dimensionamento_bueiros-parte-ii.pdf

8/17/2019 dimensionamento_bueiros-parte-ii.pdf

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Universidade Regional do Cariri – URCA –

Coordenação da Construção Civil _______________________________________________________________________

Dimensionamento de

Bueiros

Prof. MSc.

Renato

de

Oliveira

Fernandes

Dep. de Construção Civil/URCA

[email protected]


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Bueiro celular

de

concreto


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Esquema completo de um bueiro de greide em corte

Esquema completo de um bueiro de greide em aterro


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Número de linhas

Sim les

du lo e tri lo

m

ç

m

c muCircular e celular

Concreto armado e concreto pré‐moldado


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• ‐ ue ro s mp es tu u ar e concreto;

• BDTC

‐ bueiro

duplo

tubular

de

concreto;

• BTTC ‐ bueiro triplo tubular de concreto;

• BSCC ‐ bueiro simples celular de concreto;

• BDCC ‐

bueiro duplo

celular

de

concreto;

• BTCC ‐ bueiro tri lo celular de concreto

• BSTM ‐ bueiro simples tubular metálico;

• ‐

• BTTM ‐ bueiro triplo tubular metálico.


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• Bueiros (variáveis usadas no

dimensionamento) – Material das paredes do conduto

–

– Comprimento e declividade

– Condições de entrada a montante e saída a

jusante (afogado

e não

afogado,

altura

do

aterro)


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• O uncionamento como ori cio ou cana os mais

comuns) dependendo

da

possibilidade

da

obra

po er unc onar com carga r u ca a montante. –

Com

carga

i r u ica

a

montante:

unciona

como

orifício. É necessário verificar a altura máxima da

8890/2003).

– Sem car a hidráulica a montante: funciona como

canal. Verificar a declividade crítica para definir o regime de escoamento.


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• Controle de entrada

– Controle de

entrada

significa

que

a capacidade

de

descarga do bueiro é controlada na sua entrada pela profundidade da água represada a montante

(HW), pela

geometria

da

boca

de

entrada

e pela

seção

transversal do conduto.

• Controle de saída

– O escoamento

de

bueiros

com

controle

de

saída

ode

ocorrer com o conduto total ou parcialmente cheio, em parte ou em todo o seu comprimento.


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Hw

Altura do aterro

L


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Hw

Hw

Hw

Fonte: Antônio Cardoso Neto, ANA


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Drenagem de transposição de

talvegues

BUEIRO FUNCIONANDO

COMO

ORIFÍCIO


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• Bueiro funciona como orifício quando (DNIT):

– h >1 2D

ou

h >1 2H

• D é o diâmetro do bueiro tubular

•

Q adm = C . A. (2.g.h)0,5

Em que:C – coeficiente de descarga (0,62)

– ç u g – aceleração da gravidade (m2/s)h – carga hidráulica (m)

Hw


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Com C=0,62


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• BUEIRO FUNCIONANDO COMO T

A N T E

N T R O L E

ORIFÍCIO

• A A M O

C O M

C O

“Bureau of Public

Roads” I D R

Á U L I

N C R E T O

A D

A

C A R G A H

B O D E C

D E E N T R

A D E D

A

O S D E T U

O F U N D I

A

B U E I R

P P A


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A R A

T R A D A

• BUEIRO FUNCIONANDO COMO

N T A N T E

L E D E E ORIFÍCIO

•

C A

A M O

C O N T R

“Bureau of Public Roads”

I D R Á U L I

E T O C O

C A R G A

E C O N C

D A D E D A

C É

L U L A

O F U N D I

I R O S E M

P

B

U E


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Drenagem de transposição de

talvegues

BUEIRO FUNCIONANDO

COMO

CANAL


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Bueiro funcionando como canal

(Hw

< D

ou

H)

• Equação de Manning para determinação da

vazão em

um

canal:

Essa é a vazão

máxima

ue

o canal

trans orta

nas

condi ões

de

declividade, rugosidade e diâmetro ou largura. Essa vazão deve ser maior ou igual a vazão gerada na bacia hidráulica de contribuição (vazão de projeto). Caso contrário surgirá uma lâmina de água a montante

e o bueiro

funcionará

como

orifício.


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Coeficiente de rugosidade da equação

de Manning

(n)

• Outros valores consultar: Manual de Drenagem de Rodovias do DNIT, 2006. p.127.


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• Regime crítico: ocorre o mínimo de energia;

•

uma declividade superior à do regime crítico;

•

Reg me

su cr t co

ento :

e ini o

por

uma

declividade inferior à do regime crítico.


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E = energia

específica,

m;

Yn = profundidade normal, m;

V = velocidade da água, m/s; e

g = aceleração da gravidade, m/s2.Yn


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Variação da energia específica em um

canal

Yn

em que:Fr = número de Froude, adimensional;V = velocidade da água no canal, m/s; = acelera ão da ravidade m s2

=

B = largura da superfície do canal, m; A

= área

molhada,

m2.

Fr1 (supercrítico)

Yc

I Ic


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– Tubulares : 3

D

n82 ,32 Ic

3 / 42 H .4n.6 ,2

–

Ce u ares

: 3 B H c


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Declividade de assentamento do

bueiro• Recomenda‐se para bueiros tubulares:

– 1 5% < I < 2 0%

• ecomen a‐se para ue ros ce u ares:

– 0,5%


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• Para que aconteça o escoamento crítico no

movimento uniforme

é necessário

que

a superfície da lâmina d'água seja paralela ao

fundo do canal e tenha altura igual a altura

escoamento.•

energia específica é a mínima.


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Dimensionamento de bueiro tubulares

no regime

crítico

• Fazendo, E = D (garante que funcionará como

cana ,

ent o:3


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Bueiro tubular de concreto

(regime crítico)


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Bueiro celular de concreto

(regime crítico)


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Vazão, velocidade e declividade crítica de bueiros tubulares de

(E = D)

Fonte: DNIT, 2006


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Verificação da vazão admissível (bueiro

simples)• Se, I > Ic

–

tubular :

Qadm =

Qc =

1,533

D5/2

– celular : Qadm = Qc = 1,705 BH3/2


35/42

Uso de tabelas para dimensionar o

bueiro como

canal


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Tabela dos circulares parcialmente cheios (Manual de

Drenagem de

Rodovias,

p.80)


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Seqüência de cálculo

(DNIT, 2006)

– Verificação

Inicial

• Veri icar o regime e escoamento e acor o

com

a

declividade

especificada

e

a

declividade

crítica;

• Verificar a vazão admissível de acordo com o

regime de

escoamento;

•

admissível adotar a lâmina máxima de água

, condições de funcionamento como orifício.


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(DNIT, 2006)

– cálculo

como

canal

• O valor de Q é conhecido porque é a descarga da

bacia a ser drenada vazão de ro eto calculada

nos estudos hidrológicos do projeto;

topográfico do

local

onde

o bueiro

deverá

ser

mp an a o;

•

O

valor

n

(coeficiente

de

Manning)

é

conhecido

pois depende da natureza do material de que será feito o bueiro concreto cha a metálica

corrugada etc).


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(DNIT, 2006)

– cálculo

como

canal

• A mite‐se inicia mente um va or para a re ação D, varian o e 0,20 a 0,80, optando‐se em geral pelo valor máximo;

• Com o valor

adotado

ara

a rela ão

d D

entra

‐se

na

tabela

dos

parcialmente cheios, para obtenção do coeficiente KQ

– D = Q . n K . I 0, 5 3 / 8

• Com KQ determina‐se o valor do diâmetro teórico e se este mostrar‐se na equa o pe as res r ç es o oca e assen amen o ou por n o ex s r

comercialmente tubo com diâmetro de tal porte, deverá ser considerado bueiro de seção múltipla, dividindo‐se a descarga de projeto pelo número de linhas de tubo a adotar. Ao final será fixado para a linha de tubos simples ou múltipla o diâmetro mais próximo comercialmente disponível;


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(DNIT, 2006)

– cálculo

como

canal

• com o diâmetro comercial calcula‐se o novo valor de KQ obtendo‐se na tabela a relação d/D, e o valor de Kv , que fornecerá o valor de

V com arando a velocidade de escoamento com os valores mínimo

e máximo aceitáveis, função da sedimentação das partículas em suspensão e da erosão das paredes dos tubos;

– Kv = V

. n

. D‐2/3 .

I

–0,5

• Se os valores acima estiverem dentro dos limites estabelecidos, o

dimensionamento

é

concluído;

caso

contrário,

faz‐

se

nova

tentativa

com outra relação d/D, procurando‐se aumentar ou diminuir a velocidade.


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• Dimensionar um ueiro tu u ar para transpor a vazão e projeto ca cu a a nos estudos hidrológicos realizados no exemplo 1 (apresentação anterior).

Considere o bueiro

funcionando

como

orifício

e o aterro

com

altura

de

2,5

m. Em uma segunda análise, verifique o funcionamento do bueiro como canal considerando as informações mostradas na figura abaixo.

Pista

de

Rolamento

Hw

2,5 m

o ga

I=1,6%

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