Drenagem Dos Morros de Santos 1

Universidade Católica de SantosFaculdade de Engenharia Civil

Trabalho de Conclusão de CursoDRENAGEM NOS MORROS DE SANTOS

Denis PedrosoThiago Henrique

Orientador: Professor Flávio Rodrigues Correa

Drenagem nos Morros de Santos

ResumoUm sistema de drenagem eficiente para os morros

deve ser planejado por microbacias, com uma rede que atenda a todas as casas, precisa ser dimensionado para receber a contribuição de águas pluviais de modo a evitar problemas de transbordo quando ocorrem chuvas mais intensas.


ObjetivoO objetivo desse trabalho é através de modelos de

sistemas hidráulicos, expor soluções para o comportamento dos sistemas de drenagem dos morros de Santos


Objetivos Específicos•Orientar como é feito um planejamento de drenagem, métodos e processos utilizados.

•Citar e exemplificar os principais elementos do sistema de drenagem dos morros.

•Citar e exemplificar as estruturas dissipadoras de energia.

•Citar e exemplificar alguns acidentes causados pela ação da água.


Características Ambientais de Santos•Clima - Santos apresenta clima litorâneo de transição. Registra temperaturas extremas de 42° e mínimas inferiores a 10°, sendo a temperatura média de 20°.

•Relevo - Areia e granito nas regiões baixas (praias) e rochas cristalinas, gnaisse e granito nas regiões altas.


Padrão de Ocupação dos MorrosOs assentamentos urbanos diferenciam-se em

função de dois aspectos: Modo de Ocupação e Modelo de Ocupação.

Modo de Ocupação dos MorrosOcorre a ocupação dos espaços e expressa

assentamentos de organização prévia, podendo ser de maneira espontânea ou planejada.


Modo de Ocupação dos Morros

•Ocupação planejada: acontece através da venda de lotes e de conjuntos habitacionais;

•Ocupação espontânea: acontece através da invasão de áreas por iniciativa individual ou coletiva da população, de forma desordenada


Modelo de Ocupação

Consiste no projeto em si e na disposição das edificações e dos lotes. Nos Morros as diversas possibilidade de disposição das vias em relação as curvas de nível definem diferentes modelos de ocupação: espontâneo e planejado.


Modelo de Ocupação

• Ocupação planejada: define-se primeiramente as vias e depois o loteamento;

• Ocupação espontânea: os caminhos naturais determinam o local das casas e direcionam a localização das demais.


Drenagem

É o escoamento da água de terrenos encharcados, por meio de tubos, túneis, canais, valas e fossos sendo possível recorrer a motores como apoio ao escoamento.

Visando diminuir os riscos e os prejuízos decorrentes de inundações aos quais a sociedade está sujeita.


Drenagem

É recomendável que o sistema de drenagem entre sua origem e seu destino seja o menor possível. Também é conveniente que esta água seja escoada por gravidade.

A qualidade deste é determinante para os benefícios ou prejuízos da população, pois o escoamento das águas pluviais sempre ocorrerá sendo este bem ou mal projetado.


Planejamento da drenagem urbana

O planejamento da drenagem urbana deve levar a um projeto de possível execução, técnica e economicamente eficiente, aumentando os benefícios e diminuindo os custos, atendendo assim a população. Deve ser considerado dois sistemas distintos: micro-drenagem e macro-drenagem.


Planejamento da drenagem urbana

•Sistema de Micro-Drenagem: Coletor de águas pluviais composto por ruas, guias e sarjetas, bocas de lobo, galerias, pequenos canais. Este sistema quando bem projetado elimina praticamente os riscos de inundações.

•Sistema de Macro-Drenagem: composto por grandes canais, se bem projetado diminui consideravelmente os custos do Sistema de Micro-Drenagem. Se este sistema não estiver no projeto, passa a existir naturalmente, pois o escoamento se dá em direção das baixadas.


Planejamento da micro-drenagemAs principais características do planejamento do sistema de drenagem inicial são:

•Dimensionamento para chuvas mais frequentes (2 ≤ tr ≤10 anos) ;

•Elementos: pavimentos de ruas, guias, sarjetas e galerias de águas pluviais;

•Funcionamento: nos eventos mais extremos devemos comportar parte do escoamento superficial.


Planejamento da micro-drenagem

O bom funcionamento depende:

•Execução cuidadosa da obra conforme projetada;

•Manutenção permanente (limpeza e desobstrução das bocas de lobo antes da época chuvosa).


Planejamento da macro-drenagem

O planejamento do sistema de macro-drenagem é fundamental para um bom desenvolvimento urbano. O mau funcionamento desse sistema é a causa principal de inundações, e do alto custo das galerias pluviais.


Planejamento da macro-drenagemPode ser formado por:

•Canal natural (córrego, riacho, rios da zona urbana);

•Canal artificial (canal natural retificado e revestido);

•Galerias de grandes dimensões;

•Estruturas auxiliares para proteção de erosão e assoreamento e estações de bombeamento.

Drenagem nos Morros de SantosExemplos de canais de macro-drenagem


Planejamento da macro-drenagemNa concepção do projeto de macro-drenagem o

projetista deve considerar os seguintes aspectos:•Roteiro:•Vazão de projeto: avaliação das dimensões dos canais principais (método racional ou hidrograma unitário sintético)•Diretrizes dos canais principais: utilização dos talvegues (fundo de vale);•Plano Diretor: Obediência a Plano Diretor, ou seja, a geração de decisões importantes tais como: reservatórios, canais principais.


Planejamento dos reservatórios

Os reservatórios tem por finalidade acumular parte das águas disponíveis nos períodos de chuvas para compensar as deficiências nos períodos de estiagem.


Planejamento dos reservatóriosUm reservatório pode ser descrito, por seus níveis

e volumes característicos.•Volume morto - corresponde a parcela inativa do reservatório compreendida abaixo do nível mínimo operacional, indisponível para a captação de água.•Nível mínimo - é a cota mínima necessária para operação adequada do reservatório, define o limite superior do volume morto e o limite inferior do volume útil.



•Volume útil – compreendido entre os níveis mínimo e máximo, é destinado à operação do reservatório.

•Nível máximo - é a cota máxima para operação normal do reservatório, define o limite superior do volume útil.



Volume de espera - corresponde à parcela do volume útil do reservatório destinada ao amortecimento de ondas de cheia, é variável de acordo com a época do ano, uma vez que a probabilidade de ocorrência de precipitações intensas varia ao longo do período hidrológico.


Planejamento dos reservatórios•Normal máximo - corresponde a sobrelevação máxima do nível de água, a partir do nível máximo operacional.

•Altura - definida a partir de uma sobrelevação adicional ao Normal Máximo denominada borda livre.

Drenagem nos Morros de SantosExemplo Reservatório


Planejamento de galerias de águas pluviaisAs principais características do planejamento

galerias pluviais são:•Dimensionamento para chuvas mais freqüentes (2 ≤ tr ≤10 anos)•Elementos: tubulações, poços de visita, estruturas acessórias•Funcionamento: conduzem as águas pluviais desde seus pontos de captação (bocas de lobo), até a sua disposição no sistema principal de drenagem.


Exemplo de galeria de águas pluviais


Deflúvio Superficial Direto

Deflúvio superficial direto é a quantidade de água que percorre a superfície de uma determinada área devido à ocorrência de uma chuva sobre a área. As considerações hidrológicas são de importância fundamental no planejamento, projeto e construção.



Para determinação do Deflúvio Superficial, vários métodos são conhecidos:

•medições diretas;

•processos comparativos;

•fórmulas empíricas;

•métodos analíticos;



Medições diretas e Processos comparativos - são mais usados para determinações de vazões em cursos de água, tais como córregos, pequenos canais, etc.

Fórmulas Empíricas - são resultantes de equacionamento de um grande número de observações, bastante confiáveis, mas de utilização restrita a localidade de origem ou regiões similares.



Métodos AnalíticosMelhora a estimativa do deflúvio superficial, os

seus procedimentos são empregados com maior frequência, tanto para obras de micro-drenagem como para de macro-drenagem.

Existem três métodos: Método Racional, Método do Hidrograma Unitário Sintético e a Análise Estatística.


Método RacionalÉ o mais recomendado para o estudo de

pequenas bacias (áreas com até 100 hectares), por sua simplicidade de operação bem como da inexistência de um método de melhor confiabilidade para situações desta natureza. Relaciona de forma incontestável a precipitação com o deflúvio, sendo a vazão de dimensionamento calculada sob a seguinte fórmula:


Método RacionalQ = 166,67. C. i. AOnde:•Q - deflúvio superficial direto em litros por segundo; •C - coeficiente de “runoff” é relação entre o deflúvio superficial direto e a intensidade da chuva; •i - intensidade média de chuva, em milímetro por minuto; •A - área da bacia em hectares.


Método Racional

Limitações - é muito criticado pelo fato de suas respostas representarem apenas aproximações, deixa de levar em consideração diversas condições, tais como permeabilidade dos terrenos não pavimentados, não leva também em consideração o retardamento natural do escoamento.


Método Racional

Tempo de Concentração – é compreendido em duas parcelas, sendo uma o tempo de entrada, que é tempo necessário para que água precipitada seja escoada superficialmente e atinja a primeira boca de lobo. E o outro é o tempo gasto pelo escoamento através dos condutos, são chamados de tempo de percurso.


Método Racional

Intensidade Média das Precipitações - é a quantidade de água caída na unidade de tempo em (mm/min). Deverá ser construído um gráfico com a intensidade da chuva versus duração para obter dados locais.


Método Racional

Período de Retorno - Os sistemas de drenagem são dimensionados para descargas constantes de 2, 5 ou 10 anos, de acordo com os dados obtidos da ocupação da área em estudo. São apresentados alguns valores abaixo:

Ocupação da área Período de Retorno (em anos)- residencial 02 - comercial 05 a 10 - terminais rodoviários 05 a 10 - aeroportos 02 a 05


Método do Hidrograma

A situação mais freqüente, na prática, é o da inexistência de dados históricos. Neste caso é necessário utilizar um hidrograma unitário sintético. Baseiam-se na determinação do valor de algumas características do hidrograma, como o tempo de concentração, o tempo de pico, o tempo de base e a vazão de pico.



Características importantes do hidrograma



•O tempo de concentração é definido como o intervalo de tempo entre o final da ocorrência de chuva efetiva e o final do escoamento superficial, conforme mostrado na figura.

•O tempo entre picos é definido como o intervalo entre o pico da chuva efetiva e o pico da vazão superficial.



•O tempo de retardo é definido como o intervalo de tempo entre os centros de gravidade do hietograma (chuva efetiva) e do hidrograma superficial.

•O tempo de pico é definido como o tempo entre o centro de gravidade do hietograma (chuva efetiva) e o pico do hidrograma.


Coeficiente de Deflúvio Superficial Direto

O coeficiente mostra a relação entre o volume de escoamento livre superficial e o total precipitado. No método racional o coeficiente de “Runoff” expressado pela letra C, precisa e requer muito cuidado na sua escolha, pois ele implica numa relação fixa em qualquer área de drenagem.


Elementos do sistema de drenagem

Um sistema eficiente para os morros deve ser planejado por microbacias, com uma rede que atenda a todas as residências, a partir de calhas até as canaletas em descida, de bordo e de pé de talude, e essas devem chegar as canaletas principais ou de escadarias e finalmente aos canais.


Principais elementos da drenagem dos morros

Calhas e coletores

O correto direcionamento das águas para o sistema de drenagem se dá através das calhas, um importante elemento para diminuir a saturação das barreiras.



Canaletas do topo e de pé do talude

São utilizadas na interceptação e direcionamento das águas pluviais do topo e do pé do talude, impedem que as mesmas com alta velocidade possam provocar erosão. É recomendado que a face do talude esteja recoberta com vegetação ou cimento. Terão como destino uma rampa, uma escadaria ou uma tubulação.



Planta e corte canaleta de topo.


Dimensionamento das canaletasDevemos dimensionar as canaletas afim de atender

aos critérios de velocidade mínima, levando em conta a declividade, os sedimentos transportados, o material construtivo, entre outros fatores.

Q = b.h. Rh2/3. i1/2

n

Q = Vazão em metros cúbicos por segundo

b = Largura em metros

h = altura molhada em metros

Rh = Raio Hidráulico

I = Declividade longitudinal em metros

n = Coeficiente de manning

n = 0,015 para canaleta de cimento


Guias Sua função é definir os limites do passeio e do

leito carroçável. São feitas de granito ou concreto simples, podem ser chamadas de meio fio. Existem vários tamanhos de guias, no entanto as mais utilizadas são as do tipo 75 e 100.


Sarjetas

São as faixas formadas pelo limite da via pública com os meio-fios, formando uma calha que coleta as águas pluviais oriundas da rua. São usadas para fixar as guias e para formar o piso de escoamento de água.


Exemplo corte de uma Sarjeta


Rasgos e sarjetõesNa implantação das ruas surgem pontos baixos A, que se situam próximos a outros pontos mais baixos B. Esses pontos são ligados através dos sarjetões.


Bocas de loboÉ um dispositivo especial que tem a finalidade

de captar as águas pluviais que escoam pelas sarjetas, para conduzi-las as galerias ou tubulações subterrâneas, podem ser classificadas em:•Boca de lobo simples;•Boca de lobo com grelha;•Boca de lobo combinada; e •Boca de lobo múltipla.



Caixas com grelhasSão captações verticais de água, usadas em

lugares planos. Ao contrario das bocas de lobo, o que permite a passagem dos carros.


Tubos e galerias

As águas coletadas nas bocas de lobo são esgotadas pelos tubos de ligação. Esses tubos tem diâmetro de 300mm, 400mm ou 600mm. Esses tubos encaminham as águas até a tubulação principal de concreto simples ou armado. O diâmetro máximo utilizado em tubos de galerias pluviais é de 1,5m.


Estruturas Especiais

Dissipadores de Energia

São estruturas hidráulicas que visam promover a redução da velocidade de escoamento da água durante as chuvas, que ficam localizados nas entradas, saídas ou mesmo ao longo da própria canalização. São compreendidos dissipadores de energias as seguintes estruturas: degraus, pontes, curvas, calhas inclinadas.



Degraus

O uso dos degraus e um meio econômico e a sua finalidade é reduzir a declividade de um canal artificial ou natural. A altura de um degrau deve ser a menor possível a fim de evitar problemas de erosão e turbulência.



PontesAs pontes são usadas para travessias dos canais

em zonas urbanas, o dimensionamento dos vão das mesmas é de vital importância, caso sejam projetadas incorretamente ocorrerão problemas com a capacidade de passagem da água, causando erosão, deposição e ainda capacidade insuficiente de descarga.


Dissipadores de EnergiaCurvas

As curvas são necessárias para mudar o curso da água, porem devem ser evitadas em canais com escoamento super crítico pois poderão criar condições hidráulicas indesejáveis.

Em canais com regime subcrítico as curvas não oferecem grandes problemas, desde que a seja analisado o limite de velocidade, e o raio de curvatura seja sempre superior a três vezes a largura do canal.


Dissipadores de EnergiaCalhas inclinadas

São utilizadas para diminuir a área de passagem de águas e para minimizar os custos do canal e galerias a jusante. As calhas têm boa utilização em locais com grandes velocidades. Calhas inclinadas com blocos dissipadores

Esse tipo de estrutura e utilizada para abaixar a linha de energia, são usadas em canais laterais ligando pequeno reservatório destinados á retenção temporária das ondas de enchentes.


Causas de acidentes

Sendo a água o principal causador de desmoronamentos. Os acidentes estão associados à saturação das encostas, potencializados pela concentração de águas servidas ou de vazamentos de tubulações. Fato este que se torna mais crítico quando a rede é improvisada pelos moradores através de mangueiras, situação comum nos morros.


Erosão

Toda terra danificada pela erosão pode ser transportada pela enxurrada da chuva, causando erosões e voçorocas nos morros e depositando terras, pedras e areias nas partes, aterramento nos rios, riachos, lagos e estradas.


Assoreamento

É o entupimento das ruas na parte baixa dos morros com material tirado pela erosão. Conseqüência do assoreamento: nas partes baixas a lama mata as plantas de pequeno porte, causando prejuízo nas ruas e transtorno no transporte.


Rastejo

Movimento extremamente lento de poucos centímetros ao ano. A existência de rastejo numa área pode ser notada pela inclinação de árvores, cercas ou postes.


Gerenciando RiscosOs morros no planejamento da cidade de Santos

Nos morros a intervenção pública fica restrita a estabilização das encostas, devido aos recursos financeiros. Para uma melhoria temos que requalificar esses espaços, seguindo diretrizes de tratamento, reordenamento das áreas e loteamento ordenado para novos moradores, adequando as características geológicas, topográficas e hidrológicas.


Gerenciando Riscos

Defesa CivilA Defesa Civil é o conjunto de medidas

permanentes destinadas a evitar ou minimizar as conseqüências de eventos desastrosos, previsíveis ou imprevisíveis, além de socorrer e assistir as populações das áreas atingidas.

O trabalho da Defesa Civil se desenvolve em quatro fases: preventiva, socorro, assistencial e recuperativa.


Gerenciando Riscos

PPDC – Plano Preventivo da Defesa Civil

É operado totalmente pela Prefeitura para área de morros. É um plano de ação, baseado no acompanhamento das chuvas, que possibilita a previsão e a prevenção dos escorregamentos de solo e queda de blocos rochosos, possibilitando tomar medidas preventivas que evitem ocorrências fatais.


Como Construir Galerias De Drenagem De Águas Pluviais Nos Morros

Local: Vila Progresso - Rua 10O estudo de caso proposto tem como objetivo

apresentar, de forma direta a seqüência e o procedimento executivo que regem a construção de redes de drenagens pluvial.


Como Construir Galerias De Drenagem De Águas Pluviais Nos Morros

Local: Vila Progresso - Rua 10O projeto foi feito um levantamento de dados

com um estudo dos fatores que irão contribuir para a alimentação da rede, como áreas, permeabilidade, população, índices pluviométricos, características do solo de escavação e assentamento.


Execução da ObraA galeria de drenagem será executada em uma

vala.

Demolição: Antes de iniciar a obra, deverão ser desligadas as

linhas de fornecimento de água, energia elétrica, inflamáveis líquidos e gasosos liquefeitos, substancias tóxicas caso haja no local.


Execução da Obra

O material deverá ser transportado para um local conveniente e posteriormente retirado da obra como entulho.


Execução da Obra

Escavação da vala: As dimensões da vala serão escavadas de acordo com o projeto, com uma profundidade de até 2 metros e o material escavado depositado ao lado da vala será reaproveitado. A vala será aberta da jusante para montante de acordo com o levantamento topográfico.


Fôrma: Procedimento executivo1.As tabuas deverão ser colocadas com o lado do cerne para o interior das formas. 2.As juntas entre as tabuas devem ser bem fechadas, para impedir o vazamento da nata de cimento. Os sarrafos são utilizados para fazer o travamento da forma.3.Pouco antes da concretagem, deverão ser escovadas e molhadas as formas no lado interno. 4.Na desforma deverão ser utilizadas cunhas de madeira e agente desmoldante.


• Armadura: Devera ser usado aço CA-50 de 10mm para a estrutura.

• Boca de lobo: Será utilizada uma boca de lobo de alvenaria de tijolo comum.

• Alvenaria: Devera ser usado bloco de concreto de 19 cm.


Alvenaria: Procedimento executivo1.Executar a marcação da modulação da alvenaria, assentando os tijolos dos cantos, em seguida fazer a marcação da primeira fiada com tijolos assentados sobre uma camada de argamassa previamente estendida, alinhados pelo seu comprimento.2. Atenção á construção dos cantos, que deve ser efetuada verificando-se o nivelamento, prumo e espessura das juntas, porque eles servirão como gabarito para a construção entre si.


Alvenaria: Procedimento executivo3.Esticar uma linha que servira como guia, garantindo-se o prumo e horizontalidade da fiada.4.Verificar o prumo de cada tijolo assentado.5.As juntas entre os tijolos devem estar completamente cheias, com espessura de 10mm.6.As juntas verticais não devem coincidir entre fiadas continuas, de modo a garantir a amarração dos tijolos,


Reaterro: Devera ser reaproveitado o material da escavação, que será apiloado.

Limpeza e verificação final: Devera incluir toda a retirada do entulho, deixando o local completamente livre e desimpedido de todos os resíduos.


ConclusãoCom o desenvolvimento deste trabalho,

aprendemos que a Drenagem Urbana é muito importante, pois traz dignidade e um futuro melhor aos seres humanos, garantindo boas expectativas para o futuro. Concluímos que um bom sistema de Drenagem evita os acidentes causados pela ação da água, que estão associados á saturação das encostas.

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