Run Off para as porções de estudo Para a drenagem pluvial

108 Critérios de Dimensionamento Referências Bibliográficas –WILKEN, P. S.. Engenharia de Drenagem Pluvial. São Paulo : CETESB, –FRENDRICH, R., et. al.. Drenagem e Controle da Erosão Urbana. Curitiba : Champagnat, –TUTTI, C. E. M.. Drenagem Urbana. Porto Alegre : ABRH, Para a drenagem pluvial

109 Capítulo 40 Redes de Drenagem Pluvial

110 Aspectos gerais da rede de drenagem pluvial –Geográficos Determinam a localização dos equipamentos que dão suporte ao funcionamento da rede –Caimento do terreno –Disposição dos elementos urbanos –Alagadiços e baixadas de acumulação natural –Rios e canais naturais drenantes

111 Redes de Drenagem Pluvial Aspectos gerais da rede de drenagem pluvial –Técnicos Determinam a regularidade, a segurança e outros aspectos técnicos da drenagem pluvial no que se refere à rede –Dispositivos de controle, manutenção e isolamento –Elementos de acumulação Redes ramificadas –Artéria principal de onde partem as transversais emprestando um formato de espinha de peixe Um ou mais canais de montante podem contribuir com um único canal de jusante

112 Sarjetas Redes de Drenagem Pluvial Aspectos gerais da rede de drenagem pluvial –Técnicos Redes simples –Passam pelo centro da rua Justificado pelos seus grandes diâmetros nominais –Preferencialmente, devem acompanham a declividade do terreno Microdrenagem Macrodrenagem Acumuladores Canais naturais

113 Redes de Drenagem Pluvial Aspectos gerais da rede de drenagem pluvial –Parâmetros técnicos Poço de visita Nível do terreno (h t ) Nível do coletor (h c ) Afundamento de um coletor para o outro Profundidade do Poço de visita Declividade de projeto (i) Q, L, D Cota de assentamento do coletor Montante Jusante

114 Redes de Drenagem Pluvial Aspectos quantitativos –Vazão de contribuição (Q contribuição ) É a vazão de drenagem coletada ao longo de um trecho –É função: Da área de drenagem Do coeficiente de Run Off da bacia de drenagem Da intensidade pluviométrica do local Q contribuição = C.i.A, em m³/s

115 Redes de Drenagem Pluvial Aspectos quantitativos –Vazão de montante (Q montante ) É a vazão que entra no trecho de contribuição da rede Nas extremidades seu valor é igual a zero –Vazão de jusante (Q jusante ) É a vazão que sai do trecho de contribuição da rede Q jusante = Q montante + Q contribuição

116 Redes de Drenagem Pluvial Aspectos quantitativos –Vazão na seção plena É a máxima vazão que um tubo com um determinado diâmetro consegue transportar para uma dada inclinação –É determinado pela equação de Manning –Considerar um coeficiente de rugosidade n igual a 0,013

117 Redes de Drenagem Pluvial Aspectos quantitativos –Tabela de Manning para cálculo de Qpleno Veja tabela completa no Excel Águas Pluviais começa aqui

118 Redes de Drenagem Pluvial Aspectos quantitativos –Diâmetro nominal Diâmetro com o qual se consegue transportar a vazão de jusante do trecho com uma lâmina dágua que não ultrapassa 50% da seção –É determinado: Pela inclinação de projeto Pela vazão de jusante no trecho

119 Redes de Drenagem Pluvial Aspectos quantitativos –Cotas de assentamento Cota de montante –Nos tubos iniciais devem ser iguais a 1,2m –Nos tubos subseqüentes devem ser iguais à maior das cotas dos tubos de chegada de jusante do trecho anterior Cota de jusante –Dado pela soma da cota de montante e o afundamento no trecho Afundamento –Dado pelo produto da inclinação pelo comprimento do trecho Se o terreno for íngreme, o afundamento será igual ao seu desnível

120 Redes de Drenagem Pluvial Aspectos quantitativos –Cotas de assentamento Esquema de assentamentos h = i.L h coletor de jusante = h coletor de montante + h Desnível do terreno ( y) Afundamento ( h) Comprimento (L) MontanteJusante Q montante Q jusante Q contribuição Q montante Cota do terreno (h terreno ) Cota do coletor (h coletor ) Profundidade do PV (h PV )

121 Redes de Drenagem Pluvial Exercícios –Dimensione a rede a seguir Resolvido no Excel

122 Redes de Drenagem Pluvial Exercícios –Para 15 quadras dispostas nas últimas 50 do trabalho sobre abastecimento de água Faça o dimensionamento da rede de drenagem pluvial Faça o dimensionamento de um reservatório de contenção

123 Referências Bibliográficas –WILKEN, P. S.. Engenharia de Drenagem Pluvial. São Paulo : CETESB, –FRENDRICH, R., et. al.. Drenagem e Controle da Erosão Urbana. Curitiba : Champagnat, –TUTTI, C. E. M.. Drenagem Urbana. Porto Alegre : ABRH, Redes de Drenagem Pluvial


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