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Dimensionamento de Redes de Drenagem Urbana. Cesar JR, Kléos Magalhães Lenz Bohnenberger, José Carlos Resumo O dimensionamento de redes de drenagem urbana é uma tarefa um pouco mais complexa para os alunos de engenharia quando comparado com outros sistemas urbanos de saneamento. Assim, na parte prática da disciplina CIV 347 – Sistemas de Esgotos, os alunos desenvolveram planilhas eletrônicas para auxiliar o dimensionamento de redes de microdrenagem urbana. Embora o trabalho a princípio possa parecer simples, destacam-se alguns aspectos positivos do uso desta ferramenta que permitem:
Desta forma consegue-se um projeto final mais eficaz, pois a planilha eletrônica permite, rápida e eficientemente, realizar uma série de simulações com base nos parâmetros acima apresentados, obtendo-se por conseguinte um projeto mais econômico. 1 - Introdução Neste trabalho apresenta-se um conjunto de seis planilhas eletrônicas interconectadas, a saber: 1-Topografia, 2-Sarjetas, 3-Escoamento na Sarjeta, 4-Projeto Hidráulico das Galerias, 5-Resumo e 6-Galerias, com a sistematização do cálculo de um sistema de galerias de drenagem urbana, projetado para coletar e conduzir as descargas referentes à Chuva Inicial de Projeto, para um ponto de lançamento dentro do Sistema Geral de Drenagem. O projeto básico foi extraído do livro Drenagem Urbana - Manual de Projeto (DAEE/CETESB, 1980), cujos desenhos: planta topográfica, divisão das áreas contribuintes, a rede de drenagem e os respectivos perfis longitudinais estão disponíveis no trabalho "Publicações de Desenhos Digitais na WEB" apresentado neste Congresso que encontra-se no endereço http//:www.ufv.br/saneamento/drenaweb. A metodologia de cálculo adotada nas planilhas utiliza o Método Racional e o roteiro apresentando na bibliografia nacional. A rede foi projetada para evitar danos e inconveniências causadas por Chuvas Intensas, com períodos de retorno de 2 e 5 anos. A vantagem deste trabalho é permitir sistemática e automaticamente, a revisão simultânea do projeto hidráulico, através da adoção de uma declividade ótima para as galerias que, levando em consideração a declividade da rua, respeite o recobrimento mínimo e a relação h/D máxima (i81). Com isto, consegue-se reduzir a profundidade da rede de drenagem, dos PV's e dos degraus, resultando em volumes escavados menores e portanto num projeto mais econômico. 2 - Das Planilhas Desenvolvidas 2.1. Topografia Figura 01 Nesta planilha apresenta-se, trecho a trecho, os dados topográficos da área, contribuinte, a contribuição de trechos laterais e a profundidade e declividade médias das área sub-dividida. As áreas acumuladas esquerda e direita servirão inicialmente para calcular a capacidade de escoamento das sarjetas e posteriormente das galerias. Já a profundidade e declividade média da sub-bacia serve para calcular o Tempo de Escoamento Superficial (TES). Nesta planilha, na coluna Contribuição Lateral, a função ProcV (Excel 97) realiza a pesquisa se algum dos PV's, está ou não recebendo contribuições laterais, como no caso de PV3 e PV2, e acumula estas áreas para fins do dimensionamento dos trechos subsequentes. 2.2. Sarjetas
Permite-se nesta planilha inserir qualquer modelo de sarjeta, em qualquer tipo de rua, com declividades transversais, rugosidades e grau máximo de inundação (tirante molhado) variáveis. À configuração desejada atribui-se um nome (Rsec, Rpri, Av, Hosp), caracterizando assim, um catálogo de sarjetas. A velocidade e a vazão teórica da sarjeta estão relativizadas pela declividade longitudinal que pode variar a cada trecho. Nesta planilha não utilizou-se nenhum fator de redução da capacidade teórica de escoamento das sarjetas, sendo a capacidade admissível obtida de modo indireto, a partir do grau máximo de inundação tolerável ou admissível (Tmáx). Os perfis transversais das ruas e avenidas estão representados no trabalho "Publicações de Desenhos Digitais na WEB" apresentado neste Congresso. 2.3. Escoamento na Sarjeta Nesta planilha compara-se a vazão decorrente da chuva com a capacidade de escoamento admissível da sarjeta identificando assim a necessidade ou não de Bocas de Lobo no trecho.
Calcula-se, com os dados das planilhas anteriores, os tempos de escoamento superficial (TES), de percurso na sarjeta (TPS) e de concentração (TC) além da Intensidade da Chuva conforme equação apresentada, cujos parâmetros podem ser alterados de acordo com a localidade em questão. Com o surgimento da primeira Boca de Lobo dar-se-á início ao sistema de galerias, sendo que os demais valores de Qchuva podem ser utilizados para o Cálculo da Capacidade de Engolimento das Bocas de Lobo ao longo do sistema. 2.4. Projeto Hidráulico das Galerias Com a vazão da galeria no trecho e em função de uma declividade adotada, entre os valores de irua e i81, calcula-se o diâmetro necessário da galeria trabalhando à plena seção, respeitado o recobrimento mínimo de 1,0 metro acima da geratriz superior dos tubos e a velocidade máxima de 7,0 m/s (célula P6 da Figura 04). Posteriormente, com a escolha do diâmetro comercial, calcula-se a relação Q/Qc, a partir da qual a função ProcV busca as demais relações (h/D, V/Vc) que permitem calcular "h" e "v2/2g" e consequentemente as linhas de energia. Com a comparação dos valores das diferentes linhas de energia num PV, determina-se o valor dos degraus porventura existentes. Aqui, a função ProcV pesquisa igualmente os trechos laterais, a exemplo de PV3 e PV2, comparando todas as linhas de energia e definindo comparativamente o degrau resultante. A profundidade da geratriz inferior de cada tubo é igualmente calculada definindo-se a profundidade dos PV's. A profundidade inicial pode ser adotada e no caso foi de 2,0 m (célula S5 da Figura 04).  Figura 04 Uma rápida observação nas colunas de declividades (i rua, i 81 e i adot) combinada com os valores de recobrimento de jusante dos tubos permite verificar que o projeto foi otimizado ao máximo em termos de volume escavado. Por isto criou-se um destaque para o valor do volume escavado acumulado (1645 m3) no alto da planilha. 2.5. Resumo Apresenta um resumo dos principais dados que permitem elaborar o perfil longitudinal da rede de galerias, que está igualmente apresentado no trabalho "Publicações de Desenhos Digitais na WEB". Aproveitou-se para calcular os volumes referentes a escavação, reaterro e bota fora que orientará a obtenção de uma rede menos profunda, portanto de menor custo (Figura 05). 2.6. Galerias Apresenta os dados das galerias como: diâmetro, rugosidade, espessura da parede e os dados referentes a área, raio hidráulico, velocidade e vazão do conduto cheio (Figura 06).
Figura 05
Figura 06 3. Conclusões Embora a planilha é um recurso limitado, pois não é uma linguagem de programação, esta mostrou-se um instrumento interessante para resolver alguns problemas de drenagem urbana, em especial a otimização do projeto visando obter uma rede hidraulicamente bem balanceada, de menor profundidade, respeitando o recobrimento mínimo dos tubos. Desta forma, tem-se um excelente instrumento didático para o ensino do tópico Drenagem Urbana nas disciplinas de saneamento. 4. Bibliografia
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