Tabela 7.13 Preço unitário e peso por metro de Tubos de PVC Ribloc conforme o diâmetro e o tipo de perfil escolhido.
PREÇO UNITÁRIO
US$ PREÇO TOTAL US$
1 Escavação mecânica de vala m3 600,00 2,53 1.518,52
2 Reenchimento de vala com apiloamento m3 520,00 8,28 4.305,51
3 Aterro e Compactação de vala m3 520,00 1,57 815,31
4 Corta Rio verba 1,00 205,76 205,76
5 Serviços Topográficos verba 1,00 205,76 205,76
6 Geotextil MT 200 m2 300,00 0,71 212,35
7 Fornecimento de aduelas de concreto 2,00mx2,00mx 0,15mx1,00m M 100,00 248,56 24.855,97
8 Assentamento de aduela de concreto de 2,00m x 2,00m m 100,00 123,46 12.345,68
9 Lastro de rachão espessura de 50cm m3 150,00 19,19 2.877,78
10 Concreto magro espessura 10cm m3 30,00 86,01 2.580,25
11 Lastro de brita 3 espessura 15cm m3 45,00 19,53 878,89
12 Subtotal 50.801,77 13 Eventuais (10%) 5.080,18 14 Subtotal 55.881,95 15 BDI (30%) 16.764,58 16 Total Geral US$=72.646,53 Preço médio= US$ 726,47/m Nota: 1 US$= R$ 2,43 (18/3/2002)
7.26 Pré dimensionamento de bueiro
Road drainage, 2010, sugere para um pré-dimensionamento de um bueiro usar velocidade máxima tolerável a jusante. No caso vamos usar velocidades de 2,5m/s para o caso de gabiões conforme exigências do DAEE-SP, mas se fosse o solo em terra seria 1,5m/s. Alguns autores americanos usam como velocidade máxima 3m/s, mas isto não é regra geral.
O objetivo é evitar dissipador de energia na saída do bueiro, o que nem é sempre possível.
A= Q/ Vmax Sendo:
A= área da seção transversal (m2)
Q= vazão de pico (m3/s)
Exemplo 7.12
Dado vazão de pico Q=41,70m3/s e com canal a jusante feito em gabiões.
Estimar a área da seção transversal. Adotamos vmax= 2,5m/s A= Q/ Vmax
A= 41,70/ 2,5 = 16,68m2
Para duas seções de aduelas teremos A= 16,68/2= 8,34 m2
4,00m x 2,50m= 10m2 > 8,34 m2 OK
Pré-dimensionamento de bueiros retangulares conforme Chaudhry,1993 • Bueiro em orifício: Hw/D > 1,20
• Aconselhado Hw/D ≤ 1,5 • Q= C.B.D. [2g (Hw-C.D)] 0,5
• C= 0,8 para cantos arredondados • C= 0,6 para cantos quadrados • D= altura (m) • Hw= carga (m) • B= largura do bueiro (m) • Q=vazão no bueiro (m3/s) • g=9,81m/ s 2 • Exemplo: Q= 10m3/s C=0,6
• Supondo altura do bueiro D=1,5m por tentativas achamos: • Hw=2,2m • Q= C.B.D. [2g (Hw-C.D)] 0,5 • 10= 0,6.B.1,5. [2.9,81 (2,2-0,6.1,5)] 0,5 • B= 2,20m • Hw/D =1,47 OK • Largura B = 2,20m
• Velocidade seção plena= 3,03 m/s (estimativa) • Bueiro vertedor Hw/D < 1,2
• Q= (2/3)C.B .Hw [(2/3)*g.Hw] 0,5 • C=1 para cantos arrredondados • C= 0,6 para cantos quadrados • B= largura do bueiro (m) • Hw= carga (m) • Q=vazão no bueiro (m./s) • g=9,81m/s2 • Exemplo de vertedor: • Q= 10m3/s D=1,5m • Q= (2/3)C.B .H [(2/3)*g.H] 0,5 • H= 1,8m
• H/D= 1,2 OK
• 10= (2/3)0,9 .B .1,2 [(2/3)*9,81.1,8] 0,5 • B= 2,70m
• V= 2,47 m/s seção plena (estimativa)
7.27 Equações semi-empiricas para estimativa da altura crítica
French in Mays, 1999 em seu livro Hydraulic Design Handbook capítulo 3.7- Hydraulic of Open Channel Flow, mostra quatro equações semi-empíricas para a estimativa da altura crítica yc extraídas de trabalho de Straub, 1982.
Primeiramente é definido um termo denominado
= Q2 / g ( Equação 7.4) sendo Q a vazão (m3/s) e g=9,81 m/s2.
Seção retangular
yc = ( / b2) 0,33 (Equação 7.5) Sendo b=largura do canal (m).
Exemplo 7.13
Calcular a altura crítica de um canal retangular com largura de 3,00m, vazão de 15m3/s.
Primeiramente calculamos
= Q2 / g = 15 2 / 9,81 = 22,94
yc = ( / b2) 0,33 = (22,94 / 32) 0,33 = 1,36m
Portanto, a altura crítica do canal é de 1,36m. Seção circular
yc = (1,01 / D 0,26) . 0,25 (Equação 7.6) sendo D o diâmetro da tubulação.
Fórmula de Braine
Exemplo 7.14
Calcular a altura crítica de um tubo de concreto de diâmetro de 1,5m para conduzir uma vazão de 3m3/s.
Primeiramente calculamos
= Q2 / g = 32 / 9,81 = 0,92
yc = (1,01 / D 0,26) . 0,25 = (1,01 / 1,50,26) . 0,92 0,25 = 0,97m
Portanto, a altura critica no tubo é de 0,97m Seção trapezoidal
Para a seção trapezoidal de um canal com base b e inclinação das paredes 1 na vertical e z na horizontal, a altura critica é:
yc = 0,81 . ( / z 0,75 . b 1,25 ) 0,27 - b/ 30z ( Equação 7.7)
Exemplo 7.12
Achar a altura crítica de um canal trapezoidal com base de 3,00m, vazão de 15m3/s
e declividade da parede de 1 na vertical e 3 na horizontal ( z=3).
= Q2 / g = 152 / 9,81 = 22,94
yc = 0,81 . ( / z 0,75 . b 1,25 ) 0,27 - b/ 30z = 0,81x ( 22,94 / 3 0,75 x 3 1,25 ) 0,27 - 3/ 30 x 3 = yc = 1,04- 0,03 = 1,01m
Portanto, a altura crítica é de 1,01m 7.28 Número de Froude
O livro Drenagem Urbana, 1986 recomenda que se deve evitar que o número de Froude esteja entre 0,9 e 1,1.
Número de Froude para seção trapezoidal
O número de Froude para uma seção trapezoidal é: F= V / ( g . A/B) 0,5
Sendo:
F= número de Froude; V= velocidade (m/s);
g= aceleração da gravidade=9,8 m/s2;
A= área da seção molhada (m2 )
B= comprimento da superfície da água em metros.
Road drainage, 2010 sugere a verificação do número de Froude para verificar se haverá formação ou não de ressalto hidráulico e sugere a seguinte equação:
F= Q. (B/g.A3)0,5
B= 2 x [Y(D-Y)]0,5
Road drainage, 2010 recomenda ainda quando o número de Froude for maior que 1,7 e a velocidade de saida do bueiro for maior que 4,5m/s ou 5m/s devemos usar um dissipador de energia que poderá ser um rip-rap ou outra escolha.
7.29 Método semi-empírico do Federal Highway Administration (FHWA)
O Federal Highway Administration (FHWA) dos Estados Unidos através de Norman et al. elaborou em 1985 um método semi-empírico, que se baseia no conceito de seção de controle na entrada e seção de controle na saída. Todas as pesquisas foram feitas pelo National Bureau of Standards (NBS).
Existem 124 nomogramas para diversas seções nas unidades do Sistema Internacional (SI) e nas unidades Inglesas e diversos materiais publicados pelo FHWA.
A carga de projeto será a maior das profundidades achada na seção de controle da entrada e na seção de controle na saída.
Iremos seguir as recomendações de I. Kaan Tuncok e Larry W. Mays citados no capítulo 15 do livro Hydraulic Design of Culverts and Highway Strutures do ano de 1999.
O projeto de um bueiro deve seguir os seguintes passos básicos:
Determinação da vazão de pico conforme estudos hidrológicos da região e período de retorno adotado
Geometria do canal a jusante (largura, profundidade, declividade, rugosidade etc.)
Por tentativas assumir uma configuração do bueiro, tal como opção por tubos, aduelas etc
Calcular a carga na entrada considerando seção de controle na entrada (HWi)
Calcular a carga na entrada considerando seção de controle na saída (HWout)
Avaliar as duas cargas e escolher a carga que será usada no projeto (usar a maior)
Calcular a possibilidade das águas pluviais passarem sobre a estrada ou rodovia.
Comparar os limites máximos admissíveis do nível da água e as velocidades limites do bueiro e a jusante do mesmo
Ajustar a configuração inicial (se necessário)
7.30 Seção de controle na entrada
Usando a metodologia da seção de controle de um bueiro temos as equações abaixo para seção de controle na entrada de um bueiro, que dependerão se o bueiro irá trabalhar como orifício (submerso) ou como vertedor (não submerso).
Vamos expor que consta no FHWA- Hydraulic Design of Highway Culverts, setembro de 2001, Publication FHWQA-NHI-01-020 p. 192 e 193. Pesquisas conduzidas pelo National Bureau of Standards (NBS). Autores: Jerome M. Norman, Robert J. Houghtalen e William J. Johnston.
Bueiro submerso
A equação do orifício (submerso) adaptado para as unidades do Sistema Internacional (SI) é a seguinte:
(HWi /D) = c . ( 1,811 . Q/ A . D 0,5 ) 2 + Y + Z para (Q/ A D 0,5) 2,21
(Equação 7.8) Sendo:
HWi = carga na entrada acima da geratriz inferior na entrada do bueiro(m) D= altura do bueiro (m)
c= coeficiente fornecido pela Tabela (7.1) Y= valor fornecido pela Tabela (7.1) S= declividade do bueiro (m/m)
Z= termo para a declividade do bueiro sendo Z= 0,7 . S, para entrada acompanhando a saia do aterro e Z= -0,5. S em outros casos
Q= vazão de pico da bacia hidrológica (m3/s)
A= área da seção transversal do bueiro (m2)
.
Bueiro não submerso
Quando o bueiro não está submerso, funciona como um vertedor e neste podem ser aplicadas uma das duas equações:
Equação denominada no original de (Form1):
(HWi /D) = (Hc/ D) + K . ( 1,811 . Q/ A . D 0,5 ) M + Z para (Q/ A D 0,5) 1,93
(Eq. 7.9)
Sendo Hc a carga crítica fornecido por Hc= dc + Vc2 / 2g, onde dc é a profundidade
crítica em metros e Vc é a velocidade crítica (m/s) e K e M são constantes da Tabela (7.15).
A Tabela (7.16) é a tradução da última publicação do FHWA publicada em setembro de 2001 conforme já foi mencionado. Existem 124 nomogramas que facilitam o entendimento das equações apresentadas.