O cálculo das vazões de projeto depende diretamente da dimensão da bacia de contribuição e foi processado de acordo com os seguintes critérios:
a) Bacias com áreas até 10 km2: Método Racional
b) Bacias com áreas superiores a 10 km²: Método do Hidrograma Unitário Triangular.
fórmula:
Q = 0,0028 x C x I x A (para bacias até 4km²) Onde:
Q = vazão (m3/s)
C = coeficiente de deflúvio (R.Peltier/J.L.Bonnenfant ou Baptista Gariglio/José Paulo Ferrari)
I = intensidade de precipitação calculada (mm/h)
A = área da bacia contribuinte (ha)
Os valores de chuva são extraídos do gráfico altura-duração-frequência, com a duração igual ao tempo de concentração da bacia.
A determinação do volume de excesso de chuva resultante de uma precipitação uniforme sobre a bacia é feita levando em conta o complexo solo-cobertura vegetal.
O coeficiente de escoamento superficial “C” relaciona o volume precipitado com o volume efetivamente escoado, considerando-se as características da região, como topografia, geologia e ocupação do solo.
A seguir serão apresentados em sequência os estudos hidrológicos específicos de cada ponto, definindo assim, as bacias hidrográficas de contribuição, coeficiente de escoamento, vazões e dimensionamentos hidráulicos.
3.2. Estudos Hidrológicos e Hidráulicos Específicos 3.2.1. Ponto 1
No ponto 1 os estudos hidrológicos tem o objetivo de realizar a verificação hidráulica dos dispositivos de drenagem superficial existentes na rodovia BR-101 – Rodovia Rio – Santos, situada próxima a divisa dos estados de São Paulo e Rio de Janeiro.
a) Definição da Bacia Hidrográfica de Contribuição
A área da bacia hidrográfica foi demarcada pela carta vetorizada de Piscinguaba fornecida pelo Instituto Brasileiro de Geografia e estatística (IBGE), conforme ilustra a imagem a seguir:
Figura 3.8 - Definição da área da bacia de contribuição.
Para a bacia acima representada, subdividida em duas sub-bacias para análise da capacidade das sarjetas a partir do divisor, foram levantadas as seguintes características:
Bacia hidrográfica do Ponto 1:
• Localização do acidente: BR-101, km 0+600; • Área da bacia: 1,4 ha ou 0,014 km²
• Comprimento: 1.000 m;
• Desnível: aproximadamente 60 m; • Declividade média: 0,06 m/m.
b) Determinação do Coeficiente de Escoamento (c)
O coeficiente de escoamento superficial “C” relaciona o volume precipitado com o volume efetivamente escoado, considerando-se as características da região, como topografia geologia e ocupação do solo.
No caso do ponto 1 determinou-se o valor a ser utilizado para coeficiente “C” igual a 0,85, referente ao escoamento, basicamente, sobre a plataforma pavimentada da rodovia, com baixa permeabilidade.
c) Determinação das Vazões
O cálculo das vazões de projeto foi processado de acordo com os seguintes critérios:
• Bacias com áreas até 10 km²: Método Racional
• Bacias com áreas superiores a 10 km²: Método do Hidrograma Unitário Triangular.
Para estas bacias, obteve-se uma área inferior a 10km² correspondendo, então, a utilização Método Racional para o cálculo das vazões.
Para o cálculo das vazões da bacia objeto do presente relatório, através do método racional com adoção dos coeficientes de deflúvio e tempo de concentração de Peltier/Bonnenfant, seguimos os seguintes dados físicos e geomorfológicos:
• Região montanhosa; • Área da bacia (A): 1,41 ha;
• Comprimento Talvegue (L): 1.000m; • Declividade efetiva (i): 0,06 m/m;
• Tempo de Recorrência (TR): 5 e 10 anos; • Coef. de deflúvio (C): 0,85.
I. Método Racional:
Q = 0,0028 x C x I x A (para bacias até 4km²)
II. Cálculo do Tc:
Por tratar-se da verificação hidráulica de dispositivos de drenagem superficial e de uma bacia de pequena dimensão, adotou-se o tempo de concentração mínimo de 5 minutos.
III. Determinação da intensidade de chuva: Pelos gráficos de IxDxF:
• Para TR = 5 anos: I5 = 314 mm/h;
• Para TR = 10 anos: I5 = 380 mm/h;
IV. Determinação da vazão da bacia: • Q = 0,0028 x C x I x A
• Para TR = 5 anos:
Q5 = 1,05 m³/s; • Para TR = 5 anos:
Q5 = 1,27 m³/s;
d) Dimensionamento hidráulico da sarjeta/valeta
Para a vazão calculada de 1,05 m³/s (TR de 5 anos), a descida d’água que consta no Volume 2 do projeto executivo é atendida, sendo compatível com bueiro de diâmetro de 1,00m.
3.2.2. Ponto 3
No ponto 3 os estudos hidrológicos tem o objetivo de realizar a verificação hidráulica dos dispositivos de drenagem superficial existentes na rodovia BR-101 – Rodovia Rio – Santos, situada próxima ao balneário de Cambury, município de Ubatuba.
a) Definição da Bacia Hidrográfica de Contribuição
A área da bacia hidrográfica foi demarcada pela carta vetorizada de Piscinguaba fornecida pelo Instituto Brasileiro de Geografia e estatística (IBGE), conforme ilustra a imagem a seguir:
Figura 3.9 - Definição da área da bacia de contribuição.
Para a bacia acima representada, foram levantadas as seguintes características:
Bacia hidrográfica do Ponto 3:
• Localização do acidente: BR-101, km; • Área da bacia: 0,5 ha ou 0,005 km² • Comprimento: 100 m;
• Desnível: aproximadamente 12 m; • Declividade média: 0,12 m/m.
b) Determinação do Coeficiente de Escoamento (c)
O coeficiente de escoamento superficial “C” relaciona o volume precipitado com o volume efetivamente escoado, considerando-se as características da região, como topografia geologia e ocupação do solo.
No caso do ponto 3 determinou-se o valor a ser utilizado para coeficiente “C” igual a 0,70, referente a pequena bacia de solo e rocha com vegetação rala e de baixa permeabilidade.
c) Determinação das Vazões
O cálculo das vazões de projeto foi processado de acordo com os seguintes critérios:
• Bacias com áreas até 10 km²: Método Racional
• Bacias com áreas superiores a 10 km²: Método do Hidrograma Unitário Triangular.
Para estas bacias, obteve-se uma área inferior a 10km² correspondendo, então, a utilização Método Racional para o cálculo das vazões.
Para o cálculo das vazões da bacia objeto do presente relatório, através do método racional com adoção dos coeficientes de deflúvio e tempo de concentração de Peltier/Bonnenfant, seguimos os seguintes dados físicos e geomorfológicos:
• Região montanhosa; • Área da bacia (A): 0,70 ha;
• Comprimento Talvegue (L): 100m; • Declividade efetiva (i): 0,12 m/m;
• Tempo de Recorrência (TR): 5 e 10 anos; • Coef. de deflúvio (C): 0,70.
V. Método Racional:
Q = 0,0028 x C x I x A (para bacias até 4km²)
VI. Cálculo do Tc:
Por tratar-se da verificação hidráulica de dispositivos de drenagem superficial e de uma bacia de pequena dimensão, adotou-se o tempo de concentração mínimo de 5 minutos.
VII. Determinação da intensidade de chuva: Pelos gráficos de IxDxF:
VIII. Determinação da vazão da bacia: • Q = 0,0028 x C x I x A • Para TR = 5 anos: Q5 = 0,30 m³/s; • Para TR = 10 anos: Q10 = 0,37 m³/s;
d) Dimensionamento hidráulico da sarjeta/valeta
Para a vazão dimensionada de 0,3 m³/s (TR de 5 anos), projetou-se uma sarjeta constante no Volume 2 do projeto, revestido em concreto, com vazão máxima de 0,8 m³/s.
3.2.3. Ponto 5
No ponto 5 os estudos hidrológicos tem o objetivo de realizar a quantificação hidráulica dos dispositivos de drenagem subhorizontais profundos da obra de contenção existente neste ponto da rodovia BR-101 – Rodovia Rio – Santos, situada próxima ao balneário de Cambury, município de Ubatuba, bem como a influência da meia pista do pavimento existente, de modo a elaborar o dimensionamento da sarjeta situada neste trecho e dos novos drenos que serão instalados.
a) Definição dos dispositivos e da área de Contribuição
Para análise da capacidade e o conseqüente dimensionamento das sarjetas, considerou-se, neste primeiro momento, a contribuição da vazão de escoamento superficial da meia pista da rodovia, que possuem as seguintes características:
Bacia hidrográfica do Ponto 5:
a) Localização do acidente: BR-101, km 18+000;
b) Área da bacia (meia pista): 0,052 ha ou 0,00052 km² c) Comprimento: 130 m;
b) Determinação das Vazões
A determinação da vazão de contribuição dos DHP’s da obra de contenção existente foi calculado por meio de Hazen-Willians, que segue:
Sendo o coeficiente de rugosidade adotado igual a 140, o diâmetro do DHP existente igual a 50mm e a declividade do mesmo igual a aproximadamente 1%, temos desta forma:
Adotando 130 metros de extensão da solução, tendo a cada 4 metros um DHP e admitindo que 50% dos dispositivos contribuirão para a vazão em um dos sentidos (à meia cota longitudinal, há um divisor de águas), a vazão parcial da sarjeta proveniente da contribuição dos DHP’s será:
O cálculo das vazões de projeto foi acrescido, de acordo com os seguintes critérios abaixo, da pequena bacia considerada proveniente da contribuição da meia pista do pavimento à vazão:
a) Bacias com áreas até 10 km²: Método Racional
b) Bacias com áreas superiores a 10 km²: Método do Hidrograma Unitário Triangular.
Para esta bacia, obteve-se portanto uma área inferior a 10km² correspondendo, então, a utilização Método Racional para o cálculo das vazões.
Para o cálculo das vazões da bacia objeto do presente relatório, através do método racional com adoção dos coeficientes de deflúvio e tempo de concentração de Peltier/Bonnenfant, seguimos os seguintes dados físicos e geomorfológicos:
d) Declividade efetiva (i): 0,01 m/m;
e) Tempo de Recorrência (TR): 5 e 10 anos; f) Coef. de deflúvio (C): 0,85.
IX. Método Racional:
Q = 0,0028 x C x I x A (para bacias até 4km²)
X. Cálculo do Tc:
Por tratar-se da verificação hidráulica de dispositivos de drenagem superficial e de uma bacia de pequena dimensão, adotou-se o tempo de concentração mínimo de 5 minutos.
XI. Determinação da intensidade de chuva: Pelos gráficos de IxDxF:
• Para TR = 5 anos: I5 = 314 mm/h;
• Para TR = 10 anos: I10 = 380 mm/h;
XII. Determinação da vazão da bacia: • Q = 0,0028 x C x I x A
• Para TR = 5 anos:
Q5 = 0,20 m³/s; • Para TR = 10 anos:
Q10 = 0,23 m³/s;
c) Dimensionamento hidráulico da sarjeta/valeta
Para a vazão dimensionada de 0,20 m³/s (TR de 5 anos) da meia pista, acrescentou-se a vazão de contribuição dos DHP’s instalados na obra de contenção existente de 0,00167m³/s, totalizando uma vazão de chegada na sarjeta de 0,21 m³/s. Desta forma, dimensionou-se uma sarjeta triangular STC07 com comprimento de 0,58m, altura de 0,3m e revestido em concreto.
3.2.4. Ponto 6
No ponto 6 os estudos hidrológicos tem o objetivo de realizar a verificação hidráulica dos dispositivos de drenagem superficial existentes neste local.
a) Definição da Bacia Hidrográfica de Contribuição
A área da bacia hidrográfica foi demarcada pela carta vetorizada de Piscinguaba fornecida pelo Instituto Brasileiro de Geografia e estatística (IBGE), conforme ilustra a imagem a seguir.