INSTRUO TCNICA PARAANLISE DE ESTUDOS E PROJETOSDE DRENAGEM URBANA

OBJETIVOSEstabelecer a padronizao dos procedimentos tcnicos para a elaborao de estudos e projetos de microdrenagem;

estabelecer procedimentos para implantao de sistemas de drenagem urbana capazes de oferecer aos muncipes condies favorveis de conforto e segurana quando da ocorrncia de eventos chuvosos.

APLICAESSo aplicveis aos sistemas de microdrenagem, compreendendo a parte da drenagem urbana que consiste na coleta, na conduo e no lanamento final dos deflvios superficiais.

Os projetos de novos loteamentos e da expanso da malha viria urbana, bem como a reforma ou melhoria do sistema atual de microdrenagem, estaro condicionados a estas Instrues.

PARMETROS HIDROLGICOS

PARMETROS HIDROLGICOS UTILIZADOS NA DRENAGEM DE REAS URBANIZADASrea de drenagem (A);Perodo de recorrncia (T);Tempo de concentrao (tc);Durao da chuva de projeto (D);Intensidade da chuva de projeto ( I );Coeficiente de Escoamento Superficial (C);Vazo De Projeto (QP).

PARMETROS HIDROLGICOSrea de drenagem (A):

A rea objeto dos estudos ser delimitada pelo mtodo do diagrama de telhado quando as reas contguas forem parceladas. Ser delimitada segundo a geomorfologia (espiges) dos terrenos contguos quando estes no forem parcelados.

PARMETROS HIDROLGICOSPerodo de recorrncia (T):

Ser adotado T = 10 anos.

PARMETROS HIDROLGICOSTempo de concentrao (tc):

O parmetro tempo de concentrao das reas a serem drenadas deve ser calculado com base em procedimentos diferenciados conforme as caractersticas da ocupao do solo. Assim devem ser aplicados, neste caso, dois procedimentos distintos.

PARMETROS HIDROLGICOSPara reas de drenagem de at 5,00 km2 e com caractersticas naturais (sem parcelamentos), e para loteamentos com sistema virio definido, o tempo de concentrao deve ser calculado pelas frmulas de Kirpich e do California Culverts Practice.

Frmula de Kirpich

Sendo: tc = tempo de concentrao, em minL = comprimento do talvegue, em kmS = declividade do talvegue, em m/m

PARMETROS HIDROLGICOSFrmula do Califrnia Culverts Practice

a frmula de Kirpich, em que S substitudo por H/L.

Sendo: tc = tempo de concentrao, em minL = comprimento do talvegue, em kmH = diferena entre as cotas da seo de sada e o ponto mais a montante da bacia, em m

PARMETROS HIDROLGICOSPara canais revestidos, o tempo de concentrao deve ser calculado pelo mtodo cinemtico.

Mtodo Cinemtico

Sendo: tc = tempo de concentrao, em minL = comprimento do escoamento, em kmV = velocidade mdia no trecho, em m/s

A aplicao do mtodo cinemtico deve ser realizada com base na velocidade correspondente a um escoamento em regime permanente e uniforme, supondo-se a rea molhada meia seo. Para canais e galerias bem definidas deve ser usada a frmula de Manning para clculo de V.

PARMETROS HIDROLGICOSDurao da chuva de projeto (D):

A durao (D) da chuva de projeto deve igualar ao tempo de concentrao (tc).

D = tc = 10 min

PARMETROS HIDROLGICOSIntensidade da chuva de projeto ( I ):

As intensidades devero ser calculadas atravs da equao de chuvas intensas apresentada na dissertao de mestrado de Mrcia Maria Guimares Pinheiro (Escola de Engenharia da UFMG, Orientador: Prof. Mauro Naghettini, 1997).

PARMETROS HIDROLGICOSA expresso geral da equao :

IT,i a estimativa da intensidade de chuva no local i associada ao perodo de retorno T (mm/h). D a durao da chuva (horas). P a precipitao mdia anual no local i (mm). T,d o quantil adimensional de frequncia regional associado ao perodo de retorno T e durao d (tabelado).

Para as aplicaes prticas da equao acima, elaborou-se as tabelas 1 e 2.

PARMETROS HIDROLGICOSTabela 1 Quantis Adimensionais de Frequncia Regional (T,d)

PARMETROS HIDROLGICOSTabela 2 Estimativa de Intensidades Pluviomtricas para intensidade mdia anual de 1500 mm

Coeficiente de Escoamento Superficial (C)Para os estudos e projetos de drenagem em reas com extenso superficial de porte, o coeficiente de escoamento superficial (C) dever ser estabelecido com base nas condies de uso e ocupao do solo, conforme a Lei 7166 de 27 de agosto de 1996, do Parcelamento, Ocupao e Uso do Solo, alterada pela Lei 8137 de 20/dezembro/2000.

Os valores de C devem ser obtidos atravs do coeficiente volumtrico C2, onde

C = 0,67.C2

de acordo com a tabela 3 a seguir.

Tabela 3 Coeficiente Volumtrico em funo do zoneamento urbano

Coeficiente de Escoamento Superficial (C)A critrio da consultoria e superviso da PBH, para projetos de drenagem em reas restritas com uso e/ou ocupao especficos, podem ser utilizados os valores de C indicados na Tabela 4.Tabela 4 Valores de C para reas urbanas restritas

Vazo De Projeto (QP)Por vazo de projeto entende-se o valor instantneo de pico (ou o hidrograma de cheia), calculado indiretamente partir da transformao da chuva de projeto em vazo do escoamento superficial.As vazes de projeto para o sistema de microdrenagem sero calculadas pelo Mtodo Racional, empregando-se a seguinte frmula:

Qp = 0,00278 x C x I x A

Onde:Qp = Vazo de projeto, em m3/sC = Coeficiente de escoamento superficialI = Intensidade da chuva de projeto, em mm/hA = rea de drenagem, em ha

PARMETROS HIDROLGICOS UTILIZADOS NA DRENAGEM DE VIAS URBANASEm Belo Horizonte, adota-se o limite de 1,67 m para a largura de alagamento nas sarjetas. Uma exceo admitida para os trechos iniciais (trecho entre o divisor de guas e a primeira boca-de-lobo) das vias locais (vias com at 15 m de largura), onde se adota uma largura de alagamento mxima de 2,17 m para o caudal de escoamento.

PARMETROS HIDROLGICOS UTILIZADOS NA DRENAGEM DE VIAS URBANASEm funo da faixa de alagamento e do padro da sarjeta, as alturas y da lmina dgua nas guias dos passeios alcanaro os valores indicados na Tabela 5.Tabela 5 Altura da lmina dgua nas guias dos passeios

rea de drenagem (A)A definio de uma rea de drenagem de uma via levar em conta a faixa da pista que contribui para o escoamento em uma sarjeta (sua largura igual a F/2, sendo F a largura total da via) e uma faixa da quadra lindeira (com largura a).

Perodo de recorrncia (T)

Ser adotado T = 10 anos

Tempo de concentrao (tc)

Ser adotado tc = 10 min

Durao da chuva de projeto (D)

Ser adotada a durao D igual ao tempo de concentrao tc.

D = tc = 10 min

Intensidade da chuva de projeto ( I )

Para a durao D adotada (igual a 10 minutos) e Tempo de Recorrncia tambm pr-fixado (T =10 anos), vem que a intensidade da chuva de projeto pela equao IDF Pinheiro-Naghettini :

I = 194,50 mm/h

Coeficiente de Escoamento Superficial (C)

Sero adotados os seguintes coeficientes:C = 0,70 para as faixas lindeiras das quadrasC = 0,90 para a faixa da meia largura da via

Vazo Especfica em uma Sarjeta (q) a vazo em marcha segundo a geometria da via, por metro linear, expressa em l/s.m.A vazo especfica a vazo por metro linear dos escoamentos superficiais diretos oriundos da meia largura da via e da largura a da quadra lindeira de acordo com a classificao da via frontal, conforme tabela 6.

q = q1 + q2

Vazo Especfica em uma Sarjeta (q)Seja q1 a vazo especfica da faixa de largura a da quadra, em l/s.m:

q1 = 2,78 x C x I x A x 10-4

Sendo:

C = coeficiente de escoamento superficial = 0,70I = Intensidade da chuva de projeto para T = 10 anose durao (D) de 10 min = 194,5 mm/hA = a x 1 m, em m2, sendo a = largura da faixalindeira da quadra, em m.

Vazo Especfica em uma Sarjeta (q)Logo:

q1 = 0,0378 x a

Seja q2 a vazo especfica da meia pista do logradouro:

q2 = 2,78 x C x I x A x 10-4

Sendo:

C = coeficiente de escoamento superficial = 0,90I = Intensidade da chuva de projeto para T = 10 anose durao (D) de 10 min = 194,5 mm/hA = F/2 x 1 m, em m2, sendo F = largura da via em m.

Vazo Especfica em uma Sarjeta (q)Logo:

q2 = 0,0243 x F

e:

q = 0,0378 x a + 0,0243 x F

A Tabela 7 apresenta os valores de q para as diferentes larguras F das vias conforme estabelecido pela Lei 7166 de 27/08/1996.

Vazo Especfica em uma Sarjeta (q)Tabela 7 Valores da vazo especfica q

PARMETROS HIDRULICOS

CLCULO DAS VELOCIDADES MDIAS DOS ESCOAMENTOS SUPERFICIAIS (V)Os escoamentos superficiais sero considerados como permanentes e uniformes. Neste caso, aplicar-se- a frmula de Manning para clculo de suas velocidades.As velocidades mdias devero ser limitadas a valores mximos tendo em vista a proteo das estruturas contra os efeitos da abraso, e a valores mnimos para a garantia da auto limpeza destes condutos.

CLCULO DAS VELOCIDADES MDIAS DOS ESCOAMENTOS SUPERFICIAIS (V)Frmula de Manning

Sendo:V= velocidade mdia, em m/sRh = raio hidrulico, em mi = declividade mdia do conduto, em m/mn = coeficiente de rugosidade (tabelado)

CLCULO DAS VELOCIDADES MDIAS DOS ESCOAMENTOS SUPERFICIAIS (V)Os valores de n a serem adotados nos estudos e projetos de microdrenagem urbana, devero ser aqueles indicados na Tabela 8.

Tabela 8 Coeficiente de rugosidade n de Manning

VELOCIDADE MXIMA NAS REDES TUBULARES

VELOCIDADE MNIMA NAS REDES TUBULARES

VELOCIDADE MXIMA NAS SARJETAS DE CONCRETO

A velocidade limite nas sarjetas de concreto ser de 4 m/s. Os pavimentos polidricos,desprovidos de revestimento de concreto, tambm seguiro o mesmo critrio de limite de velocidade nas faixas das sarjetas.

VELOCIDADE MXIMA NAS GALERIAS PRISMTICAS DE CONCRETO

VELOCIDADE MNIMA NAS GALERIAS PRISMTICAS DE CONCRETO

SEO MOLHADA DA REDE TUBULAR

A seo transversal molhada mxima a ser adotada para a rede tubular corresponde seo com altura da lmina dgua (y) igual a 80% do dimetro nominal da respectiva rede.

CAPACIDADE DAS SARJETAS

As sarjetas objeto desta verificao so aquelas padronizadas no Caderno de Encargos deInfraestrutura Urbana elaborado pela SUDECAP.A capacidade de escoamento das sarjetas determinada pela frmula de Izzard.

Sendo:Qs =capacidade (vazo) da sarjeta, em l/sy = altura mxima da lmina dgua na sarjeta junto ao meio-fio de acordo com a Tabela 4Z = inverso da declividade transversal, em m/mi = declividade longitudinal da via, em m/mn = coeficiente de rugosidade mdia de Manning (adotado n = 0,015)

Resulta, portanto, os valores da capacidade (vazo Qs) das diferentes sarjetas e respectivas velocidades (Vs) para faixa de inundao T = 1,67m, conforme indicado na tabela 9.

Tabela 9 Capacidade das sarjetas

CAPACIDADE DE ENGOLIMENTO DAS BOCAS-DE-LOBO (BL)

Para as BL localizadas em pontos baixos (inclusive nos cruzamentos das vias) dever ser adotado o mtodo baseado nas experincias do U.S. Army Corps of Engineers, sendo utilizado o seguinteformulrio :

Vazo de engolimento de uma grelha para boca de lobo simples :

Sendo :Q = vazo de engolimento, em l/sy = carga hidrulica sobre a grelha, em cm

Vazo de engolimento das grelhas de uma boca de lobo dupla:

Vazo de engolimento da cantoneira de uma boca de lobo simples(frmula vlida para valores dey < 12 cm):

Sendo :Q = vazo de engolimento da cantoneira, em l/sy = carga hidrulica sobre a grelha, em mL = comprimento da abertura da cantoneira, em m

Vazo de engolimento da cantoneira de uma boca de lobo dupla (frmula vlida para valores de y < 12 cm):

Para valores de y superiores a 12 cm, deve ser adotado o nomograma da pgina 293 do livro Drenagem Urbana Manual de Projeto, 2 Edio, agosto de 1980, DAEE / CETESB, So Paulo.Para as aplicaes prticas nos estudos e projetos de microdrenagem, foram elaboradas as tabelas 10 (BL de grelha), 11 (BL de cantoneira) e 12 (BL combinada) para faixa de alagamento de 1,67 m, e tabelas 13 (BL de grelha), 14 (BL de cantoneira) e 15 (BL combinada) para faixa de alagamento de 2,17 m, para bocas de lobo em ponto baixo.

Tabela 10 Capacidade das BL de Grelha (l/s)Faixa da alagamento de 1,67 mBoca de Lobo localizada em ponto baixo da via

Tabela 11 Capacidade das BL de Cantoneira (l/s)Faixa da alagamento de 1,67 mBoca de Lobo localizada em ponto baixo da via

Tabela 12 Capacidade das BL Combinadas (l/s)Faixa de alagamento de 1,67 mBoca de Lobo localizada em ponto baixo da via

Tabela 13 Capacidade das BL de Grelha (l/s)Faixa de alagamento de 2,17 mBoca de Lobo localizada em ponto baixo da via

Tabela 14 Capacidade das BL de Cantoneira (l/s)Faixa de alagamento de 2,17 mBoca de Lobo localizada em ponto baixo da via

Tabela 15 Capacidade das BL Combinadas (l/s)Faixa de alagamento de 2,17 mBoca de Lobo localizada em ponto baixo da via

Para as primeiras BL e intermedirias (localizadas ao longo das sarjetas das vias) o mtodo a ser adotado o mtodo denominado The Design of Storm Water Inlets, que consubstancia os estudos feitos pela Universidade Johns Hopkins (U.S.A.) conforme descrito no livro Drenagem Urbana Manual de Projeto, 2 Edio, agosto de 1980, DAEE / CETESB, So Paulo, pgina 315.

Para boca de lobo localizada em ponto baixo deve-se aplicar coeficiente de reduo de 35% (sessenta por cento) sobre os valores tericos calculados para respectiva capacidade de engolimento.

Para as aplicaes prticas nos estudos e projetos de microdrenagem, foram elaboradas as tabelas 16 para faixa de alagamento de 1,67 m, e tabela 17 para faixa de alagamento de 2,17 m, para bocas de lobo em greide contnuo.

CRITRIOS PARA ELABORAO DEPROJETOS DE MICRODRENAGEM

REDE TUBULAR

A rede tubular ser em tubos de concreto armado, providos de ponta e bolsa, classe PA-1, PA-2 ou PA-3, conforme as cargas solicitantes com indicao em projeto, salvo exceo para situaes especiais em que podero ser utilizados tubos de PVC helicoidal.

DIMETROS PARA A REDE TUBULAR

Sero adotados os seguintes dimetros nominais para os tubos de concreto: 500, 600, 800, 1000, 1200 e 1500 mm.

RAMAL DE LIGAO DA BOCA-DE-LOBO

Ser em tubo de concreto armado, classe PA-1, ponta e bolsa, dimetro nominal de 400 mm e declividade mnima de 3%.

LOCAO DA REDE TUBULAR

A rede tubular dever ser projetada e locada no eixo da pista. No caso de avenidas, a rede dever preferencialmente ser projetada sob o canteiro central.

COBRIMENTO MNIMO SOBRE A REDE TUBULAR

Para rede com tubos de concreto, o cobrimento mnimo sobre a geratriz externa superior ser de 0,80 m.Para tubos de PVC helicoidal, devero ser seguidas as indicaes dos fabricantes.

DISPOSITIVOS DE CAPTAO, CONDUO E LANAMENTO DAS GUAS PLUVIAIS

Os dispositivos que integram a infra-estrutura para drenagem urbana encontram-se detalhados e especificados no Caderno de Encargos de Infra-estrutura Urbana elaborado pela SUDECAP em novembro de 2.000, devendo ser adotados nos projetos de microdrenagem. No sero aceitos, nestes projetos, elementos estruturais que no estejam previstos neste Caderno.

CONEXO DOS RAMAIS DE LIGAO DAS BOCAS-DE-LOBO

As conexes destes ramais podero ser feitas: em Poos de Visita, em nmero mximo de 4 (quatro) em caixas de passagem, em nmero mximo de 4 (quatro) em outra boca-de-lobo somente ser aceita se projetada sob o passeio e quando no for possvel outro tipo de conexo conforme descrito anteriormente.

ESPAAMENTO MXIMO ENTRE POOS DE VISITAO espaamento entre dois poos de visita depende do dimetro nominal da rede tubular projetada neste trecho e de acordo com a Tabela 18.

Tabela 18 EspaamentoMximo entre Poos de Visita

INSTALAO DE CAIXAS-DE-PASSAGEM

As caixas-de-passagem destinam-se a receber conexes de ramais de bocas-de-lobo, mudanas na declividade e rebaixamento da rede tubular. Ser permitida a instalao de somente uma caixa de passagem entre dois poos-de-visita.

ESCOLHA DA SARJETA PADRONIZADA

sarjeta A : sero instaladas em vias com declividades longitudinais maiores do que 16%; sarjeta B : nas vias com declividade maior ou igual a 0,5% e igual ou inferior a 16%; sarjeta C : em locais a serem definidos pela SUPERVISO do projeto.

LARGURA MXIMA DO CAUDAL DO ESCOAMENTO NA SARJETA JUNTO AO MEIO-FIO (FAIXA DE ALAGAMENTO)

Sero utilizados trs critrios, a saber:

faixa de alagamento de 1,67 m para o caso geral; faixa de alagamento de 2,17 m: trechos iniciais das vias locais, situado entre o divisor deguas e a primeira boca-de-lobo; faixa de alagamento para vias arteriais a ser definida pela gerncia da PBH.

LOCAO DA PRIMEIRA BOCA-DE-LOBO

A primeira boca-de-lobo dever ser locada partir do divisor de guas at a seo da sarjeta onde a faixa de alagamento atinge o limite estabelecido em 4.11.Para se calcular o comprimento da sarjeta em que o caudal varia de uma largura de zero at o limite de alagamento, chamado de comprimento til (Lu), aplica-se a seguinte relao:

Onde:Lu = comprimento til, em mQs = capacidade de escoamento na sarjeta, em funo da declividadelongitudinal e do tipo de sarjeta, em l/sq = vazo especfica da via, em l/s.m conforme tabela 7

LOCAO DAS BOCAS-DE-LOBO EM PONTOS BAIXOS

Os pontos baixos nos greides das vias devem ser providos de caixas de captao (bocas-de-lobo combinadas), obrigatoriamente.

LOCAO DE BOCAS-DE-LOBO NOS CRUZAMENTOS DAS VIAS

A locao destas bocas-de-lobo deve ser imediatamente montante dos pontos de tangncia ou de curvatura dos passeios situados nos cruzamentos, preservando os rebaixos para passagem de pedestres.

LOCAO DE BOCAS-DE-LOBO INTERMEDIRIAS

As bocas-de-lobo intermedirias sero locadas com auxlio das tabelas para determinao dos comprimentos teis (Lu). Entretanto, conveniente que os espaamentos sejam igualados partir da primeira BL, de maneira a equalizar os caudais dos escoamentos.

A seguir apresentam-se as tabelas 19 (sarjeta tipo A), 20 (sarjeta tipo B), 21 (sarjeta tipo C) para faixa de alagamento de at 1,67 m, e tambm tabelas 22 (sarjeta tipo A), 23 (sarjeta tipo B) para faixa de alagamento de 2,17 m, que fornecem os diversos valores dos comprimentos teis Lu para as diferentes condies de geometria e declividade apresentadas pelas vias urbanas.

DEPRESSO DO PAVIMENTO ADJACENTE S BOCAS-DE-LOBO

desejvel que todas as bocas-de-lobo sejam instaladas com depresso no pavimento adjacente, conforme padronizao especificada no Caderno de Encargos de Infra-estrutura Urbana, exceto onde a sarjeta adotada seja do tipo C.

CRITRIOS PARA ELABORAO DOS DESENHOS

Escalas

Escala das plantas: 1:1000 ou 1:500, a critrio da SUPERVISO Escala dos perfis: H:1000 e V:100 ou H:500 e V: 50, a critrio da SUPERVISO

Notao

a) Notao dos trechos de rede em planta:

b) Notao para poos-de-visita

c) Notao nos perfis

Os perfis devero ter anotados os seguintes dados, por trecho de rede:

Dimetro nominal DN, em mm Extenso eixo a eixo L, em m Elevao da tampa do PV, em m Elevao da sada do fundo do PV, em m Elevao da sada da caixa de passagem, em m Declividade mdia do trecho i, em m/m Vazo Q, em l/s

LEGENDASA guaAP guas PluviaisALA Ala de Galeria / Ala de Rede TubularBCS Bueiro Celular SimplesBCD Bueiro Celular DuploBCT Bueiro Celular TriploBTS Bueiro Tubular SimplesBTD Bueiro Tubular DuploBTT Bueiro Tubular TriploBLS Boca-de-Lobo SimplesBLD Boca-de-Lobo Dupla

LEGENDASCAN Canal / CanalizaoCANLN Canal em Leito NaturalCANRA Canalizao Revestida AbertaCANRF Canalizao Revestida FechadaCE CEMIG (rede de energia eltrica)CPA Caixa de Passagem tipo ACPB Caixa de Passagem tipo BCPC Caixa de Passagem tipo CD DrenoDA Dreno de AlvioDDTCDescida de gua tipo CalhaDDTDDescida de gua tipo DegrauDG Dreno de Galeria

LEGENDASDN Dimetro NominalDRE DrenagemES Esgotoi DeclividadeJUS JusanteMF Meio FioMON MontantePAVASF Pavimentao AsflticaPAVCON Pavimentao em ConcretoPAVPOL Pavimentao em Pedras PolidricasPVA Poo de Visita tipo APVBPoo de Visita tipo BPVCPoo de Visita tipo C

LEGENDASPVCAN Poo de Visita de CanalRCC Reservatrio de Controle de CheiasRN Referncia de NvelRTCRede Tubular de ConcretoRTM Rede Tubular MetlicaRTPVC Rede Tubular de PVCSA Sarjeta tipo ASBSarjeta tipo BSC Sarjeta tipo CT TerraTL Cablagem de TelecomunicaoVAR Varivel

SIMBOLOGIA

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REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS1. DAEE / CETESB Drenagem Urbana, Manual de Projeto, 2 Edio, agosto de 1980, So Paulo;2. Municpio de Belo Horizonte Lei 7166 de 27 de agosto de 1996, do Parcelamento, Ocupao e Uso do Solo;3. PINHEIRO, M.M.G., Estudo de Chuvas Intensas na Regio Metropolitana de Belo Horizonte. Dissertao de mestrado, Escola de Engenharia da UFMG, (1.997), Belo Horizonte, MG.4. RAMOS, M.H.D., Drenagem Urbana: Aspectos Urbansticos, Legais e Metodolgicos em Belo Horizonte. (1.998), dissertao de mestrado (EE-UFMG), Belo Horizonte, MG.5. Wilken, P.S., Engenharia de Drenagem Superficial, 1978, BNH / ABES / CETESB, So Paulo;