Galerias de drenagem de guas pluviais com tubos de concreto

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    09-Jul-2015

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  • Como Construir: Galerias de drenagem de guas pluviais com tubos de concreto INTRODUO Este texto tem como objetivo apresentar, de forma direta, os princpios bsicos que regem a construo de redes

    de drenagens pluviais com tubos de concreto enterrados (foto 1). Indica os conceitos para projeto, bem como recomendaes de instalao, para facilitar o entendimento sobre o comportamento em uso dessas redes. Para o bom desempenho de uma rede de drenagem fundamental que vrios itens sejam atendidos. Vejamos.

    Levantamento de dados: Estudo minucioso dos fatores que iro contribuir para a alimentao da rede, como reas, permeabilidade destas,

    populao, ndices pluviomtricos, caractersticas do solo de escavao e assentamento, entre outros. Concepo da rede: Deve considerar fatores como urbanizao, topografia, pontos de descarga ou interligao com outras redes. Essa

    etapa fundamental e exige muita experincia dos engenheiros e tcnicos envolvidos. A m concepo pode gerar uma significativa alterao no custo final e eventualmente at da performance tcnica da rede.

    Foto 1 Vista da obra de drenagem com tubos de concreto

  • Projeto Hidrulico No projeto hidrulico so tomadas as decises necessrias garantia do bom desempenho funcional do condutor,

    com a definio de suas caractersticas geomtricas (seco de vazo, locao em planta e corte, etc.), medidas de proteo contra a eroso, entupimentos, riscos de inundao, etc., levando-se em conta as aes hidrulicas capazes de agir sobre a estrutura.

    Os tubos de concreto so classificados como canais uniformes e retilneos, com seo transversal, rugosidade das

    paredes e declividades constantes em cada trecho a ser dimensionado por regime de escoamento permanente e livre. Para a determinao de vazo de pequenas reas, utiliza-se a equao do Mtodo Racional e para o

    dimensionamento hidrulico dos tubos, as equaes de Chzy ou a de Manning ou a Frmula Universal. 1.1 Mtodo Racional: Q = C x I x A onde: Q = vazo, em L/s; C = coeficiente de escoamento superficial, adimensional; I = intensidade de precipitao, em L/s.ha; A = rea da bacia, em h. 1.2 Frmula Manning

    Q = (A x Rh 2/3 x I ) onde: N Q = vazo, em m3/s A = rea molhada, em m I = declividade, em 5 ou m/m Rh = raio hidrulico, em m N = coeficiente de Manning (no caso de tubos de concreto n= 0,013) Obs: Recomenda-se limitar a velocidade mdia no mximo 5,0 m/seg, assim garantindo a integridade das paredes,

    evitando-se eroses e no mnimo em 0,5m/seg para evitar o acmulo de partculas slidas eventualmente carregadas pelos lquidos.

  • Projeto Estrutural

    O projeto estrutural de uma tubulao enterrada deve merecer o mesmo cuidado de um projeto de estrutura, embora, pela particularidade de ficar escondida, s vezes se d menos ateno a obras desse tipo.

    A seguir, sero apresentados alguns conceitos envolvidos no clculo estrutural de tubos de concreto, abordando

    o aspecto dos dois principais tipos de cargas atuantes sobre as tubulaes, e determinando a classe de resistncia das tubulaes rgidas, utilizando-se a norma brasileira.

    Figura 1 Desenho esquemtico dos tipos de valas e aterros

    2 DETERMINAO DOS CARREGAMENTOS

    Os mtodos mais utilizados so as teorias de Marston Spangler, aplicadas ao dimensionamento nas condies (figura 1):

    ? Valas ou trincheiras; ? Aterros

    2.1 DETERMINAO DAS CARGAS DE TERRA

    No caso de carga de terra sobre o tubo na condio de vala: P = Cv x ? x B x B onde:

    P = carga sobre o tubo por unidade de comprimento 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 instalao H e da largura de vala B. (tabelas) ? = peso especifico do solo de reaterro

    No caso de carga de terra sobre o tubo na condio 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 condio de aterro, sendo funo do tipo de solo (Ku), da profundidade da instalao, do dimetro do tubo, da taxa de recalque rsd.

    2.2 DETERMINAO DAS CARGAS MVEIS So resultantes do trfego na superfcie (figura 2). A presso resultante no solo pode ser calculada atravs da integrao de Newmark para a formula de

    Boussinesq: M = Ct * (P * F)/L Cargas concentradas M = Ct * q * F * De Cargas distribudas Onde:

    P = Carga concentrada (por exemplo, a roda do veculo) aplicada na superfcie do solo segundo a vertical

    do centro do tubo. q = Carga uniformemente distribuda. L = comprimento do tubo. De = dimetro externo da tubulao. Ct = coeficiente de Marston que depende de m = L/2h e n = De/2h F = Coeficiente de impacto, sendo: F = 1,50 para rodovias F = 1,75 para ferrovias F = 1,00 1,50 para aeroportos

    Figura 2 Desenho esquemtico das cargas mveis

    2.3 DETERMINAO DA CARGA TOTAL

    2.4 DETERMINAO DA CLASSE DE RESISTNCIA DOS TUBOS DE CONCRETO

    Carga total = carga de terra+ carga mvel

  • de fundamental importncia a realizao de sondagens ao longo das redes, para a determinao das

    tenses admissveis do solo e conseqentemente sua capacidade de suporte. Este procedimento determina a escolha do tipo de base para assentamento das tubulaes, podendo ser

    diretamente sobre o solo local; diretamente sobre o solo local, mas com a acomodao da bolsa ou sobre base de racho (brita 3 e 4); sobre brita graduada ou material granular, e at mesmo sobre bero de concreto, onde o fator de equivalncia (FE) ser respectivamente 1,1; 1,5; 1,9; 2,25 a 3,4.

    Foto 2 Abertura da vala Foto 3 Ensaio de compresso diametral

    Devemos sempre salientar a importncia de estudos tcnico-econmicos sobre todas as possibilidades,

    buscando a soluo de melhor custo-benefcio. Com a determinao da carga total (somatria das cargas de terra e das cargas mveis) e do fator de

    equivalncia, determinamos a carga que efetivamente atua sobre os tubos e conseqentemente podemos especificar a classe de resistncia do tubo comparando este valor aos especificados pela NBR8890/2003.

    Onde: FE Fator de Equivalncia

    Nota: As classes de resistncia previstos na NBR 8890/03 para tubos de concreto destinados a conduo de guas pluviais, so: PS1 e PS2 para tubos de concreto simples (dimetro de 200 a 600 mm) PA1, PA2, PA3 e PA4 para tubos de concreto armado (dimetro de 300 a 2000 mm).

    Carga atuante sobre o tubo de concreto = Carga Total FE

  • Execuo das Obras As redes de tubos de concreto para drenagem pluvial podem ser executadas em valas ou aterros, devendo em

    qualquer caso ter a preocupao de apoiar uniformemente todo o corpo cilndrico do tubo, criando nichos para acomodao das bolsas, evitando-se a concentrao de tenses nas tubulaes.

    3 EXECUO DE OBRAS As obras de execuo de redes de drenagem de gua pluvial, devem obedecer rigorosamente as normas tcnicas

    pertinentes Antes de se iniciar as obras, necessrio a determinao ou locao das coordenadas de projeto, assim como

    medidas de proteo e sinalizao, quando necesrias. Posteriormente, inicia-se a execuo da obra, sendo: 3.1 ESCAVAO DA VALA

    Quando os tubos forem assentados em valas, estas devero ter dimenses compatveis com seu dimetro permitindo a montagem, rejuntamento no caso de junta rgida e reaterro compactado da vala.

    As valas devero ser abertas sempre de jusante para montante (foto 2), com acompanhamento topogrfico e

    seguindo as cotas, alinhamentos e perfis longitudinais estipulados em projeto. Estudos geotcnicos iro determinar a necessidade ou no de escoramentos em funo da estabilidade do solo e

    profundidade da vala, que podero ser contnuos ou localizados, executados em madeira, perfis metlicos ou um misto (perfis metlicos e madeira). Lembrando que obrigatrio o escoramento para valas com profundidade superior a 1,25 m, conforme Portaria no. 18 do Ministrio do Trabalho.

    Tambm, cuidados especiais devero ser tomados nos casos em que for necessria a realizao de rebaixamento

    do lenol fretico.

    3.2 CONTROLE DE QUALIDADE DOS TUBOS DE CONCRETO (ENSAIOS) Apesar das empresas fabricantes de tubos virem se aprimorando ano a ano, importante que o contratante faa o

    controle de qualidade, a fim de garantir o perfeito atendimento as especificaes exigidas no projeto e na normalizao. Devem ser realizados os ensaios de controle de qualidade para o recebimento dos tubos na obra, esto previstos

    na NBR 8890/03, sendo os seguintes:

    ? Verificao das caractersticas geomtricas (anlise dimensional). ? Determinao da resistncia compresso diametral (foto 3). ? Determinao do ndice de absoro de gua. ? Verificao da estanqueidade da junta (quando tiver junta elstica).

    Atualmente, os fabricantes esto incorporando juntas elsticas aos tubos de concreto (foto 4), a fim de garantir a

    estanqueidade do sistema e a rapidez das obras.

  • Foto 4 Tubo de concreto com junta elstica Foto 5 Assentamento dos tubos de concreto

    Foto 6 Compactao do reaterro

    3.3 ASSENTAMENTO DOS TUBOS

    Dever seguir paralelamente abertura da vala, de jusante para montante, com a bolsa voltada para montante. A decida dos tubos na vala deve ser feita cuidadosamente, manualmente ou com o auxlio de equipamentos

    mecnicos (equipamentos mecnicos). Os tubos devem estar limpos internamente e sem defeitos. Cuidado especial deve ser tomado principalmente com as bolsas e pontas dos tubos, contra possveis danos na

    utilizao de cabos e/ou tesouras.

    No momento do acoplamento os tubos devem ser suspensos por cabos de ao ou cinta, sempre pelo dimetro externo, verificando-se o alinhamento dos extremos a serem acoplados.

    Quando a rede tiver junta elstica, devemos observar se os anis de borracha esto posicionados corretamente e

    aps o acoplamento, no h a necessidade de realizar o rejuntamento. Caso os tubos tenham de junta rgida, aps o acoplamento, deve-se executar o rejuntamento dos tubos pelo lado

    externo com a utilizao de argamassa de areia e cimento. Para tubos com dimetro nominal interno de 800 mm em diante, recomenda-se tambm o rejuntamento interno.

    3.4 REATERRO DA VALA

  • Dever ser feito com material compatvel e com o nvel de compactao adequado. Cuidados especiais devero ser tomados com o reaterro inicial ao lado dos tubos, pois normalmente o local de

    difcil acesso, dificultando a compactao do solo. O material do reaterro dever ser lanado em camadas de no mximo 20 cm, com umidade prxima da tima e

    compactado com equipamento manual tipo sapo-mecnico, at uma altura mnima de 80 cm sobre a geratriz superior do tubo, quando poder ser compactado com equipamento autopropelido.

    Antes de iniciar a compactao mecnica do reaterro com equipamento de grande porte (foto 6), importante que

    o engenheiro responsvel verifique se o tubo foi dimensionado para aquela determinada solicitao de carga. ************************************************************************************************ Nota: A ABTC, visando facilitar o dimensionamento hidrulico e estrutural desenvolveu um software que est

    disponvel no site (www.abtc.com.br). O software aborda simplesmente os casos mais comuns de dimensionamento, em caso de projetos especficos, deve-se procurar literaturas especializadas.

    Autores: Eng. Fernando J. Relvas Diretor da Exata Eng. e Ass.Ltda. Prof. das Fac. de Eng. da FAAP E Univ. Anhembi-Morumbi Eng. Alrio Brasil Gimenez Diretor Presidente da Fermix Ind. e Com. Ltda Eng. Marco Aurlio W. Segnini Secretrio Executivo da ABTC Obs.: Texto publicado originalmente na revista Techne (Editora Pini), edio 93 (dezembro 2004).

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