Sempre quando vamos elaborar projetos para uma edificação tomamos muito cuidado quanto ao dimensionamento da estrutura, mas muitos projetistas acabam deixando de lado ou fazendo sem tanta análise os projetos de águas pluviais e um dos maiores vilões desse projeto é o dimensionamento das calhas. Nesse artigo, vamos dimensionar calha pluvial de acordo com a NBR 10844, de maneira simples e prática.
O objetivo das calhas é coletar e conduzir toda a chuva que cai sobre o telhado evitando danos em alvenarias, pinturas, forros e etc…
Uma calha mal projetada pode trazer grandes transtornos para o cliente, principalmente em telhados embutidos e sem lajes.
1. O QUE É E PARA QUE UTILIZAR CALHA?
A calha é um elemento construtivo que funciona como um canal. Sua função da calha é coletar as águas das chuvas que são interceptadas pelas coberturas, terraços e áreas impermeáveis.
É importante entender que a utilização de calhas possui também outras funções além de recolher a água das coberturas, ela também tem a função de evitar problemas de infiltração, erosão em jardins, estragos em pisos e paredes, infiltrações, manchas em pinturas entre outras funcionalidades.
A água da chuva é interceptada pelo telhado e a inclinação da própria cobertura faz o encaminhamento dessa água para a calha. Essa calha deve possuir uma inclinação interna voltada para a saída de água, geralmente de 0,5%, que é a declividade mínima recomendada pela NBR 10844 – Instalações prediais de águas pluviais.
2. PRINCIPAIS TIPOS DE CALHAS
A calha pode ser posicionada da maneira que o projetista achar mais conveniente em seu projeto, desde que a posição escolhida possa garantir que ela exerça sua função, que é captar águas pluviais.
As principais maneiras de locar é calha é:
- CALHA EM PLATIBANDA;
- CALHA DE BEIRAL;
- CALHA CENTRAL.
CALHA DE PLATIBANDA
CALHA DE BEIRAL
CALHA CENTRAL
Quando a saída não estiver colocada em uma das extremidades, a vazão de projeto para o dimensionamento das calhas de beiral ou platibanda deve ser aquela correspondente à maior das áreas de contribuição.
A NBR 10844 ainda prevê possibilidade de uso de extravasor onde não puder tolerar nenhum transbordamento ao longo da calha, extravasores podem ser previstos como medida adicional de segurança. Nestes casos, eles devem descarregar em locais adequados.
3. GEOMETRIA CALHAS PLUVIAIS
As calhas podem ser compradas prontas de catálogos dos fabricantes ou pode ser sob medida.
Como a maioria das calhas são em chapa de aço galvanizado, elas potem ter a geometria que projetarmos.
Calhas retangulares:
Calhas circulares:
4. DECLIVIDADE CALHAS PLUVIAIS
Ao projetarmos uma calha é de extrema importância que seja indicado na planta de cobertura qual o caimento adequado da calha e indicar qual a inclinação que deverá ser adotado na execução.
Segundo a NBR 10844:89 – item 5.5.2: A inclinação das calhas de beiral e platibanda deve ser uniforme, com o valor mínimo de 0,5%.
Levando para a prática a cada 1 metro de calha a declividade minima é de 0,5cm ou a cada 2 metros de calha a declivídida mínima é de 1,0 cm.
5. DIMENSIONAMENTO CALHA.
Para dimensionar uma calha é necessário analisar qual é a vazão da cobertura (telhado) e comparar com a vazão da calha adotada. A vazão da calha (Qcalha) deve ser maior que a vazão da cobertura (Qcobertura).
Com o intuito de facilitar o entendimento, separei o dimensionamento em passos.
As principais informações utilizadas no dimensionamento serão tiradas da NBR 10844, caso queira ter acesso direto a NBR, clique no botão abaixo.
5.1. 1º PASSO: PRECIPITAÇÃO.
Nesse passo vamos encontrar qual é o indice pluviométrico (intensidade de chuva) da cidade onde estamos projetando.
A NBR 10844 fornece informações referentes a intensidade pluviométrica em algumas cidades, correlacionando essa informação com o periodo de retorno.
Período de retorno, é um dado que refere-se de quanto a quanto tempo aquela mesma intensidade pode acontecer.
Por exemplo: a cidade de CABO FRIO/RJ, todo ano tem muita probabilidade de acontecer uma chuva de 113mm/h, a cada cinco anos pode ter uma chuva de 146mm/h e a cada 25 uma chuva 218mm/h.
Caso a cidade onde você está trabalhando não esteja na tabela da NBR, você pode procurar essa informação em sites oficiais do governo ou utilizar a intensidade pluviométrica de uma cidade próxima (nesse caso, eu sugiro uma majoração no valor de 30%).
Para o dimensionamento da calha pluvial, particularmente, tenho uma preferência em adotar período de retorno de 25 anos, mas também pode ser adotada a seguinte lógica:
Segundo a NBR 10844 – Item 5.1.2: O período de retorno deve ser fixado segundo as características da área a ser drenada, obdecendo ao estabelecido a seguir:
- T= 1 ano, para áreas pavimentadas, onde empoçamentos possam ser tolerados;
- T= 5 anos, para coberturas e/ou terraços;
- T = 25 anos, para coberturas e áreas onde empoçamento ou extravasamento não possa ser tolerado.
CASO VOCÊ ESTEJA TRABALHANDO COM UMA RESIDÊNCIA COM PROJEÇÃO EM PLANTA BAIXA DE ATÉ 100M², A NORMA PERMITE QUE VOCÊ ADOTE EM SEU PROJETO UMA PRECIPITAÇÃO DE 150mm/h
5.1.2. 2º PASSO: ÁREA DE PRECIPITAÇÃO
Nesse passo é necessário encontrarmos a área de contribuição, a área efetiva onde precipitará a chuva.
De acordo com cada geometria de telhado nós teremos uma área de de contribuição. Vou deixar aqui abaixo a tabela da norma para o cálculo da área de contribuição e também o cálculo para os principais tipos de cobertura.
5.1.2.1. Cobertura em laje
Quando o projeto possuir cobertura somente com laje maciça (sem telhamento), o cálculo da área de contribuição é mais tranquilo, pois, a própria área da laje será a área de contribuição.
A forma como irá ser considerada a área de contribuição depende de como e onde estamos inserindo os ralos ou tubos de queda de águas pluviais.
Durante a distribuição em seu projeto, sempre analise onde a água “cairá” em sua cobertura, a região onde a chuva está caindo e para qual tubo/ralo esse escoamento irá.
Com 2 RALOS
No intuito facilitar o entendimento, separei uma situação onde serão locados dois ralos em uma laje. Ao locar esses ralos conseguimos identificar qual é a área de contribuição para cada ralo. É importante, se possível, fazer uma divisão do telhado indicando as inclinações que terão essa laje para direcionar a água da chuva para os ralos.
Como os ralos foram locados de maneira equidistantes, a área de contruibção para os dois serão a mesma:
Acont.= 3 x 14 => 42 m²
Logo, cada ralo terá uma área de contribuição de 42m²
5.1.2.2. Cobertura inclinada
A cobertura inclinada é o tipo de cobertura mais utilizada nos projetos. Aqui o cuidado que é necessário tomar é que a cobertura inclinada tem uma área de contribuição maior a laje.
Com 4 tubos de queda.
Para ilustrar essa situação, separei uma cobertura com duas águas e duas calhas, em cada calha projetamos um tubo de descida.
Pela distribuição deste exemplo conseguimos dividir todas as áreas de contribuição para cada descida de maneira igual.
Calcularemos a área de contribuição, precisaremos aplicar a fórmula que está na imagem abaixo.
Para aplicar a fórmula temos a icógnita “a” e “b”. Os valores adotados para este exemplo serão a = 3,0 e b= 7,0. Para a icógnita h, vamos considerar o valor de 0,6m (60cm).
Aplicando os valores na fórmula, temos:
Acontr.=(a + h/2) . b
Acontr. = (3 + 0,6/2) . 7
Acontr. = 3,3 . 7 = 23,1 m²
5.1.3. 3º PASSO: VAZÃO DE PROJETO
Com a área de contribuição encontrada e a itensidade pluviométrica determinada, nós vamos encontrar a VAZÃO DE PROJETO / VAZÃO DE CONTRIBUIÇÃO dessa nossa cobertura.
A vazão de projeto deve ser calculada pela fórmula:
Onde:
Q= Vazão de projeto em L/min;
i= intensidade pluviométrica, em mm/h;
A= área de contribuição, em m².
Ex.: Vamos encontrar a vazão de projeto para uma cobertura de 100m² que terá apenas um tubo de descida, localizado na cidade de AVARÉ/SP.
Consultando a tabela da cidade de AVARÉ, temos que a intensidade pluviométrica é de 170mm/h.
Para encontrar a vazão, basta multiplicar a área de contribuição da cobertura pela intensidade pluviométrica.
Devemos nos atentar às unidades de medidas das variáveis. Para facilitar esse cálculo, organizei a fórmula abaixo já trabalhando na conversão para resultar em uma vazão em L/min.
Q.projeto = ( I . A ) / 60
Q.projeto = (170 x 100) / 60
Q.projeto = 283,34 L/min.
5.1.4. 4º PASSO: VAZÃO DA CALHA
Já com vazão de projeto encontrada, vamos agora definir qual geometria será adotada para a calha e posteriormente fazer o dimensionamento da calha pluvial.
O dimensionamento geral de calha é feito pela equação de Manning-Strickler.
Onde:
Q= Vazão da calha (L/min);
K= 60.000 (conversão de m³/s para L/min);
S= área da seção molhada (m²);
n= coeficiente de rugosidade;
Rh= raio hidráulico (m);
i= declividade da calha (m/m).
Para encontrarmos o raio hidráulico utilizamos a seguinte equação:
Onde:
Rh= raio hidráulico (m);
S= área da seção molhada (m²);
P= perímetro molhado (m).
FÓRMULA CALHA RETANGULAR:
Ao trabalharmos a equação de Manning, substituindo as variáveis referente a área e perímetro para área e perímetro de uma seção retangular de lado “a” e lado “b”, temos:
Onde:
Q= Vazão na calha (L/min);
K= 60000= fator de conversão de m³/s para L/min;
i= Declividade da calha (m/m);
n= Coeficiente de rugosidade;
b= Base da calha (m);
h= Altura da calha (m).
FÓRMULA CALHA CIRCULAR:
Ao trabalharmos a equação de Manning, substituindo as variáveis referente a área e comprimento de arco referente a um semi-circulo, temos:
Onde:
Q= Vazão na calha (L/min);
i= Declividade da calha (m/m);
n= Coeficiente de rugosidade;
D= Diâmetro do semi-circulo (m) .
5.1.5. 5º PASSO: COEFICIENTE MARJORATIVO
Para cobertura que tenham uma calha com mudança de direção, nesses casos, devemos majorar a vazão de projeto.
De acordo com a NBR 10844:89 (item 5.5.6), em calhas de beiral ou calhas pluvial de platibanda, quando a saída estiver a menos de 4 metros de uma mudança de direção, devemos multiplicar a vazão calculada por um coeficiente de majoração/segurança.
5.1.6. 6º PASSO: COMPARATIVO
Nessa etapa, analisamos se a vazão da calha adotada é maior que a vazão de projeto, isso quer dizer que: A calha suporta uma vazão maior do que a que realmente acontecerá.
Caso a vazão da calha seja menor que a vazão de projeto, o projetista devrá alterar os valores da seção da calha (aumentando as medidas) até que a calha suporte uma vazão maior do que a vazão de projeto.
6. TABELA SIMPLIFICADA
Desenvolvemos uma tabela para simplificar o dimensionamento e servir como um comparativo rápido para verificar se todos os nossos cálculos estão coerentes.
Essa tabela também serve para ajudar os colegas que querem obter um resultado rápido (sem tantos cálculos) e de maneira segura.
