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MANUAL DAENGENHARIA CIVIL
REALIZAÇÃOINSTITUTO MINEIRO DE ENGENHARIA CIVIL - IMEC
APOIOCREA-MG / MÚTUA / ENGECRED
COMISSÃO ORGANIZADORA:Milton César Toledo de Sá - Prof. Engenheiro CivilMaurício Fernandes da Costa - Engenheiro Civil
Odair Santos Junior - Engenheiro Civil
Volume I - 1ª Edição - 2008Belo Horizonte - Minas Gerais - Brasil
RECURSOS HÍDRICOS
E MEIO AMBIENTE
SOBRE O IMEC
O IMEC - Instituto Mineiro de Engenharia Civil é uma entidade sem fins
lucrativos, que atua na defesa do engenheiro civil, participando ativamente nas
decisões dos órgãos para questões ligadas à engenharia, tem como premissa
unir a classe, melhorar tecnicamente à construção civil patrocinando estudos e
eventos que proporcionam mais segurança, economia e tecnologia. O resultado
é a integração e o aperfeiçoamento profissional de nossos associados.
Fundado em 1990, o IMEC tem uma história de apoio e incentivo à classe
oferecendo cursos, estágios e colocação para estudantes e profissionais
mineiros, na capital e no interior. Acompanhar desde a faculdade até fase máster
e reconhecendo os profissionais que se destacaram, é essa busca incessante da
excelência que faz uma instituição sólida.
Um passado de lutas e um presente atuante fazem do IMEC uma entidade que
almeja um futuro cheio de conquistas.
Valorizar o engenheiro civil perante a sociedade se valendo da economia e
segurança que representa a administração de uma obra por um engenheiro.
ESTRUTURA ORGANIZACIONAL DO IMEC
ADMINISTRAÇÃOPRESIDENTE: Milton César Toledo de SáVICE-PRESIDENTE: Ivan Carlos da Costa
VICE-PRESIDENTE: Marília Carvalho de Melo1º SECRETÁRIO: Ivo Silva de Oliveira Jr
2º SECRETÁRIO: Maurício Fernandes da Costa1º TESOUREIRO: Marcelo Fernandes da Costa
2º TESOUREIRO: Salustiano Teixeira
CONSELHO FISCALCONSELHEIRO TITULAR 01: Luiz César de Souza Monteiro
CONSELHEIRO TITULAR 02: Teodoro José Bahia de Vasconcelos CostaCONSELHEIRO TITULAR 03: Geraldo Fernandes da Costa
CONSELHEIRO SUPLENTE 01: Gilson de Carvalho Queiroz FilhoCONSELHEIRO SUPLENTE 02: Cyrano Vitali Viotti
CONSELHEIRO SUPLENTE 03: Aguinaldo Vieira Maciel
DEPARTAMENTO ESTADUAL
DEPARTAMENTO SOCIALDIRETOR DE VALORIZAÇÃO PROFISSIONAL: Romário A. P. da Silva
DIRETOR SOCIAL e de DESENVOLVIMENTO: Hamilton R. Muniz Hydn Amaral FernandesDIRETOR ADMINISTRATIVO: Luiz Thadeu de Castro Barreto
DIRETOR DE EVENTOS: Getulio Alves da Silva e Souza e Odair Santos Junior
DEPARTAMENTO DE RELAÇÕES PÚBLICASDIRETOR DE MARKETING E LOGÍSTICA: Aguinaldo Vieira MacielDIRETOR DE RELAÇÕES INSTITUCIONAIS: Anderson Silva Lima
DIRETOR DE EXPANSÃO E INTERIOR: Teodoro José Bahia de Vasconcelos e Costa e Jean Marcus Ribeiro
DEPARTAMENTO TÉCNICODIRETORA DE FISCALIZAÇÃO: Marcela Paula Grobério
DIRETOR DE TRANSPORTES: Getulio Alves da Silva e Souza.DIRETOR DE CURSOS: Andréia Nolasco e Luiz Thadeu de Castro Barreto
DIRETORA DE MEIO AMBIENTE: Alaíze Elizabeth Gonçalves e Odair Santos Junior
DEPARTAMENTO REGIONALREGIONAL METROPOLITANA MUNICIPIO DE OURO PRETO
DIRETOR: Carlos Henrique
SOBRE ESTE MANUAL
Este Manual é fruto da experiência dos organizadores e da diretoria do IMEC,
adquirida ao longo de décadas, com o ensino e com a prática da Engenharia. O
principal objetivo de seus idealizadores é gerar um Manual que unifique a teoria e
a prática de alguns conteúdos relacionados à Engenharia. Visa dar apoio didático
ao ensino e à prática da Engenharia Civil, contudo poderá ser usado em outras
modalidades.
Tem-se consciência que um trabalho deste nível é instrumento básico na
mediação entre a teoria e a prática. Procuramos promover esta interação através
deste Manual. A responsabilidade é grande e procurou-se cumprir a tarefa de dar
qualidade a essa relação. Motivação, inovação, qualidade são alguns princípios
que guiaram a elaboração desse manual, esperando e desejando a todos
Profissionais da área, estudantes e o público em geral que interessarem pelos
assuntos, uma boa leitura.
Nesta edição o enfoque dado são os Recursos Hídricos e o Meio Ambiente,
fundamentos em conceitos de Fenômenos de Transporte (mecânica dos
fluidos,transferência de calor e massa), Hidráulica e Hidrologia.
Como consultar este Manual
A consulta a este manual é simples. Ele foi escrito numa linguagem clara e
objetiva e com um vocabulário padronizado. O MANUAL DA ENGENHARIA CIVIL -
RECUSOS HÍDRICOS E MEIO AMBIENTE está organizado de forma modular e foi
estruturado para adequar-se a uma leitura independentemente da seqüência
dos capítulos. Com uma simples consulta ao índice, o leitor poderá selecionar,
rapidamente, os assuntos pelos quais se interessa. A organização básica deste
Volume 1 - Recursos Hídricos e Meio Ambiente apresenta-se dividida em quatro
grandes áreas: Construção Civil, Hidrologia e Hidráulica e Estradas e
Transportes.
PREFÁCIO
Em outubro de 2008, ao participar de reunião do Instituto Mineiro de Engenharia Civil fui
surpreendido por dois Convites que muito me honraram. O primeiro, formulado pelo
Presidente do IMEC, Engenheiro Civil e Professor Universitário Milton César Toledo de Sá,
para que assumisse cargo na Diretoria do referido Instituto. O segundo, para que me
inserisse entre os Organizadores deste Manual e o prefaciasse.
Para este Engenheiro, participar da Diretoria do Instituto do qual tenho a grata satisfação
de ser um dos seus cerca de três mil Associados é procedimento por demais honroso. Da
mesma forma, prefaciar Manual de Engenharia - Profissão que escolhí desde a tenra
infância, maravilhado com as características tecnológicas dela emanadas e por acreditar
que o seu correto exercício tornaria o Mundo melhor para todos - além de honra insígne,
torna-se talvez a maior das missões por mim desempenhadas como Engenheiro.
A Engenharia encontra-se presente na história da Humanidade desde tempos imemoriais.
Há mais de milhares de anos, cidades como Mohenjo-Daro, na Índia, nos legaram ruínas de
um passado com sistemas de abastecimento d'água e de coleta de esgotos, além de
edificações diversas cuja concepção - a exemplo das Pirâmides egípcias, maias e quechuas
e dos observatórios astrônomicos da Arábia, dentre outras fantásticas construções - só
poderiam ter sido erigidas com a atuação do que hoje se conhece como Engenharia.
Nos tempos modernos, Dubai - gigantesca metrópole ora em construção nos Emirados - é
um dos exemplos do que se pensa ao idealizar-se a atuação dessa Profissão e, sobretudo,
daquele que a faz acontecer: o Engenheiro.
O Brasil, privilegiado pela abundância das águas, elevada incidência de sol, fertilíssimos
solos e imensuráveis riquezas minerais, tem sido um dos locais onde a Engenharia se
manifesta em plenitude. Portos, aeroportos, ferrovias, túneis, gigantescas hidrelétricas,
pontes, rodovias tem demonstrado a qualidade de nossa Engenharia e a difundido no
Mundo. Desde a Engenharia Militar das fortificações portuguesas construídas em locais
inóspitos e longíqüos como a Amazônia até os nossos dias, com o advento da Engenharia
Civil, o País é pleno de empreendimentos nos quais pontifica nossa Profissão, de modo
indelével.
Pode-se conceber Brasília como o marco divisório mundial - entre o encerramento do
segundo e o advento do terceiro milênio - onde a Engenharia, notadamente a modalidade
Civil, se fez e faz-se presente em plenitude, ao lado de tantas outras Profissões.
Ao final da década de 50 do século XX, construiu-se na imensidão do Sertão do Brasil a
Capital que, até no século XXI, caracteriza-se pela modernidade a ela inerente e a torna
incomparável. Sistema viário de avançada concepção, uso do concreto armado viabilizando
as sensuais curvas concebidas por Niemeyer, urbanismo avançadíssimo, são qualidades
que dentre várias outras tornam a Capital federal fantástica e especial metrópole por toda
a Terra. Mítica por excelência, desde a sua idealização, conforme previsto no profético
sonho de Dom Bosco, irmana-se à concepção da egípcia Cidade dos Reis, na época dos
Faraós. Dessa mescla esotérica, a lógica tecnológica da Engenharia criou neste País
especial a cidade do futuro, para cuja concretização tornou-se essencial o papel do
Engenheiro Civil. Em poucos anos, sob a égide do sonho do mineiro Juscelino, tornou-se
plural e concreta realidade e propiciou a ocupação de imenso vazio no centro do Planalto
Central do Brasil. Sem Brasília, construída com o gênio e o denôdo do Povo brasileiro, em
especial com a atuação do Engenheiro Civil, talvez hoje o Brasil não fôsse tão coeso. Eram
épocas difíceis e, sem dúvida, muito diferentes do atual momento, no qual constrói-se a
citada Dubai, com apoio da tecnologia do novo milênio e o suporte dos amplos recursos
oriundos do petróleo.
Antes disso, Goiânia e Belo Horizonte são exemplos de urbes planejadas e edificadas, nas
quais sobressai-se o trabalho da Engenharia no Brasil. Do mesmo modo, a construção de
estradas como a São Paulo-Brasília, para suprir de mantimentos e materiais de construção
a própria Capital, em seu alvorecer, são epopéias dignas da Engenharia. Exemplo disso é a
ligação Brasília à Amazônia, na qual tornou-se mártir o Engenheiro Bernardo Sayão,
quando faltavam poucos quilômetros para a união entre os dois trechos finais. Do ponto de
vista das ferrovias - infelizmente, em sua maioria abandonadas num País de dimensões
continentais - merece destaque a grandiosa ferrovia dos Carajás e, dentre outras, a
Curitiba-Paranaguá, incrustada em plena encosta da Serra, além de outras obras
inigualáveis que o curto espaço do nosso prefácio não possibilita sejam citadas. Complexos
aeroportuários como o de Confins, município vizinho à Belo Horizonte e que hospeda nosso
Aeroporto internacional, para sete ou oito milhões de passageiros/ano, são obras especiais,
a exemplo do de Açôres, no Portugal insular, e o de Bangkok, na Tailândia, esse para mais de
oitenta milhões de passageiros/ano. Pontes como a Rio-Niterói, túneis grandiosos, portos,
hidovias, canais, são planejados e construídos em todo o Mundo. Dentre esses, pode-se
citar: o túnel sobre o Canal da Mancha; o próprio Canal do Panamá; eclusas como a de
Tucuruí, no Brasil; as mega-construções em cidades como a chinesa Shangai; a ponte-túnel
sobre o mar do estreito de Oresünd; a ponte-canal para transporte hidroviário sobre o Rio
Elba, em Magdeburg, Alemanha; a ponte sobre as nuvens, na França; as vias elevadas
rodoviárias e ferroviárias (inclusive acessando aeroportos como o de Bangkok, já citado e
que tive a felicidade de conhecer quando ele completou um ano de existência em dezembro
de 2007 e de fotografar a junção dos dois tramos finais daquela ferrovia elevada). Metrôs
como o de Moscou, na Rússia, com trechos subterrâneos a mais de cem metros de
profundidade, construídos para isentarem-se de ataques aéreos da aviação inimiga, na 2ª
Guerra Mundial, bem como o Metrô do Rio de Janeiro, que venceu as difíceis condições de
região de praias, com lençol d'água raso e elevada pressão hídrica, são exemplos de como a
Engenharia pode colaborar com a Humanidade.
No estágio atual, no qual a Terra passa por alterações gravíssimas, que podem resultar em
extinção maciça de seres, inclusive humanos, a Engenharia torna-se o diferencial entre a
existência ou não de um futuro para todos. Num País como o Brasil - fiel da balança do
equilíbrio ambiental no Planeta- tudo há que se fazer, mediante a atuação da Engenharia,
notadamente a Civil, em perfeita sintonia e parceria com outras Profissões, de todas as
áreas.
Compromissos internacionais de salvaguarda da Terra, como a Agenda 21 em seus 40
Capítulos, tem tudo a ver com a Engenharia, para concreta e correta implementação dos
correspondentes objetivos. Da mesma maneira, a Convenção-Quadro das Nações Unidas
sobre Mudança Climática, por intermédio de instrumentos como o respectivo Protocolo de
Quioto, tem, em seu bojo, ferramentas como o Mecanismo de Desenvolvimento Limpo que
asseguram incentivos popularmente conhecidos como “Créditos de Carbono” a
empreendimentos que reduzam e/ou mitiguem emissões de Gases acentuadores do Efeito
Estufa. Dentre esses, pode-se citar: tratamento de resíduos sólidos (lixo), com captura do
Metano e uso como vetor energético; pequenas centrais hidrelétricas (das quais é imenso o
potencial brasileiro); tratamento de esgotos sanitários com captura de gás gerado, para
usá-lo como vetor energético; transportes para o Desenvolvimento Sustentável; utilização
de fontes renováveis de Energia (eólica, solar térmica, solar fotovoltáica, maremotriz, de
corrente das ondas etc); biocombustíveis, no âmbito da Agricultura Familiar, dentre os
quais o Etanol (com uso de tecnologias brasileiras, hoje exportadas, como as desenvolvidas
pelo saudoso amigo Engenheiro Geólogo Marcello Guimarães Mello e pelo ilustre
Pesquisador Sérgio Pataro, ambos de Minas Gerais) e o Óleo Vegetal Natural
(preferencialmente o prensado a frio, como o desenvolvido pelo Engenheiro Thomas
Renatus Fendel, no Paraná, Brasil).
Uma miríade de iniciativas poderia ser implementada nesse campo pela Engenharia. O
IMEC tem se mirado no exemplo do Fórum Agenda 21 do Estado de Minas Gerais e
incentivado tecnologias como o Aerogerador Turbo-Eólico desenvolvido pelo Engenheiro
Marcos Noraldino, exposto no WEC 2008, o terceiro Congresso Mundial de Engenheiros,
pela primeira vez realizado nas Américas, mais precisamente na fantástica Brasília, obra e
glória mundial da Engenharia brasileira.
Ao incentivar tecnologias como essa e divulgarmos, por exemplo, o Aeromóvel, mais
avançado sistema de transporte de massa do mundo, desenvolvido pelo Engenheiro Oskar
Hans Wolfgang Coester, do Rio Grande do Sul, no Brasil, e que desloca-se em via elevada,
movido a ar pressurizado, conforme pude nele andar em Jakarta, Capital da Indonésia
damos seqüência ao pioneiro Manual de Engenharia, publicado na Inglaterra em 1916, por
Percival Marshall & Co., London, à época ilustrando alguns dos doze diferentes ramos que se
poderia escolher antes de entrar numa empresa de Engenharia.
Agora, procedendo da segunda década do século XX e vindo ao primeiro decênio do novo
milênio, com a publicação deste Manual de Engenharia pelo Instituto Mineiro de Engenharia
Civil, em seu primeiro volume, espera-se que possamos fazer com que a Engenharia - em
suas mais diversas modalidades, dentre as quais a Civil - sobressaia-se ainda mais.
Espera-se que, nos espelhando nas lições do passado, usemos o presente para construir o
futuro que almejamos a todos nós, assegurando a salvaguarda da Vida no terceiro Planeta
que, embora tendo 2/3 de sua superfície recobertos pelo mais precioso dos líquidos, a
Água, denominamos de Terra.
No lema da Conferência das Nações Unidas realizada em 1972, em Estocolmo, Suécia,
consta ser a Terra a única casa de todos nós.
A Cúpula da Terra, no Rio de Janeiro, em 1992, estabeleceu as diretrizes principais para o
futuro do Planeta.
Que, no terceiro milênio da era cristã, a Engenharia possa cumprir a parte a ela destinada,
notadamente neste País tão especial que é o Brasil!
Engenheiro Civil Odair Santos Junior
Diretor do IMEC
Assessor da Presidência do CREA
Membro nato do GT-Meio Ambiente do CONFEA
Delegado do Brasil à Conferência das Nações Unidas sobre Mudança Climática
Presidente do Instituto Águas da Terra www.aguasdaterra.org.br
SUMÁRIO
PARTE 01 - CONSTRUÇÃO CIVIL
1. Envelhecimento do pavimento asfáltico fissuras
2. Fissuras nas edificações por movimentação térmica
3. Fogo em estruturas de concreto armado
4. Força do vento em edificações
PARTE 02 - HIDROLOGIA E HIDRÁULICA
1. Velocidade da água no rio
2. Metodologia para estudo hidrológico
3. Roteiro para determinar a vazão hidrológica
4. Estudo da erosão
5. Empuxo em curvas e reduções - Bloco de ancoragem
PARTE 03 - RECURSOS HÍDRICOS E MEIO AMBIENTE
1. Águas subterrâneas - Rebaixamento de um poço
2. Irrigação
3. Metodologia de projeto e construção de poços
4. Inversão térmica, chuva ácida, efeito estufa, camada de ozônio.
5. Coordenadas Geográfica
PARTE 04 - ESTRADAS E TRANSPORTE
1. Drenagem superficial Sarjetas
2. Drenagem urbana: dimensionamento de boca de lobo
PARTE 05 - TABELAS
Tabela de Honorários para Engenharia Civil
ÍNDICE
PARTE 02 - HIDROLOGIA E HIDRÁULICA
1. Velocidade média da água no rio ............................................................2.11.1. Metodologia aplicada.....................................................................2.11.2. Teoria aplicada.............................................................................2.11.3. Valores (n) da fórmula de Mainning ..................................................2.2
2. Metodologia para estudo hidrológico.......................................................2.32.1. Vazão pelo Método Racional ............................................................2.32.2. Tempo de Concentração .................................................................2.52.3. Intensidade Pluviométrica..............................................................2.5
2.3.1. Períodos de Retorno ou Tempos de Recorrência ..........................2.5
3. Estudo da erosão ................................................................................2.63.1. Recomendações para urbanização futura ..........................................2.63.2. Concepção do projeto ....................................................................2.63.3. Implantação do loteamento ............................................................2.63.4. Manutenção.................................................................................2.73.5. As Medidas Preventivas..................................................................2.7
HIDRÁULICA ............................................................................................2.81. Empuxo em curvas e reduções Bloco de ancoragem ..................................2.82. Fórmulas práticas para determinar o Empuxo...........................................2.8
2.1. Método clássico, pela 2ª Lei de Newton..............................................2.82.2. Método direito de cálculo ................................................................2.82.3. Método 2: Em função de K ..............................................................2.9
PARTE 3 - RECURSOS HÍDRICOS E MEIO AMBIENTE
1. Águas subterrâneas - Rebaixamento de um poço ......................................3.11.1. Rebaixamento de um poço..............................................................3.1
PARTE 01 - CONSTRUÇÃO CIVIL
1. Envelhecimento do pavimento asfáltico fissuras ......................................1.1
2. Fissuras nas edificações por movimentação térmica.................................1.32.1.Por retratação hidráulica da secagem rápida ou evaporação................1.32.2.Por retração de produtos à base de cimento .....................................1.3
2.2.1. Tipos de retração .................................................................1.32.3.Por movimentações higroscópicas ou umidade diferenciada ................1.42.4.Fissuras nas edificações por movimentação térmica ...........................1.5
3. Fogo em estruturas de concreto armado ................................................1.83.1.A influência do fogo na estrutura.....................................................1.8
4. Força do vento em edificações ............................................................1.104.1.Cálculo da força do vento .............................................................1.104.2.Efeitos de interação das edificações no vento ..................................1.114.3.Efeitos dinâmicos em edificações esbeltas e flexíveis........................1.11
2. Irrigação ...........................................................................................3.22.1. Uso da água na irrigação ................................................................3.22.2. Métodos de irrigação .....................................................................3.2
2.2.1.1. Irrigação por Sulcos ..........................................................3.22.2.1.2. Irrigação por Inundação.....................................................3.32.2.1.3. Irrigação por Corrugação ...................................................3.32.2.1.4. Irrigação por Aspersão ......................................................3.42.2.1.5. Aspersão Mecanizada ........................................................3.52.2.1.6. Irrigação por Gotejamento .................................................3.7
3. Metodologia de projeto e construção de poços ..........................................3.83.1. Projeto de contrução de poços .........................................................3.83.2. Especificações técnicas..................................................................3.93.3. Planilha orçamentária de quantitativos de serviços e materiais ............3.103.4. Croquis construtivos....................................................................3.103.5. Pojeto executivo .........................................................................3.11
4. MEIO AMBIENTE ...............................................................................3.12
4.1. Inversão térmica, chuva ácida, efeito estufa, camada de ozônio...........3.124.1.1. Inversão térmica ...............................................................3.124.1.2. Chuva ácida......................................................................3.124.1.3. Efeito estufa .....................................................................3.134.1.4. Buraco na camada de ozônio ................................................3.14
5. COORDENADAS GEOGRÁFICAS
5.1. Localização na superfície terrestre.................................................3.155.1.1. Paralelos ..........................................................................3.155.1.2. Meridiano .........................................................................3.155.1.3. Latitude ...........................................................................3.165.1.4. Longitude .........................................................................3.16
6. TRANSFERÊNCIA DE MASSA - EVAPORAÇÃO..........................................3.176.1. Cálculo da taxa de evaporação.......................................................3.186.2. Estudo de caso ...........................................................................3.18
7. OUTORGA........................................................................................3.197.1. Modalidades de outorga ...............................................................3.197.2. Pocedimentos para solicitação.......................................................3.207.3. Os usos e/ou intervenções sujeitos a outorga ...................................3.207.4. Documentação necessária ...........................................................3.21
PARTE 4 - ESTRADAS E TRANSPORTE
1. Estradas e Transporte ..........................................................................4.11.1. Drenagem superficial Sarjetas ......................................................4.11.2. Dimensionamento dos dispositivos de drenagem...............................4.2
1.2.1. Sarjeta de concreto.............................................................4.21.3. Roteiro para determinação de comprimento crítico de sarjeta................4.2
2. Drenagem urbana: dimensionamento de boca de lobo...............................4.42.2. Boca de Lobo tipo Vertedouro..........................................................4.4
PARTE 5 -TABELA DE HONORÁRIOS PARA ENGENHARIA CIVIL................5.1
1Parte
CONSTRUÇÃO CIVIL
1. Envelhecimento do pavimento asfáltico - fissuras
2. Fissuras nas edificações por movimentação térmica
3. Fogo em estruturas de concreto armado
4. Força do vento em edificações
1. Envelhecimento do pavimento asfáltico - fissuras
Fonte: PETRUCCI (1975) Materiais de Construção.
Materiais betuminosos são classificados em asfaltos e alcatrões. Os materiais betuminosos principalmente o asfalto, que pode ocorrer na natureza sob a forma de asfalto natural ou impregnando as rochas asfálticas, são conhecidos e empregados pelo homem desde a Antiguidade (3 000 A. C.) Eram usados pelas civilizações da Ásia Menor como material cimentante em alvenarias, para colar objetos e na impermeabilização de pisos sagrados. Com as mesmas finalidades foram usados na Índia e Egito, onde também serviram para conservar cadáveres. Foram empregados ainda, pelos romanos para impermeabilização de piscinas e pavimentação de pisos.
Em 1800, começaram a ser empregados, ainda sob a forma de asfaltos naturais, para a pavimentação rodoviária.
São materiais que têm grande sensibilidade à temperatura; amolecem devido à diminuição da viscosidade .
Vantagem: facilidade de emprego, pois possibilitam a mistura com simples aquecimento. Apresenta vantagens devido a sua utilização nos possibilitarem a mistura com simples aquecimento.
Desvantagem: escorrem e se deformam facilmente no verão e tornam-se duros e quebradiços, podendo fendilhar, no inverno. Esta característica, definida como suscetibilidade à temperatura, deve ser levada em consideração e muitas vezes corrigida na sua utilização. Ao contrário dos aglomerantes hidráulicos, são praticamente insensíveis às variações higrométricas.
São materiais de boa qualidade, conservando suas propriedades físicas durante anos. A causa principal (física) do envelhecimento é sem dúvida a evaporação dos constituintes que lhe conferem plasticidade: óleos mais ou menos voláteis. Outra causa (química) é a oxigenação de seus constituintes principais, pela ação do oxigênio do ar, com a formação de CO e H O, que se desprendem. Formam-se também 22outros produtos oxigenados, álcoois e acetonas, que são dissolvidos pelas águas da chuva. O processo todo conduz à desidrogenação e
Parte 1 - Construção Civil
1.1
polimerização do material e consequentemente ao endurecimento das camadas superiores. O processo de envelhecimento não é acelerado, pois estas camadas superiores endurecidas protegem o material. Podem, no entanto, fendilhar pela diferença da dilatação, mas as fendas observadas serão sempre menores que as das argamassas hidráulicas.
No curso da evaporação, o material betuminoso perde seus constituintes voláteis. Embora a evaporação seja um fenômeno superficial, produz-se geralmente uma perda de componentes voláteis em toda a massa por um efeito natural de difusão, tendência natural de equilíbrio em todo o conjunto.
Naturalmente, esta circulação dos óleos será mais lenta quanto maior seja a viscosidade da massa. Cria-se, portanto, um gradiente de viscosidade na espessura do material considerado e, se este gradiente é muito pronunciado, forma-se uma crosta superficial dura que freia totalmente a evaporação posterior.
Petrucci (1975) (p. 52 à 54).
Figura - Imagem de um pavimento asfáltico fissuradoFonte: Bairro Dona Clara - Jaraguá, Belo Horizonte, MG.
1.2
Parte 1 - Construção Civil
2. Fissuras nas edificaçõesFonte: Ercio Thomaz (1999)
Dentre os inúmeros problemas que afetam os edifícios, particularmente importante é o problema das trincas, devido a três aspectos fundamentais: o aviso de um eventual estado perigoso para a estrutura, o comprometimento do desempenho da obra em serviço (estanqueidade à água, durabilidade, isolação, etc.) e o constrangimento psicológico que a fissuração do edifício exerce sobre os usuários.
Classificação das fissuras de acordo com a causa:Por retração hidráulica da secagem rápida ou evaporação;Por retração de produtos à base de cimento;Por movimentação higroscópica;Por movimentação térmica.
2.1. Por retração hidráulica da secagem rápida ou evaporação
Em função do fácil preparo, o concreto e argamassas normalmente são virados com água em excesso, o que vem agravar o fenômeno da RETRAÇÃO HIDRÁULICA.
Retração de secagem da água excedente evaporando-se em seguida provoca redução do volume.
2.2. Por retração de produtos à base de cimento
A hidratação do cimento consiste na transformação de com19 postos mais solúveis em compostos hidratados menos solúveis, para que ocorra a reação química completa (estequiométrica) entre a água e os compostos é necessário cerca de 30% a 40% de água em relação a massa do cimento.
Em média, uma relação água/cimento de aproximadamente 0,40 é suficiente para que o cimento se hidrate completamente.
2.2.1. Tipos de Retração
Retração química entre o cimento e a água com contração 25% do volume.
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1.3
Parte 1 - Construção Civil
Retração por Carbonatação a cal hidratada liberada nas reações de hidratação do cimento reage com o gás carbônico presente no ar, formando carbonato de cálcio; esta reação é acompanhada de uma redução de volume, RETRAÇÃO POR CARBONATAÇÃO.
2.3. Por movimentações higroscópicas ou umidade diferenciada
A umidade diferenciada provoca variações dimensionais nos materiais porosos que integram os elementos e componentes da construção, o aumento e a diminuição do teor de umidade provocam uma expansão e uma redução do material. A peça estando impedida de movimentar aparecerá a FISSURA.
Vias de acesso da umidade: Umidade na produção dos componentes, Umidade proveniente da execução da obra, Umidade do ar ou proveniente de fenômenos meteorológicos, Umidade do solo.
A umidade nos materiais de construção depende da porosidade e capilaridade.
O sentido da percolação da água através dos mesmos é determinado pela diferença do teor de umidade. Se um material poroso é exposto por tempo suficiente a condições constantes de umidade e temperatura, graças ao fenômeno da difusão, seu teor de umidade acabará estabilizando-se.
Retração de secagem da água excedente evaporando-se em seguida provoca redução do volume.
1.4
Parte 1 - Construção Civil
Figura - Imagem de fissuras devida a umidade diferenciada - pé de galinhaFonte: Prédio residencial no Bairro Liberdade - Belo Horizonte, MG.
2.4. Fissuras nas edificações por movimentação térmica
Causas das fissuras ou trincas em edifícios.1. Fissuras por movimentações térmicas ou Dilatação
diferenciada.
Tipos de Fissuras que não serão abordadas neste trabalho.1. Fissuras causadas por alterações químicas dos materiais de
construção,2. Fissuras por sobrecargas,3. Fissuras causadas por recalque da Fundação.
De acordo com Ercio Thomaz (1999), são de grande importância os problemas de trincas e fissuras nas obras de engenharia civil, edifícios, pavimentos, pontes, barragens, etc. O comprometimento da obra, estanqueidade à água, durabilidade, isolação térmica e acústica e o fator psicológico que a fissuração exerce sobre os usuários.
A obra de engenharia está sujeita as variações de temperaturas que causam variação dimensional da peça em serviço. Essa dilatação quando restringida por diversos vínculos, desenvolve tensões térmicas que poderão provocar o aparecimento de fissuras.
1.5
Parte 1 - Construção Civil
As dilatações diferenciadas provocam movimentações diferenciadas em função de:
Junção de materiais com diferente coeficiente de dilatação térmica, por exemplo, entre a laje de piso e a cerâmica.Exposição de elementos a diferentes solicitações térmicas, por exemplo, vidro de janela com parte sombreado.Gradiente de temperatura em relação a espessura de uma alvenaria com uma face mais exposta que a outra.Para quantificarem-se as movimentações térmicas de um componente, deve-se conhecer suas propriedades físicas e alguns fatores, como por exemplo:Intensidade da radiação solarAbsorção da superfície à radiação solar e depende da cor da mesma, superfícies de cores escuras atingem temperaturas mais elevadas.Emitância da superfície do componente, principalmente nas coberturas em que reirradiam grande parte da radiação solar.Condutância térmica superficial, rugosidade da superfície, velocidade do ar, posição geográfica, orientação da superfície, etc.Condutividade térmica dos materiais constituintes do componente.Calor específico do material
Figura 24 - Imagem de fissuras por movimentação térmicaFonte: Passeio de rua no Bairro Santa Rosa - Belo Horizonte, MG
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1.6
Parte 1 - Construção Civil
Solução para este tipo de fissuras: construir juntas de dilatação.
Ver figura abaixo.
Figura - Imagem de junta de dilatação de pisosFonte: Pátio de estacionamento de prédio - Bairro Santa Rosa - Belo Horizonte, MG.
1.7
Parte 1 - Construção Civil
3. Fogo em estruturas de concreto armadoFonte: ABNT NBR 5627 Resistência do concreto ao fogo.
O concreto armado quando submetido ao fogo. Contudo, é possível contrair problemas, na medida em que fica exposto ao fogo prolongado. Depois de controlado, dever-se-á promover um plano de investigação e recuperação, de modo a conhecer o estado das peças estruturais. Serão em função da intensidade em que o fogo atuou, assim como a idade da estrutura e da importância estrutural da área afetada. A norma ACI 216R-89 (1996) “Guia para determinação da resistência de elementos de concreto submetidos ao fogo” poderá fornecer mais informações sobre os efeitos do fogo.
3.1. A influência do fogo na estrutura:
Tipos de patologias;
A) Desplacamento explosivo, caracterizado pelo despren-dimento de lascas ocorre nos primeiros 30 minutos de exposição ao fogo.
B) Descamação do concreto acontece de forma gradual (não violenta) a partir da superfície, particularmente em lajes e vigas. À medida que ocorrem os dois tipos de desplacamentos, as camadas mais profundas do concreto ficam expostas à situação de máxima temperatura, acelerando a transmissão de calor para as armaduras.
C) Desplacamento com choque térmico, ocorre quando do lançamento da água sobre a superfície aquecida, ocasionando choque térmico e o conseqüente desprendimento de finas camadas de concreto.
D) Perda da aderência, ocorre a medida que a temperatura interna das peças estruturais aumentam, o aço das armaduras, por Ter coeficiente de dilatação térmica maior que o concreto, expande ocasionando desintegração daquilo que denominamos concreto armado, já que toda aderência da superfície das armaduras com a massa (do concreto) estar á comprometida. Milhares de pequenas fissuras aparecerão
1.8
Parte 1 - Construção Civil
devido a movimentações térmicas diferenciadas, que com a continuidade do sinistro, se aprofundarão.
E) Resistência a compressão, para temperaturas em torno dos 300ºC, não haverá perdas significativas na resistência residual do concreto. A tolerância deixará de existir para temperaturas acima dos 500ºC , pois poderão ocorrer reduções significativas em sua resistência a compressão, inviabilizando sua recuperação. O agregado muda de cor a medida que é aquecido até altas temperaturas. Em bibliografias especializadas, encontra-se gráficos que relacionam a resistência, a compressão, com a cor adquirida pelo agregado graúdos silícicos. Esta prática é regulamentada pela norma ASTM C856 “Prática padrão para exame petrográfico do concreto endurecido.” Geralmente correlaciona-se estes dados com a resistência obtida com o penetrômetro ou de, forma mais completa, com o eco-impacto ou ultra-som.
F) Resistência dos aços, os aços estirados a frio e sujeitos a temperaturas inferiores a 450ºC, recuperam totalmente sua resistência após o resfriamento. Os aços laminados a quente, por sua vez, podem ficar expostos a temperaturas superiores a 600ºC sem comprometimento de sua resistência.Sempre que possível, dever-se-á correlacionar o teste de dureza com a resistência a ductibilidade verdadeiras obtidas através da extração e teste em laboratório. Sendo que os aços protendidos o efeito do fogo é bem mais crítico. Para temperaturas em torno de 400ºC, provavelmente haverá perdas superiores a 50 % na resistência a tração do aço protendido.
G) Corrosão é interessante observar que, quando ocorre fogo em estruturas que contenham PVC (cloreto de polivinila), há liberação de íons cloretos para o interior do concreto, tanto durante quanto após o fogo, contaminando-o de forma irreversível, estabelecendo-se após algum tempo milhares de células de corrosão ao longo das armaduras. Os fios e cabos elétricos, além de diversos produtos de uso rotineiro, em sua maioria são feitos de PVC. Torna-se, portanto, necessário checar o grau de contaminação do concreto por cloretos em laboratórios especializados.
1.9
Parte 1 - Construção Civil
4. Forças do vento nas edificações
Fonte: NBR - 6123/80
Há vários campos de aplicação da força do vento em construção civil; podemos verificar em pontes, edifícios, galpões, chaminés, torres, etc. Esta é a aplicação da aerodinâmica que mais interessa ao engenheiro civil.
Optaremos em descrever a influência dos ventos nas construções verticais de acordo com a norma citada, na ausência
de um túnel de vento para simulação das correntes sobre modelos em escalas reduzidas.
4.1. Cálculo da Força do Vento
4.1.1.Legenda das grandezas utilizadas:Vo=velocidade básica (rajada de 3 segundos, excedida na média uma vez em 50 anos, a 10mdo terreno num campo aberto e plano).Vk=velocidade característica (= Vo S1.S2.S3)S1=fator topográfico, (Tabela 01 da NBR 6123/80)S2=influência da rugosidade do terreno, das dimensões das edificações e sua altura sobre o terreno, (tabela 02 desta norma).S3 = conceitos probabilísticos em função do tempo de retorno e vida útil.q=pressão dinâmica
Como, p = Forca/Área. Logo, a força do vento será;. cf = cx e cy
S.I. = Sistema internacional de unidadesS.T. = Sistema técnico de unidades
Dados:Isopletas: curvas de velocidade básica para o Brasil.P. ex: Para Minas Gerais Vo = 30 m/s eR.G.Sul Vo = 45 m/s.
1.10
q = ____ S.I. Ou q = ____ S.T.V2
k
1,6
V2
k
16
Parte 1 - Construção Civil
4.2. Efeitos de interação das edificações no vento
Há certas situações em que é necessário considerar a influência de edificações situadas nas vizinhanças. Essas edificações podem causar aumento das forças do vento:(1) Por efeito Venturi: Edificações vizinhas podem causar um “afunilamento” do vento, acelerando o fluxo do ar, com uma conseqüente alteração nas pressões.(2) Por deflexão do vento na direção vertical: edificações altas defletem para baixo parte do vento que incide em sua fachada aumentando a velocidade em zonas próximas ao solo. Edificações mais baixas, situadas nestas zonas, poderão ter as cargas do vento aumentadas por este efeito.(3) Pela turbulência da esteira: Edificações situadas após a outra em relação ao sentido do vento pode ser afetada pela turbulência gerada na esteira da outra.
Determinação dos efeitos de interação deverá ser feitos em túnel de vento. Estes efeitos são um agravante a mais na vida útil das edificações.
4.3. Efeitos dinâmicos em edificações esbeltas e flexíveis
Torna-se necessário estudar sua estabilidade, por via matem ática e/ou experimental, em uma gama bastante extensa de velocidade do vento. A resposta dinâmica da edificação à excitação do vento depende não só de sua forma externa, mas também dos materiais empregados, do amortecimento e da rigidez estrutural. NBR 6123/80(1) Desprendimento cadenciado de vórtices: Movimentos
transversais à direção do vento podem ser produzidos por estes vórtices se a freqüência natural da estrutura ou de um elemento estrutural for igual à freqüência de desprendimento de um para destes vórtices dentro da faixa de velocidade esperadas para o vento. Nocivos em chaminés e torres cilíndricas metálicas.
(2) Efeito de Golpe: Efeitos dinâmicos causados pela turbulência da esteira de outra edificação.
(3) Galope: O galope aparece ao ser excedido certa velocidade do vento, produzindo oscilações transversais à direção do vento. Edificações esbeltas, leves e flexíveis tais como pilares vazados de viadutos de grande altura.
(4) Drapejamento: É um fenômeno típico de estruturas esbeltas com proporções semelhantes às de asa de avião, tal como um edifício muito alto e esbelto, causando Vibrações.
(5) Espectro de Energia das Rajadas: Oscilações originadas da energia das rajadas do vento.
1.11
Parte 1 - Construção Civil
HIDROLOGIA E HIDRÁULICA
1. Velocidade da água no rio
2. Metodologia para estudo hidrológico
3. Roteiro para determinar a vazão hidrológica
4. Estudo da erosão
5. Empuxo em curvas e reduções Bloco de ancoragem
2Parte
HIDROLOGIA
1. Velocidade média da água no rio
Calculada através da fórmula de Manning
Fonte: (1) VILLELA (1975) Hidrologia Aplicada(2) COELHO e BAPTISTA (2000) - Fundamentos de Engenharia Hidráulica
Figura - seção longitudinal típica de um riodeterminação da velocidade “in loco”
1.1. Metodologia aplicada
Num trecho retilíneo do rio marcam-se dois pontos com espaçamento L entre eles
Com as cotas de um e do outro ponto e o espaçamento entre eles, determina-se a declividade em metro/metro.
Anota-se qual o tipo de material que reveste a superfície do perímetro molhado do rio, ou seja, se é grama, solo, concreto, etc.
Verifica-se, em tabelas especializadas, o fator de rugosidade de Manning (n).
E calcula-se a velocidade média da água do rio pela fórmula de Manning.
1.2. Teoria aplicada
Fórmula de Manning nas unidades métricas, para cálculo da DESCARGA (Q) é, em unidades métricas, em unidades
,
,
,
,
,
Parte 2 - Hidrologia e Hidráulica
Vm
L = comprimento
2.1
inglesas.Onde,
Onde,n=fator de rugosidadeS=inclinaçãoR =A/P=raio hidráulicoP=Perímetro molhadoA = Área da Seção transversalq=vazão unitáriab=largura do canal
1.3. Valores (n) da fórmula de Manning
Tabela: coeficientes de Manning - Fonte: Manual de Hidráulica - Azevedo Neto Vol. II 6a ed.
Exemplo: Em um laboratório hidráulico, um fluxo de 0,41 3m /s foi verificado em um canal retangular de 1,2mde
largura com 0,6 m de profundidade de escoamento. Se o declive do canal era de 0,000 4 m/m, qual o fator de rugosidade para o revestimento do canal?
Dados do problema:3Q = 0,41 m /s (descarga ou vazão)
L = 1,20 m (Largura do canal)H=0,60 m (profundidade)S=0,000 4 (declividade do canal)
Pede-se:n=rugosidade da parede interna do canal devida ao seu material de acabamento.
Q = ___ A em unidades métricas1 2/3
nR S ½
Q = A ____ em unidades inglesas2/3R S ½1,486
n
Natureza das paredes
Vidro liso
Reboco de cimento liso e águas não completamente limpas
De terra sem vegetação
Cimento rugoso, musgo nas paredes e traçado tortuoso
De terra, com vegetação rasteira no fundo e nos taludes
Rios naturais, cobertos de cascalhos e vegetação
Nº n
0,010
0,013
0,016
0,018
0,025
0,035
1
2
3
4
5
6
( (
2.2
Parte 2 - Hidrologia e Hidráulica
Solução:
Aplicando a fórmula de Manning para o cálculo da
descarga (Q), temos; em unidades métricas
Resposta;
O fator de rugosidade para o revestimento do canal deverá
ser:
n = 0,0157
2. Metodologia para estudo hidrológico
Estudos de Escoamento Superficial Os estudos de escoamento
superficial das bacias de drenagem deverão abranger a análise
das características fisiográficas da bacia, tipo de solo e sua
cobertura, inclusive estimativa da evolução futura quanto ao uso
e ocupação do solo.
2.1. Vazão pelo Método Racional
Para bacias hidrográficas com área menor que2 23 Km (A<3Km )
A vazão de projeto é estimada pela seguinte expressão;
Qp = 0,278.c.i.A
ou
Qp = C.i.A / 3,6
Sendo:
Qp = Vazão de projeto, em m3/s.
i=intensidade de chuva, em mm/h.
A = área da bacia, em Km2.
C=coeficiente de Run off;
C = 0,90 =>áreas pavimentadas;
C = 0,70 =>superfícies em taludes;
C = 0,35 =>áreas gramadas.
Q = __ A = 0,41 = __ (1,20.0,60) ___________ (0,0004)2/3 ½
(1
n
1
n
2/3R S ½ 1,20.0,60
1,20+2.0,60 (
Parte 2 - Hidrologia e Hidráulica
2.3
2 2Para bacias com área entre: ( 3Km <área<10Km )
A vazão de projeto é determinada pela seguinte expressão:
Qp = (C.i.A / 3,6).ø
Onde, Ø=coeficiente de retorno ou coeficiente de retardo do escoamento, é função da declividade da bacia e de sua área.
Dado por;
Onde:n = 4 - para declividade (dec) abaixo de 0,5%.n = 5 - entre 0,5%<dec<1,0%.n = 6 - dec>1,0%.
2 2Bacias com áreas maiores que 10 Km (A>10 Km ):
Método de S.C.S ( Soil conservation Service US), recomenda a expressão abaixo, em função do tamanho da bacia, ou seja;
Qp = (0,278 . A . Pe) / Tc
Onde,
Pe=precipitação efetiva, parcela da chuva que transforma realmente em escoamento superficial; pois, é subtraído o escoamento de base ou infiltrado, em mm.S = (25400 / CN). 254
2A = área em KmTc=tempo de concentração em horas.Pe = (P 0,2 . S) / (P + 0,8 . S)
Sendo:P=precipitação totalS=retenção potencial máxima por infiltração, em mmCN = varia de 0 a 100. Tabelado de acordo com a geologia, relevo e revestimento do solo drenante.
1
(100.A)1/n=
2.4
Parte 2 - Hidrologia e Hidráulica
2.2. Tempo de Concentração
Para bacias com áreas de drenagem inferiores ou iguais a 100 ha, o tempo de concentração será calculado pela fórmula de KIRPICH, publicada no “Califórnia Culverts Practice” (1956), expressa por:
Para bacias com áreas de drenagem superiores a 100 ha, o tempo de concentração será calculado pela fórmula de KIRPICH Modificada, expressa por:
Onde:tc = Tempo de concentração, em minuto;L = Comprimento do talvegue, em quilômetro;H = Desnível médio do talvegue, em metro.
O tempo de concentração mínimo a ser adotado é os seguintes:Bueiros de talvegue =10 minutosValetas de proteção=5ou10minutos (em função da área externa)Valetas e sarjetas de plataforma e valetas de banquetas= 5 minutos
2.3. Intensidade PluviométricaA intensidade pluviométrica será calculada a partir da aplicação da equação de chuvas válidas para a área em estudo, para duração da chuva igual ao tempo de concentração da bacia. A duração mínima da chuva será de 5 minutos.
2.3.1. Períodos de Retorno ou Tempos de Recorrência
O período de retorno utilizado na determinação da vazão de projeto e, conseqüentemente, no dimensionamento do dispositivo de drenagem, será fixado em função dos seguintes itens:
Em princípio, desde que não haja recomendação específica da Fiscalização, os períodos de recorrência a serem adotados são:a) Para dispositivos de drenagem superficial, T = 10
anos;
,
,
,
Tc = 85,2 ____ 0,385(3L (H
Parte 2 - Hidrologia e Hidráulica
2.5
b) Para bueiros ou galerias, T = 50 anos;c) Para canalização de córregos, T = 50 anos, com
verificação para T=100 anos sem considerar borda livre;
D)Para pontes, T = 100 anos.
3. Estudo da erosão
3.1. Recomendações para urbanização futura
Da observação dos problemas mais comuns, relacionados aos processos erosivos, recomendam-se as seguintes diretrizes para futuros loteamentos:
3.2. Concepção do projeto Manter desocupadas as cabeceiras e linhas de drenagem
natural, utilizando-as como áreas verdes; Evitar que o projeto de drenagem conduza as galerias à
concentração das pluviais nas cabeceiras da drenagem natural, sem a devida proteção e dissipação da energia;
Traçado viário deve evitar ruas longas situadas perpendicularmente as curvas de nível.
Evitar concepções de projeto que impliquem movimentos de terra nas proximidades das drenagens naturais;
Procurar situar as vias principais paralelamente as curvas de nível;
Prever, nas extremidades inferiores dos loteamentos, nos locais de lançamento das águas pluviais, estruturas de dissipação que impeçam a ocorrência de processos erosivos.
3.3. Implantação do loteamento; Os loteamentos devem ser implantados por sub-bacias
de drenagem;A implantação deve ser realizada jusante para montante;As obras de terraplanagem devem ser realizadas simultaneamente com as obras de drenagem e obras de proteção superficial;
,
,
,
,
,
,
,
,
,
2.6
Parte 2 - Hidrologia e Hidráulica
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
Durante a execução das obras, as redes de drenagem deveram estar devidamente protegidas contra o assoreamento e a obstrução;
Nos movimentos de terra de grande porte, devem-se prever sistemas provisórios de drenagem;Evitar a execução das obras de terra e de implantação do sistema de drenagem nos períodos chuvosos.
3.4. ManutençãoOs sistemas de drenagem devem ser periodicamente inspecionados, realizando-se os reparos das partes destruídas e a desobstrução e o desassoreamento dos coletores;Os lotes vazios devem ser mantidos com cobertura vegetal;As vias de circulação e os demais espaços públicos devem ser mantidos limpos, equacionando-se o problema do lixo.
3.5 As Medidas Preventivas
As medidas preventivas, muito mais eficazes e de custo social bem mais reduzido, existem em maior número. As limitações a sua aplicação decorrem não de restrições financeiras ou de complexidade técnica, mas das dificuldades próprias de as sociedades menos desenvolvidas política e socialmente manterem mecanismos legais, institucionais e administrativos capazes de ordenar a ocupação e uso do solo, estimular a aplicação de técnicas ambientalmente adequadas e impedir as que ponham em risco os recursos do patrimônio privado e público.
Nas áreas rurais as medidas preventivas resumem-se a utilização de praticas conservacionistas. As mais utilizadas são:
Preparo do solo para plantio em curvas de nível; Terraceamento;
Estruturas para desvio que terminem em poços para infiltração das águas;Controle das voçorocas;
Parte 2 - Hidrologia e Hidráulica
2.7
,
,
,
Preservação da vegetação nativa nas áreas de grande declive e nas margens de cursos de água, etc.
Por meio da redução das declividades e da criação dos obstáculos aos escoamentos sobre as linhas de maior declive, a água tem sua velocidade reduzida, o que facilita sua infiltração.As práticas vegetativas ocorrem com o aumento da cobertura vegetal do solo tais como o reflorestamento, cultivo em faixas e vegetação em nível, plantio de gramas em taludes, controle da capinagem (cortar sem arrancar), cobertura do solo com palha e folhagem etc.
Hidráulica
1. Empuxo em curvas e reduções bloco de ancoragemFórmula geral;åF = r.Q(V - V )2 1
Figura - Bloco de ancoragem para um plano vertical
2. Fórmulas práticas para determinar o Empuxo
2.1. Método clássico, pela 2a Lei de NewtonEMPUXO: em Curva e Reduções.ÅF = r.Q(V - V )2 1Onde,åF = Força de pressão (Fp ),Empuxo (E),Força de atrito (f ),aForça peso.
2.2. Método direto de cálculo;Método 1: Em função da pressão interna e do diâmetro do tubo A força empuxo dependerá somente da pressão interna da água e do diâmetro da tubulação, de acordo com a equação simplificada a seguir:E = 2.p.S.sen (q/2)
2.8
Parte 2 - Hidrologia e Hidráulica
Q
E
Q
2.3. Método 2: Em função de KE = K.p.S
Onde,E = Empuxo,p=pressão interna máxima,S = área transversal interna (m2),K = coeficiente, função da geometria da peça da canalização.Valores p/ K;Flanges cegos, caps, Tês: K= 1Reduções: K = (1 - S’)/S, onde S' = área do menor diâmetroCurvas de ângulo q: K = 2 sen( /2 )PARTE 03
Parte 2 - Hidrologia e Hidráulica
2.9
RECURSOS HÍDRICOS E MEIO AMBIENTE
1. Água subterrânea - Rebaixamento de um poço
2. Irrigação
3. Metodologia de projeto e construção de poços
4. Inversão térmica, chuva ácida, efeito estufa, camada de
ozônio
3Parte
1. Água subterrânea
1.1. Rebaixamento de um poço
Além da descarga lateral em córregos, rios ou fontes, a água
subterrânea pode ser extraída de poços. O lençol freático ao redor
dos poços, os quais se bombeiam água, irá baixar, formando um
cone de depressão.
Existe o rebaixamento temporário e o definitivo.
Equação de equilíbrio de poços, para escoamento permanente,
ou seja, a vazão de entrada e igual à vazão de saída.
Q = [ð.K(H2 - h2)/ ln(R/r)]
Onde,K=permeabilidade hidráulica do soloH=altura do nível do lençol freático anterior ao rebaixoh=altura do nível do lençol freático após o rebaixoR=raio do cone de depressãor = raio do poçoQ=descarga do poço
Parte 3 - Recursos Hídricos e Meio Ambiente
H
h
Q
R r
Bombeamento de água Pranchões de arrimo
Solo natural
Nível de lençol
Nível rebaixado
Rochaimpermeável
LENÇOL FREÁTICO REBAIXADO
LENÇOL FREÁTICO NORMAL
PRÉDIO ONDEVOCÊ MORA
TERRENO ESCAVADOPARA A CONSTRUÇÃO
DO NOVO PRÉDIOGARAGEM
FUNDAÇÕES
TUBULAÇÃO DESERVIÇOS PÚBLICOS
PRANCHAS PARAARRIMO DO TERRENO
BOMBAS PARAREBAIXAR O LENÇOL
REBAIXAMENTO DO LENÇOL FREÁTICO
3.1
2. Irrigação
2.1. Uso da água na irrigação
A irrigação é uma técnica milenar de condução e distribuição de
água de rios, açudes, poços, etc, em terras destinadas a
agricultura. É um fornecimento artificial de água às plantas em
substituição a água das chuvas.
2.2. Métodos de irrigação
2.2.1. Irrigação por superfície
2.2.1.1. Irrigação por Sulcos
É aquela em que a água é conduzida por gravidade, através
de pequenos canais ou sulcos paralelos às fileiras das
plantas. A distribuição da água para os sulcos pode ser feita
por comportas, sifões ou tubos janelados. Daí a água
infiltra e umedece a zona das raízes. Este método é
indicado para quase todas as culturas plantadas em linhas,
para locais com grande disponibilidade de água e solos de
textura média. Não deve ser construído “morro abaixo”
para evitar a erosão, nem em áreas com grande inclinação
sem os devidos manejos de conservação de solo (Curvas de
nível, terraços, etc.).
3.2
Parte 3 - Recursos Hídricos e Meio Ambiente
Os sulcos podem ter vários comprimentos, isso depender á
principalmente da textura do solo e da declividade do
terreno. Em solos arenosos, devido a sua alta taxa de
infiltração, devem ser construídos sulcos curtos. Em solos
argilosos, devido a sua baixa infiltração, os sulcos podem
ser mais longos.
2.1.1.2. Irrigação por Inundação
A água é aplicada ao solo na forma de bacias ou tabuleiros
quase planos, limitados por diques ou taipas. Este método
é utilizado em grande escala para a cultura do arroz
irrigado. As vantagens são: dificulta o aparecimento de
ervas daninhas, e com isso economiza mão-de-obra;
possibilita um maior aproveitamento das águas de chuva;
quase não apresenta erosão (praticamente nula); os diques
dificultam a mecanização e provocam a diminuição da área
de plantio.
2.1.1.3. Irrigação por corrugação
A água é aplicada ao solo através de pequenos sulcos,
construídos no sentido de maior declividade do terreno. É
indicado para culturas com alta densidade de plantio como
o arroz, o trigo, pastagens e capineiras.
Parte 3 - Recursos Hídricos e Meio Ambiente
3.3
2.1.1.4. Irrigação por Aspersão
A irrigação por aspersão caracteriza-se pela aplicação de
água na forma de chuva. A agu é pulverizada na forma de
gotículas através de asperssores sobre as plantas.
A) Sistema Convencional (Móvel, semifixo, fixo)
B) Sistema Mecanizado (Lateral rolante, autopropelido,
pivô central, montagem direta).
O sistema convencional possui os seguintes componentes- Unidade de captação;- Conjunto motobomba;- Tubulações (PVC, alumínio, aço zincado, concreto,
ferro fundido, cimento amianto);- Acessórios (registros, curvas, tubos de subida, tripés,
manômetros, etc.);- Aspersores (estacionários ou rotativos).
Aspersão convencional
Modelos:
a) O sistema convencional móvel é chamado assim
porque os tubos são constantemente trocados de lugar
de forma que a irrigação cubra toda a área. É muito
utilizado por pequenos produtores que não dispõem
de muitos recursos. Requer muita mão-de-obra.
3.4
Parte 3 - Recursos Hídricos e Meio Ambiente
b) No sistema semifixo, uma parte da tubulação (em
geral a linha principal) fica fixa no solo e os ramais ou
linhas de distribuição vão alternando de lugar.
c) No sistema fixo, todas as tubulações ficam fixas,
aumentando o custo com tubos para cobrir toda a área.
Entretanto, utiliza menos mão-de-obra.
2.1.1.5. Aspersão mecanizada
Lateral rolante: Sistema que tem tubulações iguais às do
sistema convencional, só que montadas sobre rodas,
podendo ser deslocado nos sentidos longitudinal ou
transversal. Este sistema é usado em diversos tipos de solo
e áreas planas ou com pouca declividade. É indicado para
culturas de até 90 cm de altura (feijão, tomate industrial,
batata, alho, hortaliças em geral).
Autopropelido: Neste sistema um aspersor do tipo canhão
(alta pressão) é instalado sobre uma carreta que se
movimenta por autopropulsão. Ele liga-se à rede de
distribuição de água por meio de uma mangueira flexível, a
qual deve ser manuseada com muito cuidado para evitar
seu rápido desgaste. Este equipamento irriga até 100 ha,
dependendo do modelo do aspersor. É utilizado para quase
todas as culturas, por exemplo: feijão, milho, laranja, etc.
Detalhe do aspersor tipo canhão
Parte 3 - Recursos Hídricos e Meio Ambiente
3.5
Pivô central:Este sistema consiste de uma linha lateral
com vários aspersores, montada sobre armações com rodas
(torres) que podem mover-se no sentido horário ou anti-
horário formando uma área irrigada circular. Permite a
irrigação de grandes áreas utilizando mão-de-obra
reduzida, mas especializada no manejo do equipamento. É
necessário que a área por onde o pivô passe seja livre de
edificações, canais, árvores, corpos de água, etc. Pode ser
utilizado para diversas culturas como: feijão, milho, soja,
arroz, trigo, etc. Não sendo indicado para fruteiras em
virtude da altura das árvores. A velocidade de rotação das
torres é função da lâmina de água a ser aplicada.
Montagem direta: Este equipamento é composto por
motobomba, aspersor de alta pressão, reservatório de
combustível, mangote de sucção com válvula de pé e
guincho. Trabalha parado e após a irrigação de uma
determinada área é transportado para outro local por um
trator. Não necessita de grandes e onerosas mangueiras,
entretanto é necessário abrir canais normalmente de 100
em 100 m para irrigar 1 ha por posição. É muito usado nos
canaviais para distribuição de água e vinhaça (usada como
fertilizante).
3.6
Parte 3 - Recursos Hídricos e Meio Ambiente
2.1.1.6.. Irrigação por gotejamento
Irrigação Localizada: A irrigação localizada caracteriza-se
pela aplicação da água diretamente na zona radicular das
plantas com pouca intensidade e alta freqüência. A água é
pulverizada na forma de gotículas através de
microaspersores ou aplicada gota a gota por gotejadores
próximo ao pé da planta. A diferença entre os dois sistemas
consiste na forma de aplicação da água e na vazão:
Gotejadores: a água é aplicada na forma de gotas com
uma vazão variando de 2-10 L/h.
Microaspersores: a água é aplicada pulverizada
formando um raio molhado maior, com vazões em
torno de 20-150 L/h. Apresentam menos problemas de
entupimento que os gotejadores.
A irrigação localizada é utilizada principalmente para
fruteiras e outras culturas de alto retorno econômico, pois
apresenta um alto custo de investimento inicial.
Detalhe do gotejador
,
,
Parte 3 - Recursos Hídricos e Meio Ambiente
3.7
3. Metodologia de projeto e construção de poços
Um dos aspectos mais importantes na elaboração de um projeto de
captação de água subterrânea, diz respeito à abordagem para se
viabilizar o empreendimento. As ciências naturais como a biologia, as
ciências biomédicas e a geologia, utilizasse da abordagem investigativa
e dedutiva. O técnico deve usar todos os dados e recursos investigativos
de campo e escritório disponíveis para permitir a interpretação mais
aproximada possível do objeto de estudo, suas abrangências e
limitações para elaborar diagnóstico sobre a capacidade, profundidade
e métodos construtivos adequados para a exploração do aqüífero. Em
outras palavras: não adianta projetar no escrito, um poço com vazão de
40m³/h para abastecer determinada localidade, se a geologia onde está
a localidade não possuir aqüífero compatível para fornecer tal
quantidade de água.
A sistemática para a definição do manancial subterrâneo visando a
construção de poços para abastecimento de água, pressupõe as
seguintes etapas de estudos técnicos prévios para se ter condições de
definir a localização do poço e o projeto básico:
Estudos hidrogeológicos para definição de manancial subterrâneo;Estudos de locação do poço;Elaboração do Projeto Básico do Poço.
3.1. Projeto de construção de poços
Compreende o elenco de detalhes técnicos que servirão de
parâmetros para a sua construção atendendo a norma ABNT
NB-588 - Projeto de Poços para Captação de Água Subterrânea.
O Projeto de Poços consta de: Especificações Técnicas de Construção;Planilha Orçamentária de Quantitativo de Serviços e
Materiais;Croquis Construtivos.
,
,
,
,
,
,
3.8
Parte 3 - Recursos Hídricos e Meio Ambiente
Com base nos estudos de geologia realizados, o técnico dispõe
dos dados necessários à especificação do poço, em função do
aqüífero existente e da demanda de água necessária para seguir o
sistema.
3.2. Especificações técnicas
A construção de um poço pressupõe várias fases, que deverão
estar perfeitamente descritas e detalhadas de forma que a
empresa construtora do poço não tenha dúvida do serviço
solicitado.
DTM é Desmontagem, Transporte e Montagem e preparação do
canteiro de obra e acessos.
Perfuração: Diz respeito exclusivamente aos trabalhos de
perfuração e alargamento do furo. Perfilagem geofísica é
Realizada em seguida a perfuração, por empresas especializadas;
visa a determinação do maior número possível de informações
acerca das características petrofísicas dos aqüíferos tais como,
espessuras, granulometrias, quantidade e qualidade das águas e
teores de argila, para que se possa elaborar o Projeto Executivo
de Completação do Poço.
Completação: Correspondem aos trabalhos de colocação dos
revestimentos pré-filtros, cimentação de aqüíferos indesejáveis;
cimentação de proteção sanitária e sapata de proteção sanitária.
Desenvolvimento e Limpeza: É o elenco de trabalhos necessários
à colocação do poço em condições de produção.
Teste de Produção: Consiste no bombeamento do poço durante o
intervalo de tempo determinado para permitir a determinação
dos parâmetros hidrodinâmicos e vazão de exploração do poço.
Trabalhos complementares: Desinfecção, análises
físicoquímicas e bacteriológicas, licenças e autorizações e
Relatório Técnico.
Parte 3 - Recursos Hídricos e Meio Ambiente
3.9
3.3. Planilha orçamentária de quantitativos de serviços e materiais
A planilha como as especificações técnicas, constitui as peças do
projeto básico do poço. Deverá conter a relação de serviços e
materiais, unidade, custo unitário, valor unitário e total de cada
item.
A planilha de poços considera o custo do material como aplicado.
Os custos unitários e totais englobam fornecimento do material e
serviço. Tal aspecto permite grandes variações de preço entre as
regiões do país para um mesmo item. Em função das
dificuldades locais de acesso custo de transporte,
disponibilidade de equipamento e características geológicas.
A planilha deverá contemplar pelo menos, os seguintes serviços:Desmontagem, Transporte e Montagem DTM;Acessos e instalação dos equipamentos;Perfuração;Revestimento;Pré-filtro;Cimentação;Desenvolvimento;Teste de produção;Análise bacteriológica;Exame físico-químico;Licenças;Relatório Técnico
3.4. Croquis construtivos
Trata-se da representação gráfica esquemática do poço em escala
gráfica normalmente apresentada em uma única folha,
contendo: Profundidade do poço;
Diâmetro de perfuração;Diâmetro de conclusão com especificação dos tipos de
revestimento a serem aplicados;Cimentações previstas;
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
Parte 3 - Recursos Hídricos e Meio Ambiente
3.10
,
,
Localização do pré-filtro;Coluna geológica prevista a ser atravessada.
3.5. Projeto executivo
O projeto executivo segue a norma ABNT NB-1290
Construção de Poço para Captação de Água Subterrânea.
O projeto executivo é realizado após a perfuração do furo piloto,
análises das amostras de calha e resultado da perfilagem
geofísica, ocasião em que o técnico dispõe dos elementos para o
estabelecimento dos quantitativos exatos de materiais e serviços
necessários à complementação do poço, desenvolvimento,
limpeza e trabalhos complementares.
Parte 3 - Recursos Hídricos e Meio Ambiente
3.11
4. Meio Ambiente
4.1. Inversão térmica, chuva ácida, efeito estufa, camada de
ozônio.
4.1.1. Inversão térmica
É um fenômeno natural que pode ocorrer em qualquer parte do
planeta, no entanto, sua ocorrência é maior nos centros urbano-
industriais. Costuma acontecer no inverno, nos dias frios.
Em situações normais o ar, aquecido pela irradiação da
superfície, por ficar menos denso (mais leve), eleva-se dando
lugar ao ar frio, dessa maneira formam-se correntes de convecção
do ar, que estabelecem uma dinâmica favorável à dispersão de
poluentes
Quando a temperatura próxima ao solo cai abaixo de 4ºC, o ar
frio, não consegue elevar-se, ficando retido em baixas altitudes.
Camadas mais elevadas da atmosfera são ocupadas com ar
relativamente mais quente. Os gases liberados pelas chaminés e
veículos, concentram-se nas camadas mais baixas, sendo
impedidos de dispersar-se em virtude da concentração de ar frio.
Na cidade de São Paulo é muito comum acontecer o chamado
“efeito tampão”. Quando duas massas de ar de temperaturas
diferentes se encontram, a massa de ar mais aquecida é obrigada
a passar por cima da mais fria, formando-se assim um verdadeiro
tampão sobre a cidade, impedindo os poluentes de circularem,
criando uma névoa sobre a cidade.
4.1.2. Chuva ácida
As chuvas são sempre ácidas, pois a combinação de gás carbônico
(CO ) e água (H O) presentes na atmosfera produz ácido 2 2
carbônico (H CO ). A elevação exagerada dos níveis de acidez é 2 3
resultado da ação antrópica.
3.12
Parte 3 - Recursos Hídricos e Meio Ambiente
A chuva ácida é causada pela emissão de poluentes das
industrias, dos transportes e demais atividades que queimam
combustíveis fósseis. Os principais responsável por esse
fenômeno são o dióxido de enxofre (SO ) e o dióxido de 2
nitrogênio (No ). Esses gases, ao serem lançados na atmosfera, 2
se combinam com a água em suspensão, transformando-se em
ácido com elevada capacidade de corrosão.
Esse fenômeno tem como impacto a corrosão de monumentos, a
acidificação das águas e a destruição da cobertura vegetal.
Os países do hemisfério norte mais industrializados são os que
mais contribuem para emissão desses gases, consequentemente,
as chuvas ácidas ocorrem com maior intensidade nestes países;
destaques para o nordeste dos EUA e Europa Ocidental.
4.1.3. Efeito estufa
O efeito estufa é assim chamado devido a sua semelhança com os
efeitos de aquecimentos próprios das estufas, cuja cobertura de
vidro é transparente à luz solar, mas bloqueia a dissipação do
calor ali formado. Da mesma forma, o efeito estufa é
caracterizado pela manutenção do calor irradiado pela Terra, que
não consegue se dissipar em direção ao espaço.
acontece porque alguns gases presentes na atmosfera terrestre
(os “gases-estufa”), como o gás carbônico (CO ), o metano (CH ) 2 4
e o óxido nitroso (NO ), reduzem a taxa de perda do calor 2
terrestre para o espaço. Na verdade, o fenômeno nasce quando as
radiações de energia solar, em ondas longas (radiação
infravermelha), ficam presas abaixo do limite atmosférico,
mantendo o calor terrestre na atmosfera.
Ou seja, a radiação solar (ondas curtas - ultravioleta), atravessa a
atmosfera e chega ao planeta, aquecendo-o. A radiação terrestre
Parte 3 - Recursos Hídricos e Meio Ambiente
3.13
resultante (ondas longas infravermelho), ou ondas de calor, não
consegue se devolvida plenamente ao espaço, pois os gases-estufa
(principalmente CO ), absorvem e emitem esta radiação de volta 2
para o planeta, o que permite a manutenção da temperatura
média do globo em certos níveis.
4.1.4. Buraco na camada de ozônio
O ozônio (O ) na baixa atmosfera é extremamente prejudicial , 3
principalmente para o desenvolvimento das plantas.
Mas em estado puro e livre na estratosfera (entre 15 e 30 Km de
altitude), ele protege os seres vivos da radiação proveniente do
Sol, filtrando os raios ultravioletas.
A emissão de clorofluorcarbono (CFC) na atmosfera, resultante
da utilização de condicionadores de ar, refrigeração, e no
processo de fabricação de aerossóis, isopor e solventes,
provocando a diminuição das moléculas de ozônio, uma vez que o
cloro presente no CFC, reage com estas, destruindo-as.
Como conseqüências da maior incidência da radiação solar
(ultravioleta) na superfície terrestre, pode-se citar o aumento do
número de casos de câncer de pele, perturbações na visão e
diminuição na velocidade da fotossíntese dos vegetais.
3.14
Parte 3 - Recursos Hídricos e Meio Ambiente
5. Coordenadas Geográficas
5.1. Localização na superfície terrestre
Objetos só podem ser localizados se forem descritas suas posições em relação a outro(s) de localização conhecida.
O principio fundamental da cartografia consiste no estabelecimento sobre a superfície terrestre de um sistema de coordenadas, ao qual possa ser referido qualquer ponto da terra.
Os Meridianos e Paralelos formam uma rede de linhas imaginárias ao redor da terra, constituindo as bases do sistema de Coordenadas. Este conjunto de linhas é chamado reticulado em uma carta e irá variar com a projeção cartográfica adotada. Cada ponto da superfície da terra está situado no ponto de interseção entre um Meridiano e um Paralelo.
A localização de cada ponto é dada em termos de sua Latitude e de sua Longitude. Este sistema está baseado em duas linhas: Equador e Meridiano Principal. Como as medidas são feitas nos Paralelos e Meridianos que são linhas curvas,a unidade de medida usada é o Grau.
5.1.1. Paralelos
Círculos da superfície da Terra paralelos ao plano do Equador, os quais unem todos os pontos da mesma latitude.
Círculos que cruzam os meridianos perpendicularmente, isto é, em ângulos retos. Apenas um é um círculo máximo, o Equador (0°), os outros, tanto no sentido para o hemisfério Norte quanto para o hemisfério Sul, vão diminuindo de tamanho à proporção que se afastam do Equador, até se transformarem em cada pólo, num ponto (90°).
5.1.2. Meridiano
Linha de referência Norte - Sul, São círculos máximos que cortam a Terra em duas partes iguais de pólo a pólo, todos os meridianos se cruzam entre si, em ambos os pólos geográficos da
Parte 3 - Recursos Hídricos e Meio Ambiente
3.15
60º W
30º W
0º W
30º W
60º W90º
90º60º E
30º E
0º E
30º E
60º E
5.1.3. Latitude
É o tamanho do arco Norte ou Sul do Equador, em graus, minutos e segundos, medidos ao longo do Meridiano do ponto; A latitude quando medida no sentido do Pólo Norte é chamada Latitude Norte ou Positiva. Quando medida no sentido do Pólo Sul é chamada Latitude Sul ou Negativa. Sua variação é:
O° a 9O°N ou O° a + 90°O° a 9O°S ou O° a - 90°
5.1.4. Longitude
É o tamanho do arco em, graus, minutos e segundos, a Leste ou a Oeste do Meridiano de Greenwich (Meridiano Principal), medidos ao longo do Paralelo do ponto; varia de 0º a 180º.
Quando medidos a Oeste(W) de Greenwich é chamada de Longitude (W) ou (-), quando medida a Leste (E) de Greenwich é chamada de Longitude (E) ou (+).
0º a 180ºW ou 0º a -180º.0º a 180ºE ou 0º a +180º.
150º W
12º W
90º W
60º W
30º W0º
130º150º E
12º E
90º E
60º E
30º E
SUL
NORTE
LONGITUDE LATITUDE
3.16
Parte 3 - Recursos Hídricos e Meio Ambiente
6. Transferência de massa - evaporação
Transferência de massa, mecânica dos fluidos e transferência de calor (Fenômenos de Transporte), fazem parte da grade curricular de todas as Engenharias.
Na transferência de massa, os processos são regidos pela lei de Fick através das seguintes formas:
1. Difusão binária contra-corrente entre dois gases Misturas,
2. Difusão de um liquido com o ar estagnado Evaporação.
Para a Engenharia Civil dos recursos hídricos e meio ambiente, a evaporação é um fenômeno de grande importância nos projetos, estudos e parecer técnico em demandas relacionadas a licenciamentos e outorgas.
A teoria da célula de Arnold aborda uma solução para evaporação com um caso particular de misturas.
Difusão através de um gás estagnado - Teoria: Célula de Arnold;
A célula da fig (1) que é normalmente usada para medir difusividade mássicas experimentalmente, cotem um liquido puro (A) que se vaporiza e difunde na coluna do gás (B) estagnado. O fluido que se difunde para cima é arrastado por uma corrente de gás escoando no topo perpendicularmente à célula. Suporemos que o nível do liquido seja mantido na posição z = 0. Considere uma difusão em regime permanente.
Fluxo de gás (A+B)
Altura (e) dacoluna de gásestagnado (B)que ofereceresistência ao (A)
Z = e
Z = 0
Líquido A
Fig (1) celula de Arnold
3.17
Parte 3 - Recursos Hídricos e Meio Ambiente
6.1. Cálculo da taxa de evaporação:
Onde,N = taxa de evaporação (ou vazão mássica ou difusão),As
d .= densidade da mistura (tabelada),AB
D = difusividade da mistura A para B (tabelada),AB
e = espessura (ou filme) do gás estagnado,p = pressão de vapor (pressão em que o liquido se permite evaporar),
6.2. Estudo de caso
Um trabalhador de um posto de serviço acidentalmente derrama 5 galões de gasolina, os quais rapidamente se espelham sobre um nível de
2concreto com área de 25 ft estime o tempo necessário para a gasolina
2 ose evaporar no ar seco parado; D = 6,5 ft /h. a temperatura é de 70 F gAr
e devemos supor que a evaporação se realiza numa película de 6 in de espessura. A pressão de vapor da gasolina é igual a 2 psia.
( p + p = 1 atm = 14,7 psi) 1 galão = 3,785 litros, densidade da g ar
3gasolina = 6 lb /galão, d = 0,075lb /ft , 1 ft = 12 in.m gAr m
Solução:
N = 0,075 x 6,5 . ln(14,7/12,7) = 0,143 lb /h.ft (taxa de difusão)g m 2
6”/12”
Fazendo, N = M (vazão mássica) g
Como M = d. vol t
Onde, vol = volume, t = tempo,d = densidade absoluta.
Tem, se;
t = 6 x 5 = 8,39 horas 0,143 x 25
3.18
Parte 3 - Recursos Hídricos e Meio Ambiente
7. Outorga
Com a Constituição Federal de 1988 foi instituída a política Nacional de Recursos Hídricos Lei nº 9.433/97 a qual cria o Sistema Nacional de Gerenciamento de Recursos Hídricos e regulamenta o inciso XIX do art. 21 da Constituição Federal.
Outorga é o ato administrativo mediante o qual o Poder Público outorgante (União, Estados ou Distrito Federal) faculta ao outorgado o uso de recurso hídrico, por parzo determinado, nos termos e nas condições expressas no respectivo ato. O referido ato é publicado no Diário Oficial da União (caso da ANA), ou nos Diários Oficias dos Estados ou do Distrito Federal, onde o outorgado é identificado e estão estabelecidas as características técnicas e as condicionantes legais do uso daságuas que o mesmo está sendo autorizado a fazer.
As outorgas em águas do domínio do Estado de Minas Gerais são obtdas junto ao IGAM (Lei 13.199/99). As outorgas em águas em domínio da União são feitas pela ANA (Lei 9.984/2000).
7.1. Modalidades de Outorgas
Autorização Obras, serviços ou atividades desenvolvidas por pessoa física ou jurídica de direito privado e quando não se destinarem à finalidade de utilidade pública (prazo máximo 20 anos).
Concessão - Obras, serviços ou atividades desenvolvidas por pessoa física ou jurídica de direito público e quando se destinarem à finalidade de utilidade pública (prazo máximo 20 anos).
Permissão - Obras, serviços ou atividades desenvolvidas por pessoa física ou jurídica de direito privado, sem destinação de utilidade pública e quando produzirem efeitos insignificantes nos cursos de água (prazo máximo 3 anos).
Em Minas Gerais a portaria Administrativa IGAM nº 010/98, de 30 de dezembro de 1998 determinam que até que se estabeleçam as diversas vazões da Bacia Hidrográfica, será adotada a Q7,10 (vazão mínima de sete dias de duração e dez anos de ocorrência), para cada bacia.
3.19
Parte 3 - Recursos Hídricos e Meio Ambiente
Ainda no artigo fixa em 30% (trinta por cento) da Q7,10, o limite
máximo de derivações consecutivas a serem outorgadas, em condições
naturais, ficando garantido a jusante de cada derivação, fluxos
residuais mínimos equivalentes a 70% (setenta por cento) da Q7/10.
7.2. Procedimentos para Solicitação
Após a tramitação de rotina, é iniciada a análise do pedido, segundo a
tipologia que, em geral, se baseia nos dados fornecidos pelo requerente,
que devem contemplar a descrição geral do empreendimento e os
estudos para a determinação da disponibilidade hídrica.
São, então, conduzidas análises quanto à demanda e quanto à
disponibilidade de água no corpo hídrico manancial, a partir do qual
será feita a captação, tendo em vista as especialidades envolvidas. Já
dispõe de rotinas sistematizadas para análise de pedidos de outorga
para irrigação, abastecimento público, lançamentos de efluentes de
esgoto sanitário, uso industrial e obras hidráulicas.
7.3. Os usos e/ou intervenções sujeitas a outorga
- Captação ou derivação de água em um crpo de água;
- Explotação de águas subterrâneas;
- Construção de barramentos ou açudes;
- Construção de dique ou desvio em corpo de água;
- Construção de estruturas de lançamentos de efluentes em corpo de
água;
- Construção de estruturas de recreação nas margens;
- Construção de estrutura de transposição de nível;
- Construção de travessia rodo-ferroviária;
- Dragagem, desasoreamento e limpeza de corpo de água;
- Lançamento de efluentes em corpo de água;
- Retificação, canalização ou obras de drenagem;
- Transposição de Bacias;
- Outras modificações do curso, leito ou margens dos corpos de água.
3.20
Parte 3 - Recursos Hídricos e Meio Ambiente
7.4. Documentação necessária
- requerimento assinado pelo requerente ou procurador, juntamente com a procuração;- Formulários fornecidos pelo IGAM;- Relatório técnico modelo fornecido pelo IGAM;- Comprovante de recolhimento dos valores relativos aos custos de
análise e publicações;- Cópias de CPF/CNPJ e da carteira de identidade do requerente ou
procurador;- Cópia do registro do imóvel ou de posse do local onde será efetuada
a captação, com atualização máxima de 60 dias;- ART, (Anotação de Responsabilidade Técnica) expedida pelo
CREA;- Documento de concessão ou autorização fornecido pela ANEEL,
em caso de hidrelétrica ou termelétrica;- Documento emitido pelo Comitê de Bacias contendo prioridade de
uso, caso existente.
3.21
Parte 3 - Recursos Hídricos e Meio Ambiente
ESTRADAS E TRANSPORTE
1. Drenagem superficial - Sarjetas
2. Drenagem urbana: dimensionamento de boca de lobo.
4Parte
1. Estradas e transporte
1.1. Drenagem superficial - sarjetasFonte: TUCCI (2001) Hidrologia
Tem por finalidade dimensionar e detalhar os dispositivos
hidráulicos capazes de captar e conduzir as águas superficiais e
subterrâneas que chegam a rodovia, preservando a estrutura da
via e dando-lhe destino seguro sem erosão, possibilitando assim a
operação da via durante as precipitações.
O solo e o concreto desprotegidos resistem a pequenas
velocidades; para evitar a erosão dos mesmos admite-se as
seguintes velocidades máximas:
Areia fina = 0,4 m/s
Argila = 1,1 m/s
Concreto = 4,5 a 5,0 m/s
A Drenagem superficial se compõe de:
Valeta de pé de talude, de aterro, sarjeta, Bueiro, Boca de Lobo,
Descida de água, etc.
Figura - Imagem de sarjetaFonte: Bairro Liberdade - Belo Horizonte, MG.
Parte 4 - Estradas e Transportes
4.1
1.2. Dimensionamento dos dispositivos de drenagem
Os estudos hidrológicos têm por objetivo o cálculo da vazão (Q)
de enchente das bacias hidrográficas, para então fazer o
dimensionamento hidráulico da drenagem.
1.2.1. Sarjeta de concreto
São dispositivos destinados a coletar águas superficiais
provenientes dos taludes e pistas de rolamento,
conduzindo-a para fora do corpo da estrada.
O dimensionamento das sarjetas está relacionado com a
determinação de seu comprimento crítico, que é definido
como o comprimento máximo de sua utilização, para que
não haja trasbordamento e nem início de erosão.
A seção mais usual é triangular, porém para corte muito
extenso projeta-se canal retangular. Evitar sarjetas
profundas a qual representa perigo para o tráfego, onde
acontecem freqüentes acidentes com veículos.
1.3. Roteiro para determinação de comprimento crítico de sarjeta
Se fizermos a igualdade da vazão da bacia de contribuição e a
vazão do condutor, determinamos o comprimento máximo que a
sarjeta transporta a água sem acontecer o trasbordamento.
Q = Q(bacia) (sarjeta)
Da Hidrologia a Vazão da Bacia (de Enchente) é dada pelo
método Racional, ou seja;
Q = A.V(Sarjeta)
Onde,3Q = vazão em m /s
C = coeficiente de Run off , tabelado em função da superfície escoanteI = Intensidade de precipitação em mm/h
2A = Área de drenagem em Km .
4.2
Parte 4 - Estradas e Transportes
No caso de sarjeta a área é o comprimento (L) da sarjeta vezes a
largura de contribuição. A = L x l ( Onde, L=comprimento
crítico da sarjeta emmel=largura de contribuição em m).
De Fenômenos de Transporte a Vazão da Sarjeta é dada pela
equação da continuidade, ou seja;
Q = A.V(Sarjeta)
Onde,Q = vazão da sarjeta em m3/s,A = Área da seção transversal da sarjeta em m2.V = velocidade média de escoamento em m/s, dada pela
fórmula de Manning.
V = ________
Onde,V = velocidade em m/s,R = Raio hidráulico=A/P,A = Área da seção em m2P = Perímetro molhado em m,S = inclinação em m/mN = fator de rugosidade de Manning, tabelado em função do
material de revestimento do canal. Para concreto acabado
com desempenadeira, n=0,015
Tirando o comprimento crítico, tem-se:
L = ___________
3
R2. S
n
R .S2/3
3,6.A
n.C.i.l
½
4.3
Parte 4 - Estradas e Transportes
2. Drenagem urbana:
dimensionamento de boca de lobo
Fonte: TUCCI (2001) Hidrologia
Bocas de lobo ou coletoras em Drenagem Urbana possuem a
capacidade de engolimento semelhante a um vertedor retangular
afogado.
Figura - boca de lobo simples
2.1. Boca de Lobo tipo Vertedouro
A vazão do vertedouro retangular afogado para simular o poder de
engolimento da boca de lobo é dado pela seguinte fórmula;
Onde,
m = coeficiente que depende de muitas variáveis, tais como tensão
superficial, viscosidade, massa específica, distribui ção da
velocidade, escoamentos secundários, etc. Em drenagem
urbana recebe o valor de 1,7.
b = comprimento da soleira, em metros.
h = altura da água próxima à abertura da guia, em metros.
4.4
b (soleira)
Fluxo de água da rua
Bocade Lobo
Parte 4 - Estradas e Transportes
Exemplo:
Dimensione uma boca-de-lobo (somente soleira) para uma vazão de 94
l/s na sarjeta e uma lâmina de água de 0,10 m.
Resp.: b = 1,748 m
Figura - Imagem de uma boca de lobo duplaFonte: Bairro Liberdade, Belo Horizonte, MG
4.5
Parte 4 - Estradas e Transportes
1- TABELA DE HONORÁRIOS PARA ENGENHARIA
CIVIL
5Parte
SERVIÇOS DE ENGENHARIA CIVIL PARA EDIFICAÇÕESForma de pagamento e preços mínimos sugeridos
Fonte: IMEC
Serviços R$ por m2 ATÉ 400 m2 AC 400 m21 Projeto de Aprovação 8,00 6,302 Projeto de Execução 8,00 6,303 Projeto de Estrutura de Concreto 8,00 6,304 Projeto de Instalação Elétrica 4,00 3,005 Projeto do Padrão de Entrada de Energia Por Consumidor 100,006 Projeto de Instalação Telefônica Por Consumidor 100,007 Projeto de Instalação de Comunicação 3,50 3,008 Projeto de Instalação Hidro-sanitária 4,00 3,509 Projeto de Instalação de Prevenção Extintor: 02 Salários Mínimos* e Combate à Incêndio Hidrante: 1,40 m2**
Sprinter: 2,00 m2**10 Levantamento Plani-altimétrico 0,80 0,7011 Locação do Lote 0,80 0,7012 Visita Técnica à Obra Por Hora 100,0013 Aprovação do Projeto na Prefeitura 03 Salários Mínimos14 Baixa da Construção 05 Salários Mínimos15 Consultoria Técnica Por Hora 80,0016 Responsabilidade Técnica de Execução Até 200 m2 02 Salários Mínimos por Mês***16 Responsabilidade Técnica de Execução De 200 a 400 m2 03 Salário Mínimo por Mês***16 Responsabilidade Técnica de Execução De 400 a 1200 04 Salários Mínimos por Mês***17 Administração da Obra % sobre os custos à combinar18 Responsabilidade Técnica de Controle Tecnológico Até 200 m2 01 Salário Mínimo por Mês***18 Responsabilidade Técnica de Controle Tecnológico De 200 a 400 m2 01 Salário Mínimo por Mês***18 Responsabilidade Técnica de Controle Tecnológico Acima de 400 m2 à combinar19 Responsabilidade Técnica de Fiscalização Até 200 m2 01 Salário Mínimo por Trimestre19 Responsabilidade Técnica de Fiscalização De 200 a 400 m2 02 Salários Mínimos por Trimestre19 Responsabilidade Técnica de Fiscalização Acima de 400 m2 04 Salários Mínimos20 Recebimento de Obra Até 200 m2 02 Salários Mínimos20 Recebimento de Obra De 200 a 400 m2 04 Salários Mínimos20 Recebimento de Obra Acima de 400 m2 à combinar21 Manutenção de Edificações Até 400 m2 01 Salário Mínimo por Semestre21 Manutenção de Edificações De 400 a 1200 m2 03 Salários Mínimos por Semestre21 Manutenção de Edificações Acima de 1200 m2 à Combinar
Tabela de Honorários paraEngenharia Civil
Parte 5
* Valor referente a instalação com extintor de incêndio** Valor referente a instalação com hidrante/sprinkler*** Está incluída uma visita quinzenal à obra.Valores para serviços com andamento normal e sem alterações após a aprovação.SM salário mínimo da região, vigente no mês da prestação do serviço.Para pavimento Tipo, descontar acumulativo de 7%, a partir do 4º pavimento Tipo.
5.1
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1. ABNT-NBR 9575 Projeto de Impermeabilização.
2. Bennett, C.O.; MUERS, J.E. Fenômenos de Transporte, Ed. Mc.Graw-Hill
Ltda. São Paulo, SP 1978.
3. FOX, ROBERT W. e MCDONALD, ALAN T. Introdução a Mecânica dos
Fluidos Purdue University, 4a edição revista, LTC Rio de Janeiro Brasil. 1
998.
4. INCROPERA, FRANK P. e WITT, DAVID P. Fundamentos de Transferência
de Calor e de Massa. 3a ed. Ed. Livros Técnicos e Científicos Editora S/A
Rio de Janeiro, RJ. -1992.
5. TUCCI, CARLOS E.M. Drenagem Urbana. ABRH UFRGS.
6. THOMAZ, ERCIO. Fissuras e Trincas em Edificações. - São Paulo, SP.
1999.
FALE COM O IMEC
Esperamos com este primeiro volume do Manual da Engenharia - Recursos
Hídricos e Meio Ambiente, esclarecer da melhor forma possível alguns dos
diversos recursos relacionados à Engenharia.
Porém, este trabalho não termina aqui, pois o IMEC estará sempre buscando
aprimorar seus serviços com o objetivo de atender melhor às necessidades dos
seus usuários e parceiros. Por isto esta relação, entre o IMEC e os seus parceiros,
não termina.
Sempre que você tiver alguma sugestão, solicitação ou alguma crítica, procure-
nos. O IMEC terá sempre prazer em atendê-lo.
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