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PROJETO DE G.A.P.PROJETO DE G.A.P.
TOPOGRAFIA APLICADATOPOGRAFIA APLICADA
CESET - UNICAMP2007
TOPOGRAFIATOPOGRAFIA20072007
PROF. Hiroshi Paulo YoshizanePROF. Hiroshi Paulo Yoshizane
hiroshiy@ceset.unicamp.br hiroshi55@itelefonica.com.br
PERFIL do TERRENO
635
640
645
Estacas
Cotas
Projeto
0 1 2 43 5 6
Altitudes
Distâncias
1:100
1:1.000
GREIDE ¨I¨
PROJETO DE G.A.P.
Seqüência de Cálculos
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
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.
““M É T O D O R A C I O N A LM 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 máxQ máx ” de projeto, definida comosendo a máxima vazão ocorrida na condiçãofisiográfica da bacia de contribuição.
MÉTODO ANALÍTICO
Calculara a vazão ¨QQ¨ calculada para cada trecho pelo Método RacionalMétodo Racional,
seguindo a fórmula :
QQ = 0,1667 x cc x ii x AA
com QQ em m³m³/seg.seg.
Q : m³/seg.A = Área de drenagem em hectares.c = coeficiente de escoamento superficial.i = Intensidade pluviométrica em mm/min.
ESCOAMENTO SUPERFICIALESCOAMENTO SUPERFICIAL
Coeficiente de escoamento superficial ¨runoff¨
¨ C ¨ ¨ C ¨ Coeficiente de RunoffCoeficiente de Runoff = 0,50 = 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.
TABELA 1 ¨ C ¨TABELA 1 ¨ C ¨FONTE DAEE
2º Passo
Determinação hidrológica do escoamento:
3-Dimensionamento da caixa de entrada.¨boca de lobo ou boca de leão¨
PROJETO DE ¨GAP¨
Planta esquemática
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
sarjetaGuia chapéu
BOCA DE LOBO OU LEÃO
Equipamentos coletores e protetores
Grade móvelpara
inspeção
Plantio de árvore errado
INÍCIO DA GALERIA
Caixa coletora selada sob meio fio ¨calçada¨
Vai para a galeria
BOCA DE LOBO OU LEÃO
Guia chapéugrelha
grelha
Boca de lobo nova
com guia e sarjeta
As bocas de lobo, necessitam de inspeção periódica, principal-mentenas épocas do início chuvo-so.
COLETORES ( Figura 1Figura 1 )
planta
HIDRÁULICA DE CANAIS
Para um melhor entendimento em estudos
projetos de drenagem, é imprescindível
revermos um pouco de hidráulica específica.
HIDRÁULICA DOS CONDUTOS LIVRESHIDRÁULICA DOS CONDUTOS LIVRES
APLICAÇÕES E EXECUÇÕES
TIPOS DE SEÇÕES HIDRÁULICAS:
-SEÇÕES CIRCULARES.
-SEÇÕES QUADRADAS.-SEÇÕES RETANGULARES.-SEÇÕES TRIANGULARES.-SEÇÕES TRAPEZOIDAIS.-SEÇÕES ESPECIAIS:
-SIAMESES.-MISTAS.-OVÓIDES.
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¨.
VELOCIDADE DE FLUXO
¨Nos projetos devem ser considerados de iní- cio, a velocidade máxima e mínima de fluxo¨.
-Velocidade mínima: ¨assoreamentoassoreamento¨-Velocidade máxima: ¨erosões nas paredeserosões nas paredes¨
OBSOBS:É importante para um bom dimensionamento, uma análise do solo apurada, e um bom
trabalho topográfico durante a execução.
VELOCIDADE DE FLUXO
VELOCIDADE MÁXIMA: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 seçãoCHEIA, mas, é um engano, isto é, só trabalhará em conduto livrequando 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
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 pluviaisÁguas pluviais = 0,75m/s= 0,75m/s
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 = -Canais com paredes de concreto = 4,50m/s4,50m/s
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.
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
yD
2
12
cos
A = 1/8 ( - sen ) x D²
PROCEDIMENTO ANALÍTICO ( PASSO À PASSO )
TRIGONOMETRIA APLICADA À HIDRÁULICA DE CANAIS CIRCULARES:
Observando a figura e, conseqüentemente à geometria do canal, encontra-se :
1 - ÁREA MOLHADA ( Am )
Demonstração analítica : Am = D² / 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 yn / D ) = ângulo tirante
PROCEDIMENTO ANALÍTICO ( PASSO À PASSO )
TRIGONOMETRIA APLICADA À HIDRÁULICA DE CANAIS CIRCULARES:
ynD
= 2 arc.cos. ( 1-2 yn / D ) = ângulo tirante
2/3D
Yn = D/2 ( 1 – cos /2 ) 1 – cos /2 = 2yn/2
Assim sendo:cos /2 = 1 - 2yn/2 então : = 2arc.cos (1 – 2 yn/2)
PROCEDIMENTO ANALÍTICO ( PASSO À PASSO )
TRIGONOMETRIA APLICADA À HIDRÁULICA DE CANAIS TRIGONOMETRIA APLICADA À HIDRÁULICA DE CANAIS CIRCULARES: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
PROCEDIMENTO ANALÍTICO ( PASSO À PASSO )
TRIGONOMETRIA APLICADA À HIDRÁULICA DE CANAIS CIRCULARES:
Relação velocidade e velocidade plena
V 1 1/2 1 = R . I0 = I0 (D/4) . (1-sen/) VPlena n n
2/3 2/3 2/3
VPlena=1/n.(D/4) . I0 2/3 1/2
V 1/n.(D/4) . I0 . (1-sen /)
=
V Plena 1/n . (D/4) . I0
VPlena = I0 . (D/4).(1-sen /) 1/2 2/3 2/3
2/3 1/2
2/3 1/2
2/3
V sen = VPlena
2/3
PROCEDIMENTO ANALÍTICO ( PASSO À PASSO )
TRIGONOMETRIA APLICADA À HIDRÁULICA DE CANAIS CIRCULARES:
Relação vazão e vazão plenaQ/Q Plena
A I0 D D senQ= R . I0 = Q= ( - sen ) (1- ) n n 8 4
2/3 2/31/2 1/2 2
PARA MEIA SEÇÃOPARA 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 :
QA
nR I 2 3 1 2/ /
ONDE: Q= vazão ; A=área molhada n = Coef. ; R = ráio hidr. I = Declividade (perda de carga)
VAZÃO PARA OS DIFERENTES TIRANTES E DECLIVIDADES
PARA O CANAL CIRCULAR
O tirante maior produz maior vazão, e declividade maior (rampa maisíngreme) 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 admitirque o fenômeno esta acontecendo, na prática, sem pressão e calcula-se a vazão no conduto, no limite de funcionamento entre canal e condutoforçado. Admitindo-se a seguinte hipótese:
HIPÓTESES ¨CHEIO¨
= 360 e y = D = 0,5 m
AD
4
0 5
4
2,
Perímetro Perímetro == 2 2xxR R ouou xxD D == 1,5708 1,5708 mm
Rh Rh == A A//P P == 0,1963 0,1963//1,5708 1,5708 Rh = 0,125 Rh = 0,125 mm
2
CÁLCULO DAS VAZÕES
QA
nR I 2 3 1 2/ /
0,1963 2/3 1/2
Q1/10 = x 0,125 x 1/10 = 1,19m³/s 0,013
0,1963 2/3 1/2
Q1/100 = x 0,125 x 1/100 = 0,37m³/s 0,013
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.
Q C D J 0 2785 2 63 0 54, , ,
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.
Q C D J 0 2785 2 63 0 54, , ,
CÁLCULO DAS VAZÕES ¨Hazen-Willians¨
SEÇÕES CIRCULARES - PARTICULARIDADES
11-Apresentam o menor perímetro molhado.22-Apresentam o maior Ráio hidráulico.33-Vantagem geométrica e execução.44-Seções semi-circulares ótimos para
condutos livres abertos desde que pré-moldados.
55-Quando executados no local, traz dificuldades quanto à implantação e estabilidade da parede.
TRABALHO EM SALA
DEFINIÇÃODA
GALERIA
DIÂMETRO DO TUBO
DIDÁTICAMENTE VAMOS DEFINIRDIDÁTICAMENTE VAMOS DEFINIR
ADOTAREMOS ADOTAREMOS Ø = 0,60mØ = 0,60m
TIPO C2 ¨TUBO DE CONCRETO ARMADOTIPO C2 ¨TUBO DE CONCRETO ARMADO¨
ESPESSURA DO BERÇO ESPESSURA DO BERÇO
TRAÇOS DO CONCRETO MAGROTRAÇOS 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 ¨
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-ESPESSURA DO BERÇO e INFRA-ESTRUTURAESTRUTURA
ABERTURA DE VALASABERTURA DE VALAS
ABERTURA DE VALASABERTURA DE VALAS
RETROESCAVADEIRA
ASSENTAMENTOASSENTAMENTO
Q
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¨
ABERTURA TRAPEZOIDAL
VALA COM H VALA COM H > 1,0m> 1,0m
30°Ideal = 45° ( custo ! )
Volume de terra
Folga de fundo
½
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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