Procedimentos, metodos e norma para elaboraçÃo de projetos de drenagem e execuçÃo de obras de drenagem



Baixar 384.95 Kb.
Página1/5
Encontro23.01.2018
Tamanho384.95 Kb.
  1   2   3   4   5




PREFEITURA DA CIDADE DO RIO DE JANEIRO

SECRETARIA MUNICIPAL DE OBRAS

SUBSECRETARIA DE GESTÃO DE BACIAS HIDROGRÁFICAS - RIO-ÁGUAS


INSTRUÇÕES TÉCNICAS PARA ELABORAÇÃO DE ESTUDOS HIDROLÓGICOS E DIMENSIONAMENTO HIDRÁULICO DE SISTEMAS DE DRENAGEM URBANA

(Aprovada pela Portaria O/SUB – RIO-ÁGUAS “N” nº. 004/2010)

1ª. Versão - Dezembro 2010

INSTRUÇÕES TÉCNICAS PARA ELABORAÇÃO DE ESTUDOS HIDROLÓGICOS E DIMENSIONAMENTO HIDRÁULICO DE DISPOSITIVOS DE DRENAGEM

SUMÁRIO


1. INTRODUÇÃO



1.1 Objetivos

1.2 Equipe Técnica
2. ESTUDOS HIDROLÓGICOS
2.1 Definição de Critérios de Projeto, Parâmetros e Coeficientes

2.1.1 Coeficiente de escoamento superficial

2.1.2 Tempo de concentração

2.1.3 Tempo de recorrência

2.1.4 Intensidade pluviométrica

2.1.5 Duração da chuva de projeto

2.1.6 Distribuição espacial da chuva

2.1.7 Desagregação temporal da chuva

2.2 Modelagem Hidrológica

2.2.1 Método Racional Modificado (Ulysses Alcântara)

2.2.2 Método do Hidrograma Unitário “U.S. Soil Conservation Service”

3. DIMENSIONAMENTO HIDRÁULICO DE DISPOSITIVOS DE DRENAGEM



3.1 Critérios,Coeficientes e Parâmetros de Projeto

3.1.1 Coeficientes de rugosidade

3.1.2 Velocidades admissíveis

3.1.3 Profundidade mínima

3.1.4 Dimensões mínimas

3.2 Drenagem Urbana

3.2.1 Galerias de águas pluviais

3.2.2 Dispositivos de captação superficial

3.2.3 Canaletas em degraus

3.3 Canais Abertos
4. FAIXA NON AEDIFICANDI E FAIXA MARGINAL DE PROTEÇÃO

5. GLOSSÁRIO



6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

APÊNDICE 1 – Estudo sobre recobrimentos mínimos para tubos de concreto em drenagem urbana.
APÊNDICE 2 – Critérios técnicos para o projeto de greide dos logradouros
APÊNDICE 3 – Detalhes e Desenhos

1. INTRODUÇÃO



1.1 Objetivos

O presente documento tem como objetivo principal orientar, estabelecer parâmetros e diretrizes que deverão ser utilizados no dimensionamento, detalhamento e apresentação dos projetos e cadastros de obras de greide e de sistemas de micro e macrodrenagem no Município do Rio de Janeiro, buscando amparar técnica e legalmente as decisões dos projetistas e da fiscalização, segundo critérios preconizados pela Subsecretaria de Gestão de Bacias Hidrográficas (RIO-ÁGUAS).




    1. Equipe Técnica

Subsecretário – Engº. Mauro Alonso Duarte

Engº. Alvaro Alfredo da Silva Lemos

Engº. Antônio Humberto Porto Gomes

Engº. Cláudio Rodrigues D’Almeida

Engª. Denise Maria Borda Gomes

Engº. Eugênio Henrique Gonzaga Monteiro

Engª. Georgiane Costa

Engª. Monica Santiago Montenegro

Engº. Paulo Cezar Marcellino Figueiredo

Engº. Paulo Luiz da Fonseca

Engº. Paulo Roberto Gomes Iannibelli

Engº. Reynaldo André Guerrieri de Castro

Engº. Sergio de Oliveira Costa

Engº. Wanderson José dos Santos


2 ESTUDOS HIDROLÓGICOS



2.1 Definição de Critérios, Coeficientes e Parâmetros de Projeto
2.1.1 Coeficiente de escoamento superficial

No Método Racional o valor do coeficiente de escoamento superficial da bacia será determinado a partir da média ponderada dos coeficientes das áreas parciais.


Tabela 1. Coeficiente de escoamento superficial (runoff) – “C”





Tipologia da área de drenagem

Coeficiente de escoamento superficial

Áreas Comerciais

0,70 – 0,95

áreas centrais

0,70 – 0,95

áreas de bairros

0,50 – 0,70

Áreas Residenciais




residenciais isoladas

0,35 – 0,50

unidades múltiplas, separadas

0,40 – 0,60

unidades múltiplas, conjugadas

0,60 – 0,75

áreas com lotes de 2.000 m2 ou maiores

0,30 – 0,45

áreas suburbanas

0,25 – 0,40

áreas com prédios de apartamentos

0,50 – 0,70

Áreas Industriais




área com ocupação esparsa

0,50 – 0,80

área com ocupação densa

0,60 – 0,90

Superfícies




asfalto

0,70 – 0,95

concreto

0,80 – 0,95

blocket

0,70 – 0,89

paralelepípedo

0,58 - 0,81

telhado

0,75 – 0,95

solo compactado

0,59 - 0,79

Áreas sem melhoramentos ou naturais




solo arenoso, declividade baixa < 2 %

0,05 – 0,10

solo arenoso, declividade média entre 2% e 7%

0,10 – 0,15

solo arenoso, declividade alta > 7 %

0,15 – 0,20

solo argiloso, declividade baixa < 2 %

0,15 – 0,20

solo argiloso, declividade média entre 2% e 7%

0,20 – 0,25

solo argiloso, declividade alta > 7 %

0,25 – 0,30

grama, em solo arenoso, declividade baixa < 2%

0,05 - 0,10

grama, em solo arenoso, declividade média

entre 2% e 7%


0,10 - 0,15



grama, em solo arenoso, declividade alta > 7%

0,15 - 0,20

grama, em solo argiloso, declividade baixa < 2%

0,13 - 0,17

grama, em solo argiloso, declividade média

2% < S < 7%


0,18 - 0,22



grama, em solo argiloso, declividade alta > 7%

0,25 - 0,35

florestas com declividade <5%

0,25 – 0,30

florestas com declividade média entre 5% e 10%

0,30 -0,35

florestas com declividade >10%

0,45 – 0,50

capoeira ou pasto com declividade <5%

0,25 – 0,30

capoeira ou pasto com declividade entre 5% e 10%

0,30 – 0,36

capoeira ou pasto com declividade > 10%

0,35 – 0,42

2.1.2 Tempo de concentração
Em projetos de microdrenagem, quando a área a montante for urbanizada ou estiver em processo de urbanização, com divisor de águas a uma distância aproximada de 60m, o tempo de concentração inicial será obtido na Tabela 2:
Tabela 2. Tempo de concentração para áreas urbanizadas


Tipologia da área a montante

Declividade da sarjeta

< 3%

> 3%

Áreas de construções densas

Áreas residenciais

Parques, jardins, campos


10 min.

12 min


15 min

7 min.

10 min


12 min

Para os demais casos, as parcelas do tempo de concentração poderão ser calculadas pela fórmula de George Ribeiro ou pela fórmula de Kirpich, relativas ao percurso sobre o talvegue e pela fórmula de Kerby, relativa ao percurso sobre o terreno natural; para canais, recomenda-se a adoção do Método Cinemático. O tempo de concentração adotado não deverá ser inferior a 5 minutos.


O tempo de concentração (tc) será determinado a partir da soma de tempos distintos:


tc = tp + te

onde:

tp = tempo de percurso – tempo de escoamento dentro da galeria ou canal, calculado pelo Método Cinemático;

te = tempo de entrada – tempo gasto pelas chuvas caídas nos pontos mais distantes da bacia para atingirem o primeiro ralo ou seção considerada;
O tempo de entrada (te) pode também ser subdividido em parcelas:


te = t1 + t2

onde:

t1 = tempo de escoamento superficial no talvegue – tempo de escoamento das águas pelo talvegue até alcançar o primeiro ralo ou seção considerada, calculado pela equação de George Ribeiro ou pela equação de Kirpich;

t2 = tempo de percurso sobre o terreno natural – tempo de escoamento das águas sobre o terreno natural, fora dos sulcos, até alcançar o ponto considerado do talvegue, calculado pela equação de Kerby;


  • George Ribeiro

A equação proposta por George Ribeiro tem a seguinte forma:


t1= 16 L1 / ( 1,05 – 0,2 p ) ( 100 S1 ) 0,04

onde:


t1 = Tempo de escoamento superficial em minutos;

L1 = Comprimento do talvegue principal, em km;

p = Porcentagem, em decimal, da área da bacia coberta de vegetação;

S1 = Declividade média do talvegue principal.




  • Kirpich

A equação de Kirpich é apresentada a seguir:


t1 = 0,39 ( L2/S ) 0,385

onde:


t1 = Tempo de escoamento superficial, em h;

L = Comprimento do talvegue, em km;

S = Declividade média do talvegue da bacia, em km.


  • Kerby

A equação de Kerby é adotada para calcular a parcela t2, relativa ao percurso no terreno natural até alcançar o talvegue:


t2 = 1,44 [ L2 Ck (1/(S2) 0,5 )] 0,47

onde:


t2 = tempo de percurso sobre o terreno natural, em min;

L2 = Comprimento do percurso considerado, em km;

Ck = Coeficiente determinado pela tabela 3;

S2 = Declividade média do terreno;


Tabela 3 - Coeficiente Ck - equação de Kerby


Tipo de superfície

Coeficiente

Ck

Lisa e impermeável

0,02

Terreno endurecido e desnudo

0,10

Pasto ralo, terreno cultivado em fileiras e superfície desnuda, moderadamente áspera

0,20


Pasto ou vegetação arbustiva

0,40

Mata de árvores decíduas

0,60

Mata de árvores decíduas tendo o solo recoberto por espessa camada de detritos vegetais

0,80




  • Método Cinemático



tp = 16,67 x  (Li/Vi )

onde:


tp = Tempo de percurso, em min;

Li = Comprimento do talvegue (trechos homogêneos), em km;

Vi = Velocidade do trecho considerado, em m/s.
A aplicação do método cinemático deve ser realizada com base na velocidade correspondente ao escoamento em regime permanente e uniforme. As velocidades poderão ser estimadas pela fórmula de Manning, adotando-se o valor de 0,50 para o raio hidráulico em canais retangulares, 0,61 para canais trapezoidais e 1/4 do diâmetro para seções circulares, conforme a seguinte equação:

V = Rh2/3 S1/2 - 1


onde:

V = velocidade, em m/s;

Rh = raio hidráulico, em m;

S = declividade do trecho, em m/m;

 = coeficiente de rugosidade, ver item 3.1.1

2.1.3 Tempo de recorrência
O tempo de recorrência ou período de retorno a ser adotado na determinação da vazão de projeto e, conseqüentemente, no dimensionamento dos dispositivos de drenagem, deverá ser considerado em conformidade à Tabela 4:
Tabela 4 - Tempo de recorrência


Tipo de dispositivo de drenagem

Tempo de recorrência Tr (anos)

Microdrenagem - dispositivos de drenagem superficial, galerias de águas pluviais

10


Aproveitamento de rede existente - microdrenagem

5

Canais de macrodrenagem não revestidos

10

Canais de macrodrenagem revestidos, com verificação para Tr = 50 anos sem considerar borda livre

25



2.1.4 Intensidade pluviométrica

A intensidade pluviométrica será calculada a partir da aplicação de equações de chuvas intensas (IDF) válidas para o município do Rio de Janeiro, conforme Tabela 5.

Tabela 5 - Equação de chuva IDF

i = a Tr b

(t +c) d


onde:


i = intensidade pluviométrica em mm/h;

Tr = tempo de recorrência em anos;

t = tempo de duração da precipitação em minutos.

a, b , c e d , valores dos coeficientes conforme apresentado no Tabela 5.

Tabela 5 - Coeficientes de chuvas IDF





Pluviômetro

a

b

c

d

Fonte

Santa Cruz

711,30

0,186

7,00

0,687

PCRJ- Cohidro (1992)

Campo Grande

891,67

0,187

14,00

0,689

PCRJ- Cohidro (1992)

Mendanha

843,78

0,177

12,00

0,698

PCRJ- Cohidro (1992)

Bangu

1.208,96

0,177

14,00

0,788

PCRJ- Cohidro (1992)

Jardim Botânico

1.239,00

0,150

20,00

0,740

Ulysses Alcântara (1960)

Capela Mayrink

921,39

0,162

15,46

0,673

Rio-Águas (2003)

Via11 (Jacarepaguá)

1.423,20

0,196

14,58

0,796

Rio-Águas (2005)

Sabóia Lima

1.782,78

0,178

16,60

0,841

Rio-Águas (2006)

Benfica

7.032,07

0,150

29,68

1,141

Rio-Águas (2006)

Realengo

1.164,04

0,148

6,96

0,769

Rio-Águas (2006)

Irajá

5.986,27

0,157

29,70

1,050

Rio-Águas (2007)

Eletrobrás -Taquara (Eletrobrás)

1.660,34

0,156

14,79

0,841

Rio-Águas (2009)

Figura 1. Áreas de influência das equações IDF do Município do Rio de Janeiro





2.1.5 Duração da chuva de projeto
Para o dimensionamento de estruturas de microdrenagem, onde as vazões são determinadas pelo método racional modificado, o tempo de duração da chuva é igual ao tempo de concentração; para o método do hidrograma unitário sintético do SCS recomenda-se que o tempo de duração da chuva seja no mínimo igual ao tempo de concentração ou até o dobro deste valor.

2.1.6 Distribuição espacial da chuva
O método racional modificado, adotado em projetos de microdrenagem, contém o coeficiente de distribuição “n” definido em função da área de drenagem (A):
para A ≤ 1 ha Þ n = 1

para A > 1 ha Þ n = A-0,15


Nos projetos de macrodrenagem, para bacias de contribuição com áreas de até 10 km² não haverá necessidade de aplicar coeficiente de abatimento; para áreas superiores a este valor poderá ser utilizada o critério desenvolvido pelo National Weather Service ou outro critério, desde que seja devidamente justificado.

2.1.7 Desagregação temporal da chuva
São recomendados para a desagregação temporal das chuvas os métodos de Huff e dos Blocos Alternados.

2.2 MODELAGEM HIDROLÓGICA
A metodologia de cálculos hidrológicos para determinação das vazões de projeto será definida em função das áreas das bacias hidrográficas, conforme a seguir indicadas:
Método Racional Modificado  Área £ 100 ha

Método U.S. Soil Conservation Service (atual NRCS)  Área > 100 ha


Desde que devidamente justificadas e adequadas à área em estudo, a Rio-Águas poderá aceitar outras metodologias para a separação do escoamento superficial e determinação dos hidrogramas e vazões de projeto.


2.2.1 Método Racional Modificado
O cálculo da vazão pelo Método Racional modificado com a inclusão do critério de Fantolli é determinado pela seguinte equação:

Q = 0,00278 n i f A







  1. onde:

Q = deflúvio gerado em m3/s;

n = coeficiente de distribuição:


para A < 1 ha, n = 1

para A > 1 ha, n = A -0,15


i = intensidade de chuva em mm/h;

A = área da bacia de contribuição em hectares;

f = coeficiente de deflúvio (Fantoli).

f = m (it) 1/3

onde:


t = tempo de concentração em minutos;

m = 0,0725 C


onde:

C = coeficiente de escoamento superficial



2.2.2 Método do Hidrograma Unitário do “U.S.Soil Conservation Service”(atual NRCS)
Este método determina a descarga de uma bacia hidrográfica através do hidrograma triangular composto, que é o resultado da somatória das ordenadas de histogramas unitários, para cada intervalo temporal de discretização da chuva.
Para cada intervalo temporal obtém-se o escoamento correspondente à chuva excedente neste período, em função das curvas de deflúvio – CN. A partir dos escoamentos obtidos, são definidos os hidrogramas para cada intervalo. Da composição dos hidrogramas, por convolução, resulta o hidrograma final de cheia, cujo pico corresponde ao valor da vazão de projeto.
Para a definição da relação entre chuvas e deflúvios, o método utiliza a equação de Mockus, indicada a seguir:

Pe = (P – 0,2 Sd)2

(P + 0,8 Sd)
onde:

Pe = Precipitação efetiva, em mm;

P = Precipitação acumulada, em mm;

Sd = Armazenamento no solo, em mm.


O valor de “Sd” é função do tipo e uso do solo e das condições antecedentes de umidade, descrito por:

S = 254 [(100/CN) -1]
onde:

CN = Curva de deflúvio (curva número)


Tempo de ascensão dos hidrogramas unitários:

tp = D + 0,6tc

2

onde:


tp = Tempo de ascensão, em horas;

D = Intervalo de discretização da chuva, em horas;

tc = Tempo de concentração, em horas.

O intervalo temporal de discretização da chuva (D) deverá ser inferior a 0,20tc.

Tempo de recessão dos hidrogramas unitários:

tr = H . tp

onde:
tr = Tempo de recessão, em horas;

H = Coeficiente com valor padrão de 1,67; recomenda-se a adoção do valor 1,25 para as áreas urbanizadas;
Tempo de base dos hidrogramas unitários:
H = 1,25 Þ Tb= 2,25tp

H = 1,67 Þ Tb= 2,67tp


A determinação da vazão de pico dos hidrogramas unitários será realizada com as seguintes expressões:

H = 1,25 Þ Qp = 0,247 (Pe A)

tp

H = 1,67 Þ Qp = 0,208 (Pe A)

tp

onde:


Qp = Vazão de pico do hidrograma unitário, em m3 /s.mm;

Pe = Precipitação efetiva, em mm;

A = Área da bacia hidrográfica, em km2;

tp = Tempo de ascensão do hidrograma unitário, em horas.



  • Curvas de deflúvio (CN)

São definidas em função de quatro tipos diferentes de grupos hidrológicos e da tipologia do uso do solo, relacionados às condições de umidade do solo anteriores a ocorrência da chuva.


O valor do CN adotado na determinação do hidrograma de projeto deverá ser obtido pela média ponderada dos diversos CN’s correspondentes às diferentes tipologias.
Grupos hidrológicos:
Grupo A – solos arenosos com baixo teor de argila total, inferior a uns 8%, não havendo rocha nem camadas argilosas, e nem mesmo densificadas até a profundidade de 1,5 m. O teor de húmus é muito baixo, não atingindo 1%.
Grupo B – solos arenosos menos profundos que os do Grupo A e com menor teor de argila total, porém ainda inferior a 15%. No caso de terras roxas, esse limite pode subir a 20% graças à maior porosidade. Os dois teores de húmus podem subir, respectivamente, a 1,2 e 1,5%. Não pode haver pedras e nem camadas argilosas até 1,5 m, mas é quase sempre presente camada mais densificadas que a camada superficial.
Grupo C – solos barrentos com teor de argila de 20 a 30%, mas sem camadas argilosas impermeáveis ou contendo pedras até profundidades de 1,2 m. No caso de terras roxas, esses dois limites máximos podem ser de 40% e 1,5 m. Nota-se a cerca de 60 cm de profundidade, camada mais densificada que no grupo B, mas ainda longe das condições de impermeabilidade.
Grupo D – solos argilosos (30- 40% de argila total) e ainda com camada densificada a uns 50 cm de profundidade. Ou solos arenosos como B, mas com camada argilosa quase impermeável, ou horizonte de seixos rolados.
A condição de umidade anterior do solo é expressa em três grupos: I, II e III, descritos a seguir:


  • Condição I: solo seco. Precipitação acumulada em cinco dias menor que 15 mm;

  • Condição II: solo medianamente úmido. Precipitação acumulada em cinco dias entre 15 e 40 mm;

  • Condição III: solo úmido (próximo da saturação). Chuva acumulada em cinco dias superior a 40 mm.

Para a condição de umidade antecedente do solo, recomenda-se a condição II, conforme Tabela 6.


Tabela 6 - Valores de CN – Condições hidrológicas II





Tipologia do uso do solo


Grupo hidrológico

A

B

C

D

Uso Residencial













Tamanho médio do lote impermeável %













Até 500m² 65

77

85

90

92

1000m² 38

61

75

83

87

1500m² 30

57

72

81

86
















Estacionamento pavimentados, telhados

98

98

98

98
















Ruas e estradas:













Pavimentadas, com guias e drenagem

98

98

98

98

Com cascalho

76

85

89

91

De terra

72

82

87

89
















Áreas comerciais (85% de impermeabilização)

89

92

94

95

Distritos industriais (72% de impermeabilização)

81

88

91

93
















Espaços abertos, parques e jardins:













Boas condições, cobertura de grama > 75%

39

61

74

80

Condições médias, cobertura de grama > 50%

49

69

79

84
















Terreno preparado para plantio, descoberto













Plantio em linha reta

77

86

91

94

Cultura em fileira, linha reta, condições ruins

72

81

88

91

Linha reta, boas condições

67

78

85

89

Curva de nível, condições ruins

70

79

84

89

Curva de nível, boas condições

65

75

82

86

Cultura de grãos













linha reta, condições ruins

65

76

84

88

linha reta, boas condições

63

75

83

87

curva de nível, condições ruins

63

74

82

85

curva de nível, boas condições

61

73

81

84

Pasto













condições ruins

68

79

86

89

médias condições

49

69

79

84

boas condições

39

61

74

80

Curva de nível













condições ruins

47

67

81

88

médias condições

25

59

75

83

boas condições

6

35

70

79

Campos boas condições

30

58

71

78

Florestas













condições ruins

45

66

77

83

médias condições

36

60

73

79

boas condições

25

55

70

77




Compartilhe com seus amigos:
  1   2   3   4   5


©ensaio.org 2017
enviar mensagem

    Página principal