Departamento de engenharia civil notas de aula



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DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL




NOTAS DE AULA

INSTALAÇÃO HIDRÁULICA

ÁGUA FRIA

Prof: Dib Gebara

Ilha Solteira

março 2001

SUMÁRIO


V. INSTALAÇÕES PREDIAIS DE ÁGUAS PLUVIAIS 97

V.1. - INTRODUÇÃO 97

V.2. - PROJETO 98

V.3. - PARTES CONSTITUINTES E TERMOS TÉCNICOS

UTILIZADOS EM UMA INSTALAÇÃO

PREDIAL DE ÁGUAS PLUVIAIS 98

V.4. - DIMENSIONAMENTO 100

INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS E SANITÁRIAS

V. - INSTALAÇÕES PREDIAIS DE ÁGUAS PLUVIAIS

V.1 - INTRODUÇÃO

A água da chuva é um dos elementos mais danosos à durabilidade e boa aparência das construções.

As coberturas das edificações destinam-se a impedir que as águas de chuva atinjam áreas a serem protegidas e, resulta que um volume de água deve ser convenientemente coletada e transportado à rede pública de drenagem, cabendo ao projetista fazer com que o escoamento das mesmas se faça pelo trajeto mais curto e ao mesmo tempo possível.

No Brasil adota-se o sistema separador absoluto, ou seja, o esgoto sanitário tem uma rede projetada, separada da rede de águas pluviais. Esta é dimensionada para permitir o adequado escoamento das vazões pluviais, que são bastante superiores às do esgotos sanitários.

A não observância do citado anteriormente quase sempre é responsável pelo refluxo dos poços de visita da rede pública de esgotos sanitários nas ruas, e resulta na degradação das condições higiênicas locais.

Posto isto, reafirma-se que as instalações prediais de águas pluviais deverão lançar na sarjeta a totalidade da chuva precipitada sobre o telhado, terraço, páteos, quintais, estacionamento das edificações e devem ser projetadas de modo a:



  • apresentarem estanqueidade;

  • apresentarem fácil desobstrução e limpeza;

  • apresentarem resistência às intempéries;

  • apresentarem resistência aos esforços provenientes de variações térmicas, choques mecânicos, cargas, pressões, etc.

  • apresentarem a capacidade de evitar riscos de penetração de gases, ser for o caso.

A norma brasileira que trata das instalações prediais é a NBR 611,ela:

  • fixa exigências e critérios necessários aos projetos das instalações de drenagem de águas pluviais, tendo como objetivo garantir níveis aceitáveis de funcionalidade, segurança, higiene, conforto, durabilidade e economia.

  • se aplica a drenagem de águas pluviais em coberturas e demais áreas associadas ao edifício, tais como terraços, pátios, quintais e similares. Não se aplica a casos onde as vazões de projeto e as características da área exijam a utilização de bocas de lobo e galerias.

V.2. - PROJETO

O projeto de esgotamento de águas pluviais em edifícios deve fixar a tomada das águas, através dos ralos na cobertura e nas áreas, a passagem da tubulação em todos os pavimentos (horizontal e/ou vertical), a ligação dos condutores verticais de água pluvial às caixas de areia ou pátio, a ligação do ramal predial à rede pública de drenagem urbana.

O esquema vertical utilizado para mostrar as canalizações de esgotos sanitários também deve ser utilizado para mostrar as canalizações de águas pluviais, não esquecendo de se destacar uma instalação, da outra.

Por fim, devem ser tomadas todos os cuidados e se considerar todas as etapas que foram utilizadas numa instalação predial de água fria.



V.3. - PARTES CONSTITUINTES E TERMOS TÉCNICOS UTILIZADOS EM UMA INSTALAÇÃO PREDIAL DE ÁGUAS PLUVIAIS

A figura 1, extraída de Macynthyre (1984) mostra as partes de uma instalação de águas pluviais, e a seguir apresentam-se os termos mais comumente utilizados pela NBR 611, para uma melhor compreensão.



Figura 1: Partes de uma instalação de águas pluviais



  • ALTURA PLUVIOMÉTRICA - Volume de água precipitada por unidade de área horizontal.

  • ÁREA DE CONTRIBUIÇÃO - Soma das áreas das superfícies que, interceptando a chuva, conduzem as águas para um determinado ponto da instalação.

  • BORDO LIVRE - Prolongamento vertical da calha, cuja função é evitar transbordamento.

  • CAIXA DE AREIA - Caixa utilizada nos condutores horizontais para recolher detritos por deposição.

  • CALHA - Canal que recolhe a água de coberturas, terraços e similares e a conduz a um ponto de destino.

  • CALHA DE ÁGUA FURTADA - Calha instalada na linha de água-furtada da cobertura.

  • CALHA DE BEIRAL - Calha instalada na linha do beiral da cobertura.

  • CALHA DE PLATIBANDA - Calha instalada na linha de encontro da cobertura com a platibanda.

  • CONDUTOR HORIZONTAL - Canal ou tubulação horizontal destinado a recolher e conduzir águas pluviais até os locais permitidos pelos dispositivos legais.

  • CONDUTOR VERTICAL - Tubulação vertical destinada a recolher águas de calhas, coberturas, terraços e similares e conduzir até a parte inferior do edifício.

  • DIÂMETRO NOMINAL - Simples número que serve para classificar, em dimensões, os elementos de tubulações: tubos, conexões, condutores, calhas, bocais, etc. Corresponde aproximadamente ao diâmetro interno da tubulação em (mm). O diâmetro nominal (DN n) não deve ser objeto de medição nem utilizado para fins de cálculos.

  • DURAÇÃO DA PRECIPITAÇÃO - Intervalo de tempo de referência para a determinação de intensidades pluviométricas.

  • FUNIL DE SAÍDA - Saída em forma de funil.

  • INTENSIDADE PLUVIOMÉTRICA - Quociente entre a altura pluviométrica precipitada num intervalo de tempo e esse intervalo.

  • PERÍMETRO MOLHADO - Linha que limita a seção molhada junto às paredes e fundo do condutor ou calha.

  • PERÍODO DE ,RETORNO - Número médio de anos em que, para a mesma duração de precipitação, uma determinada intensidade pluviométrica é igualada ou ultrapassada apenas uma vez.

  • RALO - Caixa dotada de grelha na parte superior, destinada a receber águas pluviais.

  • RALO HEMISFÉRICO - Ralo cuja grelha tem forma hemisférica.

  • RALO PLANO - Ralo cuja grelha tem forma plana.

  • SAÍDA - Orifício na calha, cobertura, terraço e similares para onde as águas pluviais convergem.

  • SEÇÃO MOLHADA - Área útil de escoamento em uma seção transversal de um condutor ou calha.

  • TEMPO DE CONCENTRAÇÃO - Intervalo de tempo decorrido entre o início da chuva e o momento em que toda área de contribuição passa a contribuir para uma determinada seção transversal de um condutor ou calha.

  • VAZÃO DE PROJETO - Vazão de referência para o dimensionamento de condutores e calhas.

V.4. - DIMENSIONAMENTO

As chuvas normalmente precipitam-se sobre superfícies inclinadas, telhados e lajes, e superfícies horizontais, lajes e pisos. Parte delas irá de encontro a superfícies verticais, e escorrerá para um dos dois tipos anteriores.

Após precipitadas, as águas poderão ser encaminhadas até as calhas ou ralos, de onde, através de condutos verticais e horizontais, seguirão até a sarjeta ou a galeria de águas pluviais.

As coberturas horizontais de laje deverão impedir o empoçamento, exceto durante as tempestades, pois neste caso será temporário. Para tanto estas coberturas deverão ser impermeáveis, sendo que a NBR 611, especifica ainda que:

As superfícies horizontais de laje devem ter uma declividade mínima de 0,5% que garanta o escoamento das águas pluviais até os pontos de drenagem previstos.


  • A drenagem deve ser feita por mais de uma saída, exceto nos casos em que não houver risco de obstrução.

  • Quando necessário, a cobertura dever ser subdividida em áreas menores com caimentos de orientações diferentes, para evitar grandes percursos de água.

  • Os trechos da linha perimetral da cobertura e das eventuais aberturas na cobertura (escadas, clarabóias, etc) que possam receber água em virtude do caimento, devem ser dotados de platibanda ou calha.

Por fim os ralos podem ser planos, os mais comuns ,ou hemisféricos. Estes últimos devem ser usados onde o uso de ralos planos puder causar obstrução.

Para o dimensionamento das calhas, condutores verticais e horizontais, o que de mais importante é preciso para se determinar, é a vazão que a chuva provoca. Isto é feito utilizando-se a fórmula racional ou pela fórmula dada pela NBR 611 que é:



onde:


Q: vazão de projeto em l/min

i: intensidade de chuva em mm/h

A: área de contribuição em m2

A intensidade da chuva depende do período de Retorno, que no caso de drenagem de águas pluviais em edifícios é:

T = 1 ano: para áreas pavimentadas, onde empoçamentos possam ser tolerados

T = 5 anos: para coberturas e/ou terraços.

T = 25 anos: para coberturas e áreas onde empoçamento ou extravazamento não possa ser tolerado.

Em anexo apresenta-se a tabela 5 retirada da NBR 611, que para o período de retorno de 1,5 e 25 anos apresenta intensidade de chuva com duração de 5 min de várias localidades do Brasil.

A área de contribuição deve ser calculada levando em consideração desde a direção do vento, até os incrementos devidos à inclinação do telhado, bem como as paredes eventualmente existentes capazes de interceptar a água de chuva. A figura 2, na página seguinte , retirada da NBR 611, reproduz as recomendações de procedimentos em diversas situações.

A área de contribuição das coberturas ou de áreas externas edificações, devem ser bem caracterizadas por meio de cortes no telhado e declividades nas áreas externas, de modo que as vazões que escoam nas calhas e condutores conduzem à instalação mais econômica possível para a drenagem das águas pluviais.



V.4.1. - CALHAS

As calhas coletam as águas de chuvas que precipitam nas coberturas das edificações e as conduzem a pontos convenientemente localizados. A figura 3 mostra-nos as calhas com as seções usuais e suas disposições nas coberturas.



Figura 2: Indicações para cálculos da área de contribuição





Figura 3: Seções usuais e disposições nas coberturas das calhas.

A inclinação nos casos de calha tipo beiral ou platibanda deverá ser uniforme com no mínimo 0,5%. No caso de calha tipo água furtada a inclinação deverá ser definida pelo projeto de cobertura.

Para o dimensionamento das calhas emprega-se a fórmula de Manning Strickler:



onde:


Q: Vazão na seção final da calha em m3/s

A: área molhada em m2

Rh: raio hidráulico em m

I: declividade da calha em m/m

n: coeficiente de Manning

A Tabela 1, retirada de norma, fornece os valores de n de Manning.

TABELA 1: Coeficiente de rugosidade de Manning.



Material



plástico, fibrocimento, aço, metais não ferrosos

0,011

ferro fundido, concreto alisado, alvenaria revestida

0,012

cerâmica, concreto não alisado

0,013

alvenaria de tijolos não revestida

0,015

A Tabela 2, retirada da norma, fornece capacidades de calhas semicirculares para alguns valores de declividade, sendo que a lâmina d'água é igual à metade do diâmetro, interno (Y/D = 0,50).

Tabela 2: Capacidade de calhas semicirculares

com n=0,011, vazão em l/min.



Diâmetro interno

(mm)


Declividades

0,5%

1%

2%

100

130

183

256

125

236

333

466

150

384

541

757

200

829

1167

1634

Por fim a NBR 611 recomenda ainda, para as calhas , que:

  • Quando a saída não estiver colocada em uma das extremidades, a vazão de projeto para o dimensionamento das calhas de beiral ou platibanda deve ser aquela correspondente a maior das áreas de contribuição.

  • Nos casos em que não se pode tolerar nenhum transbordamento ao longo da calha, extravasores podem ser previstos como medida adicional de segurança. Nestes casos, os extravasores devem descarregar em locais adequados.

  • Em calhas de beiral ou platibanda, quando a saída estiver a menos de 4m de uma mudança de direção, a vazão de projeto deve ser multiplicada pelos coeficientes da Tabela 3.

Tabela 3: Coeficientes multiplicativos da vazão de projeto.

Tipo de Curva

curva a menos de 2 m da saída da calha

curva entre 2 e 4 m da saída da calha

canto reto

1,2

1,1

canto arredondado

1,1

1,05

V.4.2. - CONDUTORES VERTICAIS.

Captam as águas coletadas pelas calhas e as transportam para a parte inferior das edificações. Podem ser instaladas interna ou externamente ao edifício e devem ser projetadas sempre que possível em uma só prumada.

Quando houver necessidade de desvio, devem ser usadas curvas de 90 de raio longo ou curvas de 45, e previstas peças de inspeção.

Quando de seção circular, devem ter diâmetro mínimo de 70 mm.

Não existem fórmulas hidráulicas para o seu dimensionamento, pois normalmente tem-se uma mistura de ar e água escoando neste condutos. Desta maneira a norma apresenta ábacos reproduzidos na figura 4 , com as seguintes instruções para seu uso:


  • O dimensionamento dos condutores verticais deve ser feito a partir dos dados de

- Q = Vazão de projeto (1/min)

- H = Altura da lâmina de água (mm)

- L = Comprimento condutor vertical (m)


  • O diâmetro interno (D) do condutor vertical é obtido através dos Ábacos.

  • Para calhas com saída em aresta viva ou com funil de saída, deve-se utilizar o Ábaco respectivo. Dados (Q), (H) e (L), o procedimento é o seguinte:

- Levantar uma vertical por (Q) até interceptar as curvas de (H) e (L) correspondentes. No caso de não haver curvas dos valores de (H) e (L), interpolar entre as curvas existentes.

- Transportar a interseção mais alta até o eixo (D).

- Adotar o diâmetro nominal cujo diâmetro interno seja superior ou igual ao valor encontrado.

V.4.3. - CONDUTORES HORIZONTAIS

Os condutores de terraços, áreas abertas e páteos, etc são de nominados horizontais quando sua declividade é pequena (não inferior a 0,5%) e uniforme. Além

disso devem propiciar o escoamento das vazões com lâminas de água máxima igual a 2/3 do diâmetro interno do tubo.

A Norma nos mostra a Tabela 4, que fornece a capacidade de condutores horizontais de seção circular.

A Norma recomenda ainda que:


  • Nas tubulações aparentes devem ser previstas inspeções sempre que houver conexões com outra tubulação, mudança de declividade, mudança de direção

  • e a cada trecho de 20 m nos percursos retilíneos.

  • Nas tubulações enterradas devem ser previstas caixas de areia sempre que houver conexões com outra tubulação, mudança de declividade, mudança de direção e a cada trecho de 20 m nos percursos retilíneos.

  • A ligação entre os condutos verticais e horizontais é sempre feita por curva de raio longo com inspeção ou caixa de areia, segundo o condutor horizontal esteja aparente ou enterrado.



Figura 4: Ábacos para determinação de Diâmetros de Condutores Verticais.

TABELA 4: Capacidade de condutores

horizontais de seção circular



Diâmetro interno

n = 0,011

(D) (mm)

0,5%

1%

2%

4%

0,5%

1

2

3

4

5

6

50

32

45

64

90

29

63

59

84

118

168

55

75

95

133

188

267

87

100

204

287

405

575

187

125

370

521

735

1.040

339

150

602

847

1.190

1.690

552

200

1.300

1.820

2.570

3.650

1.190

250

2.350

3.310.

4.660

6.620

2.150

300

3.820

5.380

7.590

10.800

3.500



Diâmetro interno

n = 0,012

n = 0,013

(D) (mm)

1%

2%

4%

0,5%

1%

2%

4%

1

7

8

9

10

11

12

13

50

41

59

83

27

38

54

76

63

77

108

154

50

71

100

142

75

122

172

245

80

113

159

226

100

264

372

527

173

243

343

486

125

478

674

956

313

441

622

882

150

777

1.100

1.550

509

717

1.010

1.430

200

1.670

2.360

3.350

1.100

1.540

2.180

3.040

250

3.030

4.280

6.070

1.990

2.800

3.950

5.600

300

4.930

6.960

9.870

3.230

4.550

6.420

9.110

Nota: As vazões foram calculadas utilizando-se a fórmula de Manning-Strickler, com a altura de lâmina de água igual a 2/3 D.





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