Galerias de drenagem de guas pluviais com tubos

Galerias de drenagem de guas pluviais com tubos

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Como Construir: Galerias de drenagem de águas pluviais com tubos de concreto

Este texto tem como objetivo apresentar, de forma direta, os princípios básicos que regem a construção de redes de drenagens pluviais com tubos de concreto enterrados (foto 1). Indica os conceitos para projeto, bem como recomendações de instalação, para facilitar o entendimento sobre o comportamento em uso dessas redes. Para o bom desempenho de uma rede de drenagem é fundamental que vários itens sejam atendidos. Vejamos.

Levantamento de dados:

Estudo minucioso dos fatores que irão contribuir para a alimentação da rede, como áreas, permeabilidade destas, população, índices pluviométricos, características do solo de escavação e assentamento, entre outros.

Concepção da rede:

Deve considerar fatores como urbanização, topografia, pontos de descarga ou interligação com outras redes. Essa etapa é fundamental e exige muita experiência dos engenheiros e técnicos envolvidos. A má concepção pode gerar uma significativa alteração no custo final e eventualmente até da performance técnica da rede.

Foto 1 – Vista da obra de drenagem com tubos de concreto

Projeto Hidráulico

No projeto hidráulico são tomadas as decisões necessárias à garantia do bom desempenho funcional do condutor, com a definição de suas características geométricas (secção de vazão, locação em planta e corte, etc.), medidas de proteção contra a erosão, entupimentos, riscos de inundação, etc., levando-se em conta as ações hidráulicas capazes de agir sobre a estrutura.

Os tubos de concreto são classificados como canais uniformes e retilíneos, com seção transversal, rugosidade das paredes e declividades constantes em cada trecho a ser dimensionado por regime de escoamento permanente e livre.

Para a determinação de vazão de pequenas áreas, utiliza-se a equação do Método Racional e para o dimensionamento hidráulico dos tubos, as equações de Chézy ou a de Manning ou a Fórmula Universal.

1.1 Método Racional: Q = C x I x A onde:

Q = vazão, em L/s; C = coeficiente de escoamento superficial, adimensional; I = intensidade de precipitação, em L/s.ha; A = área da bacia, em há.

1.2 Fórmula Manning

N

Q = (A x Rh 2/3 x I ½) onde: Q = vazão, em m3/s A = área molhada, em m² I = declividade, em 5 ou m/m Rh = raio hidráulico, em m N = coeficiente de Manning (no caso de tubos de concreto n= 0,013)

Obs: Recomenda-se limitar a velocidade média no máximo 5,0 m/seg, assim garantindo a integridade das paredes, evitando-se erosões e no mínimo em 0,5m/seg para evitar o acúmulo de partículas sólidas eventualmente carregadas pelos líquidos.

Projeto Estrutural

O projeto estrutural de uma tubulação enterrada deve merecer o mesmo cuidado de um projeto de estrutura, embora, pela particularidade de “ficar escondida“, às vezes se dá menos atenção a obras desse tipo.

A seguir, serão apresentados alguns conceitos envolvidos no cálculo estrutural de tubos de concreto, abordando o aspecto dos dois principais tipos de cargas atuantes sobre as tubulações, e determinando a classe de resistência das tubulações rígidas, utilizando-se a norma brasileira.

Figura 1 – Desenho esquemático dos tipos de valas e aterros

2 – DETERMINAÇÃO DOS CARREGAMENTOS

Os métodos mais utilizados são as teorias de Marston – Spangler, aplicadas ao dimensionamento nas condições (figura 1):

? Valas ou trincheiras; ? Aterros

2.1 DETERMINAÇÃO DAS CARGAS DE TERRA No caso de carga de terra sobre o tubo na condição de vala:

P = carga sobre o tubo por unidade de comprimento

P = Cv x ? x B x B onde:

B = largura da vala no plano da geratriz superior do tubo Cv = coeficiente de carga para tubos instalados em vala, que depende do tipo de solo, da profundidade da instalação “H” e da largura de vala “B”. (tabelas)

? = peso especifico do solo de reaterro

No caso de carga de terra sobre o tubo na condição de aterro:

P = CA x ? x D2 onde:

P = carga sobre o tubo por unidade de comprimento.

CA = Coeficiente de carga para tubos instalados na condição de aterro, sendo função do tipo de solo (Ku), da profundidade da instalação, do diâmetro do tubo, da taxa de recalque rsd.

2.2 DETERMINAÇÃO DAS CARGAS MÓVEIS São resultantes do tráfego na superfície (figura 2).

A pressão resultante no solo pode ser calculada através da integração de Newmark para a formula de Boussinesq:

M = Ct * (P * F)/L – Cargas concentradas M = Ct * q * F * De – Cargas distribuídas

Onde:

F = Coeficiente de impacto, sendo:F = 1,50 para rodovias

P = Carga concentrada (por exemplo, a roda do veículo) aplicada na superfície do solo segundo a vertical do centro do tubo. q = Carga uniformemente distribuída. L = comprimento do tubo. De = diâmetro externo da tubulação. Ct = coeficiente de Marston que depende de m = L/2h e n = De/2h

F = 1,75 para ferrovias F = 1,0 à 1,50 para aeroportos

Figura 2 – Desenho esquemático das cargas móveis 2.3 DETERMINAÇÃO DA CARGA TOTAL

2.4 DETERMINAÇÃO DA CLASSE DE RESISTÊNCIA DOS TUBOS DE CONCRETO Carga total = carga de terra+ carga móvel

É de fundamental importância a realização de sondagens ao longo das redes, para a determinação das tensões admissíveis do solo e conseqüentemente sua capacidade de suporte.

Este procedimento determina a escolha do tipo de base para assentamento das tubulações, podendo ser diretamente sobre o solo local; diretamente sobre o solo local, mas com a acomodação da bolsa ou sobre base de rachão (brita 3 e 4); sobre brita graduada ou material granular, e até mesmo sobre berço de concreto, onde o fator de equivalência (FE) será respectivamente 1,1; 1,5; 1,9; 2,25 a 3,4.

Foto 2 – Abertura da vala Foto 3 – Ensaio de compressão diametral

Devemos sempre salientar a importância de estudos técnico-econômicos sobre todas as possibilidades, buscando a solução de melhor custo-benefício.

Com a determinação da carga total (somatória das cargas de terra e das cargas móveis) e do fator de equivalência, determinamos a carga que efetivamente atua sobre os tubos e conseqüentemente podemos especificar a classe de resistência do tubo comparando este valor aos especificados pela NBR8890/2003.

Onde: FE – Fator de Equivalência

Nota: As classes de resistência previstos na NBR 8890/03 para tubos de concreto destinados a condução de águas pluviais, são: PS1 e PS2 – para tubos de concreto simples (diâmetro de 200 a 600 m) PA1, PA2, PA3 e PA4 – para tubos de concreto armado (diâmetro de 300 a 2000 m).

Carga atuante sobre o tubo de concreto = Carga Total FE

Execução das Obras

As redes de tubos de concreto para drenagem pluvial podem ser executadas em valas ou aterros, devendo em qualquer caso ter a preocupação de apoiar uniformemente todo o corpo cilíndrico do tubo, criando nichos para acomodação das bolsas, evitando-se a concentração de tensões nas tubulações.

3 – EXECUÇÃO DE OBRAS

As obras de execução de redes de drenagem de água pluvial, devem obedecer rigorosamente as normas técnicas pertinentes

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