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Sistemas de Esgoto e Drenagem - 1703217
Prof. Leonardo Vieira Soares
Universidade Federal da Paraíba
Centro de Tecnologia
Departamento de Engenharia Civil e Ambiental
INTRODUÇÃO À DRENAGEM URBANA
DE ÁGUAS PLUVIAIS
CICLO HIDROLÓGICO
Fonte: Braga et al.
(2005)
P = I + ES + evap.
PRECIPITAÇÃO
Altura Pluviométrica (h): altura que a água caída atingiria sem
infiltração e escoamento superficial. Medida através de
pluviômetros ou pluviógrafos.
Duração (t): é o intervalo de tempo de observação de uma
chuva.
Intensidade (i): é a relação altura/duração;
Frequência (f): é um número de vezes que uma dada chuva
(intensidade e duração) ocorre ou é superada num tempo
determinado;
Recorrência (T): ou retorno, é o inverso da frequência, ou seja,
é o período em que uma dada chuva pode ocorrer ou ser
superada .
PRECIPITAÇÃO
O tratamento estatístico dos dados pluviométricos mostra que a
intensidade (i) é diretamente proporcional à recorrência (T) e
inversamente proporcional à duração (t), ou seja, chuvas mais
intensas são mais raras e tem menor duração.
m
n
)bt(
aT
i


Onde a, b, m e n devem ser determinados para cada local.
568,0
15,0
)5t(
T4,369
i


Equação para cidade de João Pessoa (Eng. J. A. Souza).
i (mm/h);
T (anos); e
t (minutos).
ESCOAMENTO SUPERFICIAL
Do total precipitado, apenas uma parcela escoa sobre a
superfície e, sucessivamente, constitui as enxurradas, os
córregos, os rios e os lagos.
O objetivo prático dos estudos de escoamento superficial pode
ser assumido como a necessidade de se estimar as vazões de
projeto das obras de engenharia.
Os principais métodos utilizados para determinação dessas
vazões são:
a) Empíricos;
b) Estatísticos;
c) Hidrometeorológicos;
d) Método Racional
 Utilizado para bacias que não apresentam complexidade e
que tenham no máximo 1 km2.
 Consiste na aplicação da seguinte expressão:
Q = C . i . A
Onde:
Q = vazão de enchente na seção de drenagem, em m3/s;
C = coeficiente de escoamento superficial (tabelado);
i = intensidade média de precipitação sobre toda a área da bacia, com
duração igual ao tempo de concentração, em m3/s por hectare;
A = área da bacia, em hectare.
MÉTODO RACIONAL
DRENAGEM URBANA
Conjunto de atividades, infra-estruturas e instalações operacionais de
drenagem urbana de águas pluviais, de transporte, detenção ou retenção para
o amortecimento de vazões de cheias, tratamento e disposição final das
águas pluviais drenadas nas áreas urbanas (Lei Federal 11.445/07).
As soluções de engenharia da drenagem urbana são tratadas em duas partes
distintas:
a) Microdrenagem: que se inicia nas edificações, seus coletores
pluviais, prossegue no escoamento das sarjetas e entra nos bueiros e
galerias. Neste caso, os estudos voltam-se para os traçados das ruas,
seus detalhes de largura, perfis transversais e longitudinais, para a
topografia, declividade e utilização viária.
b) Macrodrenagem: o interesse é a área total da bacia, seu escoamento
natural, sua ocupação, cobertura vegetal, os fundos de vale e os cursos
d’água, bem como os aspectos sociais envolvidos nas soluções
adotadas.
DRENAGEM URBANA
TÉCNICAS COMPENSATÓRIAS
TÉCNICAS COMPENSATÓRIAS
TÉCNICAS COMPENSATÓRIAS
TÉCNICAS COMPENSATÓRIAS
TÉCNICAS COMPENSATÓRIAS
TÉCNICAS COMPENSATÓRIAS
TÉCNICAS COMPENSATÓRIAS
TÉCNICAS COMPENSATÓRIAS
TÉCNICAS COMPENSATÓRIAS
TÉCNICAS COMPENSATÓRIAS
MICRODRENAGEM
a) Tempo de Recorrência (T): para fins de dimensionamento de
estruturas de microdrenagem são adotados os valores da
tabela abaixo.
Fonte: CETESB (1980)
Tipo de Ocupação da Área T (anos)
Residencial 2
Comercial 5
Áreas com edifícios de serviço ao público 5
Aeroportos 2 – 5
Áreas comerciais e artérias de tráfego 5 – 10
FATORES HIDROLÓGICOS
b) Duração de chuva: quando se aplica o método racional, tem-se
que a duração da chuva (t) é igual ou superior ao tempo de
concentração da bacia (tc).
OBS.:  para cada um dos trechos de galeria a área a ser considerada é sempre a
sua extremidade de montante, pois aí se concentra a vazão a ser conduzida
no trecho;
 para o primeiro trecho da galeria, tc é o mesmo da área a montante do
início da galeria. Para os trechos seguintes, o tempo de concentração será:
tc = tc (anterior) + tp.
onde: tp = L/v = (comp. trecho anterior/velocidade)
MICRODRENAGEM
FATORES HIDROLÓGICOS
c) Coeficiente de escoamento superficial (C): sugere-se a adoção
de um único valor para toda a bacia, resultante da média
ponderada das parcelas da área total com seus respectivos
coeficientes , como pesos, conforme as características
fisiográficas.
bacia)todapara(válido
.
A
CA
C
nn
Observação:
Pode-se calcular médias ponderadas sucessivas, à medida que novas
áreas passem a contribuir na galeria.
MICRODRENAGEM
FATORES HIDROLÓGICOS
COEFICIENTE DE ESCOAMENTO SUPERFICIAL (C)
a) Sarjetas e sarjetões;
b) Bocas de lobo;
c) Tubos de Ligação;
d) Caixas de ligação;
e) Poços de visita; e
f) Galerias.
MICRODRENAGEM
ELEMENTOS DE CAPTAÇÃO E TRANSPORTE
 no caso das sarjetas, são calhas formadas por faixas da via
pública e o meio fio (guia), enquanto os sarjetões são faixas nos
cruzamentos de ruas e que são coletadoras das águas caídas ou
lançadas nessas vias.
 funcionam como canais de seção triangular e sua capacidade
máxima de transporte pode ser calculada pela fórmula de
Manning.
onde: A é seção da sarjeta; RH é o raio hidráulico e I é a declividade
longitudinal da rua.
Importante: quando a vazão de enxurrada superar esse valor são
necessárias bocas de lobo.
2/13/2
H I.R.
n
A
Q 
SARJETAS E SARJETÕES
Seção Tipo. Fonte: Botelho (1998).
Tipos de Guias. Fonte: Botelho (1998).
GUIAS E SARJETAS
Guia e Sarjeta de Concreto. Fonte: Botelho (1998).
GUIAS E SARJETAS
Rasgo e Sarjetão. Fonte: Botelho (1998).
RASGOS E SARJETÕES
Rasgo e Sarjetão. Fonte: Botelho (1998).
RASGOS E SARJETÕES
“Para aproximar o resultado teórico das condições reais de
escoamento, recomenda-se a adoção dos fatores de redução:
SARJETAS E SARJETÕES
Continua →
SARJETAS E SARJETÕES
SARJETAS E SARJETÕES
São dispositivos localizados nas sarjetas para a captação das
águas em escoamento nas mesmas, quando se esgota sua
capacidade hidráulica.
 Podem ser de guia, de sarjeta ou mistas, com grelhas ou não.
 Devem ser localizadas em ambos os lados das ruas e nos
pontos baixos das quadras.
 A capacidade hidráulica das bocas de lobo tipo guia pode ser
considerada como a de um vertedor de parede espessa, cuja
expressão é:
Q = 1,71 . L . H3/2 (m3/s)
Onde:
L = comprimento da abertura (m);
H = altura da água nas proximidades (m).
BOCAS DE LOBO (BL)
BOCAS DE LOBO (BL)
BOCAS DE LOBO (BL)
Fonte: Miguez et al. (2016).
BOCAS DE LOBO (BL)
Fonte: Miguez et al. (2016).
BOCAS DE LOBO (BL)
Boca de Lobo Múltipla.
Fonte: Botelho (1998).
BOCAS DE LOBO (BL)
Observações:
1. Para boca de lobo de sarjeta pode ser utilizada a expressão
anterior substituindo L por P = perímetro da área livre do
orifício.
2. Para boca de lobo mista, a capacidade hídrica é a soma das
vazões calculadas para a guia e para a sarjeta.
3. Fatores de Redução:
BOCAS DE LOBO (BL)
BOCAS DE LOBO (BL)
Fonte: Miguez
et al. (2016).
Δ𝑥 =
2 . 𝑄
𝐶. i . 𝐿
CLASSIFICAÇÃO DE VIAS PÚBLICAS
Tubos de Ligação: são ligações entre as bocas de lobo e os
poços de visita ou caixas de ligação.
Caixas de Ligação: são utilizadas para receber tubos de ligação
de bocas de lobo intermediárias ou para evitar excesso de
ligações no mesmo poço de visita (máximo de quatro). Não são
câmaras visitáveis.
Poços de Visita: são câmaras visitáveis cuja função principal é
permitir o acesso ás galerias para inspeção e desobstrução.
OUTROS DISPOSITIVOS
As vazões de projeto de cada trecho definidas pelo método
racional, observando os seguintes princípios:
1. a duração da chuva que resulta na vazão máxima é igual
ao tempo de concentração;
2. a intensidade permanece constante na duração da chuva;
3. a impermeabilidade não se altera na duração da chuva;
4. o escoamento nas galerias é livre em regime permanente e
uniforme.
GALERIAS
Critérios a serem observados no seu dimensionamento, segundo
Azevedo Netto:
1. nas seções circulares, o diâmetro mínimo de 300 mm;
2. as seções circulares são dimensionadas a seção plena (Y/D =
1) ou para Y/D = 0,95; (Nosso caso  Y/D ≤ 0,85)
3. a velocidade mínima de 0,75 m/s;
4. a velocidade máxima de 5,00 m/s; (pode ser menor!!!)
5. recobrimento mínimo de 1,0 m;
6. os diâmetros não devem decrescer de montante para jusante;
7. nas mudanças de diâmetro (ou dimensões), as geratrizes
superiores internas devem estar alinhadas.
GALERIAS
GALERIAS
GALERIAS
 Roteiro de dimensionamento:
1. Cálculo da vazão a ser captada pelo primeiro trecho;
2. Definir o diâmetro (começar pelo mínimo recomendado);
3. Definir a declividade do trecho em função da declividade do
terreno (greide da rua), observando o recobrimento mínimo e
a profundidade máxima recomendados;
4. Calcular a vazão e velocidade plenas (Y/D = 1):
5. Comparar a vazão do trecho com a vazão plena: se Q<Qp está
ok!; se Q>Qp aumenta-se o diâmetro.
6. Com a relação Q/Qp determina-se os valores de v, A, RH e
Y/D.
2/1
3/2
p
2/1
3/22
p
I.
4
D
.
n
1
v
I.
4
D
n
D
.
4
Q















GALERIAS
Galerias
circulares
BIBLIOGRAFIA
• Azevedo Netto, J. M. de. 1998. Manual de Hidráulica. 8ª
Edição – São Paulo: Editora Blucher, 1998.
• Botelho, Manoel Henrique Campos. Águas de Chuva:
Engenharia das águas pluviais nas cidades. 2ª Edição – São
Paulo: Edgard Blücher, 1998. 238 p.
• Miguez, Marcelo Gomes; Veról, Aline Pires; Rezende,
Osvaldo Moura. Drenagem urbana: do projeto tradicional à
sustentabilidade. 1ª edição. Rio de Janeiro: Elsevier, 2016.
366 p.

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Introdução a Drenagem de Pluviais

  • 1. Sistemas de Esgoto e Drenagem - 1703217 Prof. Leonardo Vieira Soares Universidade Federal da Paraíba Centro de Tecnologia Departamento de Engenharia Civil e Ambiental INTRODUÇÃO À DRENAGEM URBANA DE ÁGUAS PLUVIAIS
  • 2. CICLO HIDROLÓGICO Fonte: Braga et al. (2005) P = I + ES + evap.
  • 3. PRECIPITAÇÃO Altura Pluviométrica (h): altura que a água caída atingiria sem infiltração e escoamento superficial. Medida através de pluviômetros ou pluviógrafos. Duração (t): é o intervalo de tempo de observação de uma chuva. Intensidade (i): é a relação altura/duração; Frequência (f): é um número de vezes que uma dada chuva (intensidade e duração) ocorre ou é superada num tempo determinado; Recorrência (T): ou retorno, é o inverso da frequência, ou seja, é o período em que uma dada chuva pode ocorrer ou ser superada .
  • 4. PRECIPITAÇÃO O tratamento estatístico dos dados pluviométricos mostra que a intensidade (i) é diretamente proporcional à recorrência (T) e inversamente proporcional à duração (t), ou seja, chuvas mais intensas são mais raras e tem menor duração. m n )bt( aT i   Onde a, b, m e n devem ser determinados para cada local. 568,0 15,0 )5t( T4,369 i   Equação para cidade de João Pessoa (Eng. J. A. Souza). i (mm/h); T (anos); e t (minutos).
  • 5. ESCOAMENTO SUPERFICIAL Do total precipitado, apenas uma parcela escoa sobre a superfície e, sucessivamente, constitui as enxurradas, os córregos, os rios e os lagos. O objetivo prático dos estudos de escoamento superficial pode ser assumido como a necessidade de se estimar as vazões de projeto das obras de engenharia. Os principais métodos utilizados para determinação dessas vazões são: a) Empíricos; b) Estatísticos; c) Hidrometeorológicos; d) Método Racional
  • 6.  Utilizado para bacias que não apresentam complexidade e que tenham no máximo 1 km2.  Consiste na aplicação da seguinte expressão: Q = C . i . A Onde: Q = vazão de enchente na seção de drenagem, em m3/s; C = coeficiente de escoamento superficial (tabelado); i = intensidade média de precipitação sobre toda a área da bacia, com duração igual ao tempo de concentração, em m3/s por hectare; A = área da bacia, em hectare. MÉTODO RACIONAL
  • 7. DRENAGEM URBANA Conjunto de atividades, infra-estruturas e instalações operacionais de drenagem urbana de águas pluviais, de transporte, detenção ou retenção para o amortecimento de vazões de cheias, tratamento e disposição final das águas pluviais drenadas nas áreas urbanas (Lei Federal 11.445/07). As soluções de engenharia da drenagem urbana são tratadas em duas partes distintas: a) Microdrenagem: que se inicia nas edificações, seus coletores pluviais, prossegue no escoamento das sarjetas e entra nos bueiros e galerias. Neste caso, os estudos voltam-se para os traçados das ruas, seus detalhes de largura, perfis transversais e longitudinais, para a topografia, declividade e utilização viária. b) Macrodrenagem: o interesse é a área total da bacia, seu escoamento natural, sua ocupação, cobertura vegetal, os fundos de vale e os cursos d’água, bem como os aspectos sociais envolvidos nas soluções adotadas.
  • 19. MICRODRENAGEM a) Tempo de Recorrência (T): para fins de dimensionamento de estruturas de microdrenagem são adotados os valores da tabela abaixo. Fonte: CETESB (1980) Tipo de Ocupação da Área T (anos) Residencial 2 Comercial 5 Áreas com edifícios de serviço ao público 5 Aeroportos 2 – 5 Áreas comerciais e artérias de tráfego 5 – 10 FATORES HIDROLÓGICOS
  • 20. b) Duração de chuva: quando se aplica o método racional, tem-se que a duração da chuva (t) é igual ou superior ao tempo de concentração da bacia (tc). OBS.:  para cada um dos trechos de galeria a área a ser considerada é sempre a sua extremidade de montante, pois aí se concentra a vazão a ser conduzida no trecho;  para o primeiro trecho da galeria, tc é o mesmo da área a montante do início da galeria. Para os trechos seguintes, o tempo de concentração será: tc = tc (anterior) + tp. onde: tp = L/v = (comp. trecho anterior/velocidade) MICRODRENAGEM FATORES HIDROLÓGICOS
  • 21. c) Coeficiente de escoamento superficial (C): sugere-se a adoção de um único valor para toda a bacia, resultante da média ponderada das parcelas da área total com seus respectivos coeficientes , como pesos, conforme as características fisiográficas. bacia)todapara(válido . A CA C nn Observação: Pode-se calcular médias ponderadas sucessivas, à medida que novas áreas passem a contribuir na galeria. MICRODRENAGEM FATORES HIDROLÓGICOS
  • 22. COEFICIENTE DE ESCOAMENTO SUPERFICIAL (C)
  • 23. a) Sarjetas e sarjetões; b) Bocas de lobo; c) Tubos de Ligação; d) Caixas de ligação; e) Poços de visita; e f) Galerias. MICRODRENAGEM ELEMENTOS DE CAPTAÇÃO E TRANSPORTE
  • 24.  no caso das sarjetas, são calhas formadas por faixas da via pública e o meio fio (guia), enquanto os sarjetões são faixas nos cruzamentos de ruas e que são coletadoras das águas caídas ou lançadas nessas vias.  funcionam como canais de seção triangular e sua capacidade máxima de transporte pode ser calculada pela fórmula de Manning. onde: A é seção da sarjeta; RH é o raio hidráulico e I é a declividade longitudinal da rua. Importante: quando a vazão de enxurrada superar esse valor são necessárias bocas de lobo. 2/13/2 H I.R. n A Q  SARJETAS E SARJETÕES
  • 25. Seção Tipo. Fonte: Botelho (1998). Tipos de Guias. Fonte: Botelho (1998). GUIAS E SARJETAS
  • 26. Guia e Sarjeta de Concreto. Fonte: Botelho (1998). GUIAS E SARJETAS
  • 27. Rasgo e Sarjetão. Fonte: Botelho (1998). RASGOS E SARJETÕES
  • 28. Rasgo e Sarjetão. Fonte: Botelho (1998). RASGOS E SARJETÕES
  • 29. “Para aproximar o resultado teórico das condições reais de escoamento, recomenda-se a adoção dos fatores de redução: SARJETAS E SARJETÕES
  • 32. São dispositivos localizados nas sarjetas para a captação das águas em escoamento nas mesmas, quando se esgota sua capacidade hidráulica.  Podem ser de guia, de sarjeta ou mistas, com grelhas ou não.  Devem ser localizadas em ambos os lados das ruas e nos pontos baixos das quadras.  A capacidade hidráulica das bocas de lobo tipo guia pode ser considerada como a de um vertedor de parede espessa, cuja expressão é: Q = 1,71 . L . H3/2 (m3/s) Onde: L = comprimento da abertura (m); H = altura da água nas proximidades (m). BOCAS DE LOBO (BL)
  • 34. BOCAS DE LOBO (BL) Fonte: Miguez et al. (2016).
  • 35. BOCAS DE LOBO (BL) Fonte: Miguez et al. (2016).
  • 37. Boca de Lobo Múltipla. Fonte: Botelho (1998). BOCAS DE LOBO (BL)
  • 38. Observações: 1. Para boca de lobo de sarjeta pode ser utilizada a expressão anterior substituindo L por P = perímetro da área livre do orifício. 2. Para boca de lobo mista, a capacidade hídrica é a soma das vazões calculadas para a guia e para a sarjeta. 3. Fatores de Redução: BOCAS DE LOBO (BL)
  • 39. BOCAS DE LOBO (BL) Fonte: Miguez et al. (2016). Δ𝑥 = 2 . 𝑄 𝐶. i . 𝐿
  • 41. Tubos de Ligação: são ligações entre as bocas de lobo e os poços de visita ou caixas de ligação. Caixas de Ligação: são utilizadas para receber tubos de ligação de bocas de lobo intermediárias ou para evitar excesso de ligações no mesmo poço de visita (máximo de quatro). Não são câmaras visitáveis. Poços de Visita: são câmaras visitáveis cuja função principal é permitir o acesso ás galerias para inspeção e desobstrução. OUTROS DISPOSITIVOS
  • 42. As vazões de projeto de cada trecho definidas pelo método racional, observando os seguintes princípios: 1. a duração da chuva que resulta na vazão máxima é igual ao tempo de concentração; 2. a intensidade permanece constante na duração da chuva; 3. a impermeabilidade não se altera na duração da chuva; 4. o escoamento nas galerias é livre em regime permanente e uniforme. GALERIAS
  • 43. Critérios a serem observados no seu dimensionamento, segundo Azevedo Netto: 1. nas seções circulares, o diâmetro mínimo de 300 mm; 2. as seções circulares são dimensionadas a seção plena (Y/D = 1) ou para Y/D = 0,95; (Nosso caso  Y/D ≤ 0,85) 3. a velocidade mínima de 0,75 m/s; 4. a velocidade máxima de 5,00 m/s; (pode ser menor!!!) 5. recobrimento mínimo de 1,0 m; 6. os diâmetros não devem decrescer de montante para jusante; 7. nas mudanças de diâmetro (ou dimensões), as geratrizes superiores internas devem estar alinhadas. GALERIAS
  • 46.  Roteiro de dimensionamento: 1. Cálculo da vazão a ser captada pelo primeiro trecho; 2. Definir o diâmetro (começar pelo mínimo recomendado); 3. Definir a declividade do trecho em função da declividade do terreno (greide da rua), observando o recobrimento mínimo e a profundidade máxima recomendados; 4. Calcular a vazão e velocidade plenas (Y/D = 1): 5. Comparar a vazão do trecho com a vazão plena: se Q<Qp está ok!; se Q>Qp aumenta-se o diâmetro. 6. Com a relação Q/Qp determina-se os valores de v, A, RH e Y/D. 2/1 3/2 p 2/1 3/22 p I. 4 D . n 1 v I. 4 D n D . 4 Q                GALERIAS
  • 48. BIBLIOGRAFIA • Azevedo Netto, J. M. de. 1998. Manual de Hidráulica. 8ª Edição – São Paulo: Editora Blucher, 1998. • Botelho, Manoel Henrique Campos. Águas de Chuva: Engenharia das águas pluviais nas cidades. 2ª Edição – São Paulo: Edgard Blücher, 1998. 238 p. • Miguez, Marcelo Gomes; Veról, Aline Pires; Rezende, Osvaldo Moura. Drenagem urbana: do projeto tradicional à sustentabilidade. 1ª edição. Rio de Janeiro: Elsevier, 2016. 366 p.