Sistemas de Drenagem Águas Pluviais

Sistemas de Drenagem Urbana Projeto de Execução da Rede de Drenagem de Águas Pluviais Matosinhos – Bacia nº 22

Docentes: Prof. José Carlos Tentúgal Valente Prof. Francisco Manuel de Oliveira Piqueiro Porto, 18 de Novembro de 2014 Nuno Heli Dantas de Beires Pereira da Costa Vítor Manuel Borges do Rosário Padrão

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Projeto de Execução da Rede de Drenagem de Águas Pluviais Pluviais

Índice Objectivos ............................................... ....................................................................... ............................................... ............................................... ........................3 Análise da área área em estudo ............................................. ..................................................................... ............................................... .......................3 Sistemas de drenagem drenagem de águas pluviais ............................................. .................................................................... .......................4 Valetas............................................. ...................................................................... ................................................ .............................................. ........................... .... 4 Dispositivos de entrada ............................... ...................................................... ................................................ ........................................ ............... 5 

Sarjetas ............................................ .................................................................... ............................................... ....................................... ................5

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Sumidouros Sumidouros .............................................. ...................................................................... ............................................... ............................... ........ 6

Ramal de ligação.................................. ligação......................................................... .............................................. ............................................... ........................6 Rede de coletores ....................................................... ............................................................................... ............................................... .......................6 Câmaras e caixas de visita ............................................. ..................................................................... ........................................... ...................6 Bases de dimensionamento dimensionamento ............................................... ....................................................................... ........................................... ...................7 Escoamento superficial superficial ............................................... ....................................................................... ............................................... .......................7 Escoamento em profundidade (coletores).............................................. ................................................................. ...................8 Disposições construtivas ............................................ .................................................................... ............................................... ........................... ....9 Colectores ............................................... ....................................................................... ............................................... ........................................... ....................9 Câmaras de visita........................................ visita............................................................... ............................................... ...................................... .............. 10 Sumidouros ............................................. ..................................................................... ............................................... ......................................... ..................10 Ramais de ligação............................................... ....................................................................... ............................................... ............................. ...... 10 Mapa de Quantidades Quantidades e Orçamento .............................................. ...................................................................... ............................. ..... 11 Anexos ............................................ ..................................................................... ................................................ .............................................. ............................. ...... 12 Caracteristicas Caracteristicas da Implantação de Águas Residuais ............................................ .............................................. .. 13 Cálculo do escoamento superficial superficial ................................. ........................................................ ......................................... ..................14 Verificação do escoamento superficial superficial ................................................................... ..................................................................... 15 Cálculo hidráulico dos coletores ............................................. ..................................................................... ................................. .........18 Movimentação de terras....................................... terras.............................................................. .............................................. ............................. ...... 20 Perfis cálculados pelo programa SWMM ................................................................ ................................................................21 

Caudais nas câmaras de visita e velocidades nas condutas....................... ....................... 21

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Perfis Longitudinais Longitudinais .............................................. ...................................................................... ......................................... .................22

Nuno Heli Dantas de Beires Pereira da Costa Vítor Manuel Borges do Rosário Padrão

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Projeto de Execução da Rede de Drenagem de Águas Pluviais

Objectivos No âmbito da unidade curricular do 5º ano do mestrado integrado em engenharia civil, Sistemas de Drenagem Urbana, foi proposta a elaboração do Projeto de Execução da Rede de Drenagem de Águas Pluviais da bacia de drenagem nº 22 situada na freguesia de São Mamede de Infesta, concelho de Matosinhos. Com o constante aumento de áreas impermeabilizadas (eliminando a possibilidade de infiltração nos solos e percurso natural da água), mais concretamente nos meios urbanos atuais, torna-se extremamente importante o controlo do percurso das águas pluviais de forma a que se consiga encaminhar estes caudais de volta para um percurso natural sem que esta seja contaminada e evitando que a mesma seja conduzida para a rede de drenagem de águas residuais ou que inunde áreas urbanas. O dimensionamento deste tipo de redes de drenagem é mais uma vez regulada pelo decreto regulamentar nº23/95.

Análise da área em estudo A área a considerar para o dimensionamento desta rede será a mesma considerada no projeto anterior, de dimensionamento da rede de drenagem de águas residuais urbanas, afecta à Rua das Laranjeiras, Rua José Gaspar Lino, Travessa Futebol Clube de Infesta e suas perpendiculares.

Por questões económicas esta rede a dimensionar irá ter o mesmo exacto percurso da rede de AR préviamente dimensionada mas a cota ligeiramente superior de forma a evitar contaminação das águas pluviais a drenar. Nuno Heli Dantas de Beires Pereira da Costa Vítor Manuel Borges do Rosário Padrão

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A visita ao local permite verificar a existencia de elementos de drenagem pluvial mas que não vão ser considerados de forma a se conseguir um correcto e eficaz novo dimensionamento.

Sistemas de drenagem de águas pluviais De forma simplista considera-se que os sistemas de drenagem de águas pluviais são constítuidos por orgãos acessórios que permitem captação e transporte através de ramais de ligação até ao colector principal. Antes do dimensionamento própriamente dito deve-se ter em consideração os seguintes pressupostos: Redução da extensão das redes de colectores e dos respectivos diâmetros favorecendo-se a interacção entre as áreas impermeáveis e as áreas permeáveis ou semipermeáveis, e a maximização do percurso superficial da água; Incorporação de soluções de drenagem não convencional, constituídas por lagoas de amortecimento e por sistemas específicos de infiltração. 

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Valetas Canais condutores presentes ao longo de arruamentos, adjacentes aos passeios que permitem escoamento de caudais das águas pluviais até aos dispositivos de entrada mais próximos evitando um percurso não controlado da água até à sua captação. A sua forma como apresentada esquematicamente foi desenhada de forma a minorar problemas decorrentes da aproximação em demasia de veículos a estes elementos.


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Verificou-se a inexistência destes elementos na rede viária da rua das Laranjeiras o que deverá corrigido com o presente projeto.

Dispositivos de entrada Permitindo a captação da água pluvial estes órgão fazem a ligação entre drenagem superficial e drenagem profunda numa qualquer rede de drenagem de AP. O regulamento define que a sua localização deve visar pontos baixos da via pública, cruzamentos e ao longo da extensão das valetas existentes suportada pelo limite regulamentar da largura superficial da lâmina líquida. Estes órgãos existem com a seguinte forma:

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Sarjetas

Entrada superficial de água pluvial escoada de forma lateral tendo regulamentarmente as dimensões da abertura lateral de 10cm de altura por 35 cm de largura. É comum a sua utilização quando a pavimentação é feita em calçada como acontece no caso em estudo (Rua José Gaspar Lino).


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Projeto de Execução da Rede de Drenagem de Águas Pluviais 

Sumidouros

Estes dispositivos com entrada superior das águas de escorrência superficial implicam a existência de uma grade de proteção para não afectar o tráfego rodoviário, já que são incorporados no pavimento. Podem ser sumidouros com depressão e sem depressão.

Ramal de ligação Órgão constituído por tubagens que fazem a ligação entre os dispositivos de entrada diretamente à rede de coletores.

Rede de coletores Elementos principais através dos quais a água é escoada através do subsolo dos arruamentos até ao destino final. Devem possuir um traçado de acordo com a concepção da rede de drenagem de águas residuais.

Câmaras e caixas de visita As Caixas ou Câmaras de Visita são componentes das redes de drenagem e saneamento que têm como objectivo garantir um correto encaminhamento de fluídos de montante para jusante em locais onde ocorram, por exemplo, mudanças de diâmetro ou direção de colectores, e permitir o acesso de pessoas e/ou equipamentos ao interior dos mesmos.


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Bases de dimensionamento A determinação do caudal de dimensionamento é realizada através do método racional, isto é, com a fórmula: Q = C .I.A (m3 /s)

Onde C é o coeficiente de escoamento do método em causa, I referente ao valor da intensidade de precipitação na área A. Com base no artigo 128º do D.R. 23/95 sabe-se que a intensidade média de precipitação é determinada através das denominadas curvas IDF (intensidadeduração-frequência da chuvada) refletida pela equação: b I = a.(t pr ec ip it açã ) o ( m m / h ) .

O tempo de precipitação, em minutos, tomará no presente trabalho o v alor de 10, enquanto que a e b sendo função da localização e tempo de retorno da chuvada em causa vão tomar os valores de 259,26 e -0.562, respectivamente. A equação a utilizar terá a seguinte forma: I = 259,26 * 10-0,562 = 71.08 (mm/h) O valor do coeficiente de escoamento é definido pelo artigo 129º do mesmo decreto regulamentar como sendo a razão entre a precipitação suficiente para a ocorrência de escoamento e a precipitação total que cai na bacia. A quantificação deste valor poderá ser efectuada através das expressões analíticas propostas pelo prof. Valente Neves ou pelo ábaco do anexo X do referido regulamento. É possível ainda propor um coeficiente de acordo com a tipologia do uso do solo (0,7 – zona industrial; 0,6 – zona urbana; 0,45 – zona mista ou 0,3 caso se trate de uma zona verde) o que nos leva ao valor de 0,6 para a área em estudo.

Escoamento superficial O escoamento superficial ao longo dos arruamentos é determinado com a fórmula de Manning-Strickler, simplificada por consideração da forma típica de uma valeta esquematizada anteriormente. Desta forma e considerando um K s = 60 (m1/3/ s), característico dos arruamentos, obtém-se a seguinte simplificação: 0,5 8/3 Q = 0,04 . i . l

Este escoamento, segundo o terceiro ponto do Art.º 165º do regulamento, deverá obedecer a três pressupostos quando se trata de tempos de retorno entre 2 a 10 anos: Critério de não transbordamento – limita a altura da água junto ao passeio a um máximo da altura do lancil mais folga de 2cm; 


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Projeto de Execução da Rede de Drenagem de Águas Pluviais Critério da limitação da velocidade – limita a velocidade a 3 m/s; Critério da limitação da largura máxima da lâmina de água na valeta junto ao lancil – 1 metro

Iniciou-se o presente dimensionamento considerando o caudal para a largura máxima do dito metro de lâmina de água na valeta junto ao lancil de forma a corretamente determinar o espaçamento definitivo da rede. Numa segunda fase utilizando os caudais de projeto verificou-se que de facto se cumpria o regulamento utilizando o espaçamento previamente definido.

Escoamento em profundidade (coletores) Com base no art.º 133 do D.R. 23/95 no dimensionamento hidráulicosanitário devem ser adoptadas as seguintes regras: A velocidade máxima de escoamento para o caudal de ponta horizonte de projeto (...) 5 m/s nos colectores unitários e separativos; A velocidade de escoamento para o caudal de ponta no início de exploração não deve ser inferior a (...) 0,9 m/s; Sendo inviáveis os limites referidos na alínea b), como sucede nos coletores de cabeceira, devem estabelecer-se declives que assegurem estes valores limites para o caudal de secção cheia; Nos colectores unitários e separativos pluviais, a altura da lâmina líquida para a velocidade máxima referida na alínea a) deve ser igual à altura total; A inclinação dos colectores não deve ser, em geral, inferior a 0,3% nem superior a 15%; Admitem-se inclinações inferiores a 0,3% desde que seja garantido o rigor do nivelamento, a estabilidade do assentamento e o poder de transporte; Quando houver necessidade de inclinações superiores a 15%, devem prever-se dispositivos especiais de ancoragem dos colectores. 

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Sabendo o valor de q=Q/Q 0, onde Q é o caudal anteriormente calculado e Q0, o caudal de secção cheia, é possível determinar a altura do escoamento, y, segundo a formula de Malfaya-Proença:


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Sabendo o valor da altura de escoamento calculam-se as restantes grandezas características do escoamento (perímetro hidráulico, secção molhada e raio hidráulico):

Disposições construtivas Colectores A pesquisa do material a utilizar na execução da rede dimensionada foi feita através de uma breve prospecção de fabricantes com base na tipologia do projeto em causa e as garantias oferecidas por cada material. Foram esclhidos colectores da marca “Politejo – Tubos Sanicol”, com as

seguintes caracterisicas:


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De acordo com o Art.º 134º da legislação em vigor o diâmetro minimal (DN) a usar em redes de colectores de águas pluviais deverá ser no mínimo de 200 mm. O recobrimento minimo regulamentar, medido entre o extradorso do colector e o pavimento da via pública, está definido em 1 metro. No entanto devido ao paralelismo com a rede de drenagem de águas pluviais em sistemas separativos deverá ser adotado um valor mínimo de 1.20 m (1m prof. mínima regulamentar + 0.2m de Dcolector, AP )

Câmaras de visita A implantação destas câmaras deve ser feita de acordo com as normas em vigência, isto é, na junção entre colectores, nos pontos de mudança de direcção, inclinação e diâmetro de colectores e nos alinhamentos rectos com uma extensão superior a 60 metros para colectores não visitáveis.

Sumidouros Estes dispositivos de entrada devem ser previstos nos pontos baixos das ruas em questão, nos cruzamentos de modo a evitar a travessia da faixa de rodagem pelo escoamento superficial e de acordo com três critérios de dimensionamento hidráulico presentes no regulamento em vigor e já mencionados anteriormente.

Ramais de ligação O diâmetro mínimo considerado é de 200 mm com inclinação de 2 a 4% segundo o Art.º 166 da legislação em vigor.


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Mapa de Quantidades e Orçamento Neste ponto apresenta-se um possível orçamento para a obra, baseado em valores típicos dos custos dos diversos materiais e tarefas que apesar de não constituir um valor exato do custo total da obra, informa-nos sobre a ordem de grandeza dos custos parciais e totais inerentes à obra projetada.


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Anexos


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Caracteristicas da Implantação de Águas Residuais


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Cálculo do escoamento superficial


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Verificação do escoamento superficial


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Cálculo hidráulico dos coletores


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Movimentação de terras


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Perfis cálculados pelo programa SWMM

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Caudais nas câmaras de visita e velocidades nas condutas


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Perfis Longitudinais


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