Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
PROJETO E CONSTRUÇÃO DE ESTRADAS E FERROVIAS OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM > Definir os locais de implantação de drenagem superficial. > Demonstrar o dimensionamento dos elementos de drenagem profunda. > Identificar a importância de barreiras de segurança e sinalização vertical e horizontal. Introdução Para que rodovias e ferrovias sejam seguras para o tráfego de veículos, é necessário que a drenagem das pistas seja realizada adequadamente, pois ela é a principal responsável por evitar o acúmulo de água, que prejudica o desempenho da es- trutura do pavimento e causa redução da capacidade de suporte das camadas do pavimento, erosão e instabilidade de estruturas de corte e de aterro, além de acidentes com veículos em razão de alagamentos. Inicialmente, os estudos hidrológicos para fins rodoviários e ferroviários proporcionam as informações necessárias para a avaliação adequada do regime pluviométrico, visando a esta- Projetos de drenagem e obras complementares para rodovias e ferrovias Larissa Campos Granato Botelho belecer a influência das condições climáticas sobre o terreno, a terraplenagem, a pavimentação e a concepção e dimensionamento das estruturas de drenagem. Em seguida, dentre os diversos sistemas drenantes existentes, devem ser escolhidos e dimensionados os que permitam escoar a água para fora do corpo estradal de forma eficiente. Neste capítulo, você vai conhecer os tipos de sistemas drenantes e exemplos de estruturas que minimizam os efeitos nocivos das águas nas rodovias e ferrovias. Além disso, vai ver como dimensionar os dispositivos de drenagem profunda que rebaixam o nível do lençol freático e aumentam a durabilidade das vias. Por fim, vai estudar a importância das barreiras de segurança e das sinalizações viárias. Drenagem em rodovias e ferrovias A ação da água sobre rodovias e ferrovias é sempre nociva, independentemente da origem, pois pode provocar alagamento, tornando as vias intransitáveis ou as destruindo por efeito da erosão. É necessário, portanto, eliminar a água que atinge o corpo da via criando um projeto adequado de drenagem (Figura 1). A água deve ser captada e conduzida para locais onde não afete a segurança e a durabilidade da via (BRASIL, 2006). Figura 1. Drenagem de rodovia ou ferrovia. Fonte: Adaptada de Silva (2008). Valeta de proteção Talude de corte Talude de aterro Sarjeta pé-de-corte Sarjeta pé-de-corte Sarjeta crista de aterro Revestimento vegetal Dreno transversal de base Valeta proteção de aterro Projetos de drenagem e obras complementares para rodovias e ferrovias2 A drenagem se divide em quatro classificações; veja a seguir. 1. De transposição de talvegues: objetiva transpor as águas que escoam por córregos e que atravessam a rodovia sem comprometer a estrutura do pavimento. 2. Superficial: visa a remover as águas que escoam sobre a superfície da rodovia ou em suas proximidades. 3. Do pavimento: busca retirar as águas infiltradas nas camadas do pavimento. 4. Profunda: procura remover a água contida na massa do terreno subja- cente ou rebaixar o lençol d’água subterrâneo que esteja em nível, de forma que a água possa, por capilaridade, atingir o greide da estrada. Cabe ao engenheiro a utilização adequada dos dispositivos de drenagem ao projetar ou restaurar rodovias e ferrovias, fornecendo o conhecimento indispensável para a escolha de medidas de proteção à estrada contra a ação prejudicial das águas que a atingem. Drenagem de transposição de talvegues No caso da transposição de talvegues, as águas originam-se de uma bacia e, por imperativos hidrológicos e da topografia do terreno, precisam ser atravessadas sem comprometer a estrutura da estrada. Esse objetivo é al- cançado com a introdução de uma ou mais linhas de bueiros sob os aterros ou com a construção de pontilhões ou pontes, transpondo os cursos d’água (BRASIL, 2006). Drenagem superficial A drenagem superficial intercepta e capta, conduzindo ao deságue seguro, a água proveniente das áreas adjacentes e a que precipita sobre o corpo estradal, resguardando sua segurança e estabilidade (BRASIL, 2006). Podem ser do tipo valeta, sarjeta ou dissipadora. Projetos de drenagem e obras complementares para rodovias e ferrovias 3 Valetas As valetas de proteção têm como objetivo evitar que a água que escorre pelo terreno se acumule próxima ao talude, comprometendo sua estabilidade (Figura 2). Devem estar localizadas paralelas às cristas dos cortes, a uma distância de 2 a 3 metros, e paralelas ao pé do talude de aterro, também a uma distância de 2 a 3 metros (BRASIL, 2006). O material resultante da escavação deve ser colocado entre a valeta e a crista do corte e apiloado manualmente. As valetas devem ser revestidas com concreto, alvenaria de tijolo ou pedra, pedra arrumada ou vegetação, evitando que a água infiltre no solo e provoque danos ao talude (ROCHA, 2013). Figura 2. Valetas de forma trapezoidal: (a) de corte e (b) de aterro. Fonte: Adaptada de Brasil (2006). α α l l H B 2,0 < d < 3,0 a ab h b Material apiloado manualmente a b As valetas de forma trapezoidal são mais recomendadas por apre- sentarem maior eficiência hidráulica. Projetos de drenagem e obras complementares para rodovias e ferrovias4 Sarjetas A sarjeta (Figura 3) capta a água que se precipita sobre a plataforma e os taludes e a conduz, longitudinalmente à rodovia, até o ponto de transição entre o corte e o aterro, permitindo a saída lateral para o terreno natural, para a valeta ou para a caixa coletora de um bueiro de greide. As sarjetas devem estar localizadas entre o talude e o acostamento e ser revestidas de concreto, alvenaria de tijolo, alvenaria de pedra argamassada, pedra arrumada revestida, pedra arrumada ou revestimento vegetal (BRASIL, 2006). Figura 3. Sarjetas com seção triangular: (a) de corte e (b) de aterro. Fonte: Adaptada de Brasil (2006). LT L1L21 1 a a H 4 1% Acostamento Acostamento i% NA Meio-fio sarjeta conjugados Canteiro ou passeio Talude de aterro a b Dissipadores O dissipador (Figuras 4 e 5) tem como objetivo, mediante a dissipação de energia, diminuir a velocidade da água ao longo de seu percurso, de modo a evitar o fenômeno da erosão em locais que comprometam a estabilidade do corpo estradal. Localizam-se nas descidas d´água, na forma de degraus, e ao longo do aterro, para que a água precipitada sobre a plataforma seja conduzida pelo talude sem criar caminhos preferenciais (BRASIL, 2006). Projetos de drenagem e obras complementares para rodovias e ferrovias 5 Figura 4. Escada de dissipação de água. Fonte: Brasil (2006, documento on-line). Figura 5. Corte de uma escada de dissipação de água. Fonte: Pereira et al. (2009, documento on-line). Valeta de proteção Corte longitudinal Canal de condução Caixa coletora Drenagem do pavimento O objetivo desse tipo de drenagem é proteger o pavimento das águas que possam danificá-lo. Tais águas, em geral, são de duas procedências: infiltrações das chuvas e lençóis d’água subterrâneos. Os dispositivos usados são a base drenante e os drenos (BRASIL, 2006). Projetos de drenagem e obras complementares para rodovias e ferrovias6 Drenagem profunda Parte da água da chuva escorre sobre a superfície do solo e parte se infiltra. De um modo ou de outro, há sempre a necessidade de manter o lençol fre- ático a profundidades de 1,5 a 2,0 m do subleito das rodovias. A solução dos projetos de drenagem subterrânea exige o conhecimento da topografia da área, observações geológicas e pedológicas e conhecimento pluviométrico da região (BRASIL, 2006). Os tipos de dispositivos de drenagem profunda englobam os colchões drenantes e os drenos. Colchões drenantes Consiste em uma camada de material drenante que preenche o rebaixo de greide executado nos cortes em rocha visando a impedir que a água percolada atinja as camadas inferiores do pavimento (PEREIRA et al., 2009). Os colchões drenantes são usados nos cortes em rochas, nos cortes em queo lençol freático está próximo do greide da terraplanagem, na base dos aterros onde houver água livre próxima ao terreno natural e nos aterros constituídos sobre terrenos impermeáveis (BRASIL, 2006). Drenos profundos Os drenos profundos (Figura 6) são instalados, preferencialmente, em profun- didades de 1,5 a 2,0 m e têm como objetivo captar e aliviar o lençol freático. Eles devem ser instalados nos trechos em corte, nos terrenos planos que apresentam lençol freático próximo do subleito e nas áreas eventualmente saturadas próximas ao pé dos taludes. Eles podem ser classificados em drenos contínuos, cujas valas são preenchidas unicamente com material filtrante, e descontínuos. Os drenos descontínuos podem ter suas valas preenchidas com material filtrante, com um material de proteção que envolve o tubo ou com material drenante protegido em toda a altura da vala pelo material fil- trante, com furos nos tubos voltados para cima ou para baixo (BRASIL, 2006). Essa escolha depende das características do terreno e da disponibilidade de materiais na região. Projetos de drenagem e obras complementares para rodovias e ferrovias 7 Figura 6. Exemplos de drenos profundos. Fonte: Brasil (2006, documento on-line). Constituição e dimensionamento de drenos profundos Segundo o Brasil (2006), os drenos variam em função de seus elementos de projeto. Veja a seguir quais são eles. Vala: são abertas manual ou mecanicamente, devem ter no fundo a largura mínima de 50 cm e de boca a largura do fundo mais 10 cm. A altura vai de- pender da profundidade do lençol freático, podendo chegar a 1,50 m ou, no máximo, 2 m. Material filtrante: tem o objetivo de escoar a água sem carrear finos e evitar a colmatação do dreno. Podem ser utilizados materiais naturais, como a areia e agregados britados com granulometrias apropriadas, ou geotêxteis. Material drenante: capta e, ao mesmo tempo, conduz as águas a serem dre- nadas. Ele deve apresentar uma granulometria adequada à vazão escoada. Há casos em que, com o uso de tubos, pode-se utilizar apenas o material drenante, para aumentar o raio hidráulico na interface solo-envelope (material colocado entre o tubo e o solo), direcionando o fluxo da água do solo para o tubo, pois, à medida que se aumenta o dreno, reduz-se a possibilidade de arraste de finos do solo. Podem ser britas, cascalho grosso lavado, entre outros materiais. Tubos: podem ser de concreto, cerâmica, plástico rígido ou flexível corrugado ou metálicos. Os diâmetros dos tubos comerciais variam de 10 a 15 cm. Caso seja necessário, podem ser perfurados tubos de diâmetros maiores. Projetos de drenagem e obras complementares para rodovias e ferrovias8 De acordo com seus elementos, há dois modelos a considerar: os drenos com tubos e os drenos cegos (sem tubos), cuja função é executada pelo material drenante. Os drenos com tubos são constituídos por uma vala onde são instalados os tubos e o material de enchimento, ou envoltório, podendo ser selados ou não. Quando selados, contêm uma camada de material im- permeável (BRASIL, 2006). Cálculo da vazão Considerando a contribuição de um lado do dreno e a extensão de um metro, pela lei de Darcy, tem-se (BRASIL, 2006): Q = K · A · I onde: � Q = vazão no meio poroso (m³/dia); � K = coeficiente de permeabilidade (m/dia); � A = área da seção normal à direção do fluxo (m²); � I = gradiente hidráulico (m/m). Diâmetro do tubo Conhecendo o valor da vazão, é recomendável, para o cálculo do diâmetro do tubo perfurado ou poroso, a fórmula de Scobey (BRASIL, 2006): Q = 0,2113 · c · D0,625 · I0,5 onde: � Q = vazão (m/s); � D = diâmetro (m); � I = declividade do dreno (m/m); � c = coeficiente que depende da rugosidade das paredes internas do tubo. Para os tubos de concreto liso, bem-acabados, assim como os de cerâmica, adota-se c = 132. Projetos de drenagem e obras complementares para rodovias e ferrovias 9 Comprimento crítico Após o cálculo da vazão do dreno, torna-se necessário calcular o comprimento crítico do tubo usado no dreno, ou seja, os pontos em que o tubo atinge a capacidade de serviço calculada (BRASIL, 2006). O comprimento crítico ser obtido por meio da seguinte equação: onde: � L = comprimento crítico (m); � Q = vazão admissível do dreno (m³/s); � q = contribuição que o dreno recebe por metro linear (m³/s/m). Espaçamento entre drenos No uso de drenos longitudinais, é preciso definir o número de linhas necessá- rias para se conseguir a drenagem da área. O DNIT (BRASIL, 2006) recomenda que esse dimensionamento seja feito por meio da igualdade de vazão da água infiltrada com a capacidade drenante dos tubos a serem usados. Ele pode ser realizado a partir da seguinte equação: onde: � E = espaçamento das linhas dos drenos (m); � h = altura do lençol freático acima da linha dos drenos, após sua cons- trução (m); � K = condutividade hidráulica do solo (m/s); � q = contribuição da infiltração por m² de área sujeita à precipitação (m³/s/m²). E é o espaçamento máximo permissível e dá ao projetista a possibilidade de verificar se no projeto há a necessidade de usar duas, três ou mais linhas de drenos, com distâncias inferiores a E (BRASIL, 2006). Projetos de drenagem e obras complementares para rodovias e ferrovias10 Obras complementares nas vias No planejamento e projeto de rodovias e ferrovias seguras, a primeira de- cisão é o nível de serviço a considerar. A segunda decisão é a seleção dos critérios de projeto. Para muitos elementos do projeto, há um intervalo de valores a serem adotados, variando entre níveis mínimos e máximos. Não se deve optar sempre pelos padrões mínimos, pois, embora os padrões mais altos tenham maior custo inicial, eles podem resultar em vantagens no longo prazo (BRASIL, 2010). Defensas e barreiras As defensas e barreiras (Figura 7) são empregadas quando o impacto do veículo contra elas tem consequências menos graves que a ausência delas ocasionaria. São empregadas em condições em que haja probabilidade de um veículo desgovernado cruzar o canteiro central e se chocar com outro veículo no sentido oposto, chocar-se com um obstáculo fixo próximo à pista (como postes, guarda-corpos e pilares), sair da pista e rolar o talude de um aterro íngreme por causa de curvas acentuadas ou, ainda, se as condições no pé do talude de aterro forem adversas (muro de arrimo, rio, rochas, abismo). Outros casos frequentes de emprego são os de proximidades de pilares, protuberâncias rochosas e eventual redução da largura do acostamento antes de obras de arte de grande vulto ou dispositivos de drenagem (BRASIL, 1999). Figura 7. Exemplo de defensa metálica Fonte: pixel2013/Pixabay.com. Projetos de drenagem e obras complementares para rodovias e ferrovias 11 Faixas de aceleração e desaceleração As faixas de aceleração e desaceleração (Figura 8) são faixas de trânsito projetadas exclusivamente para que a entrada e saída de veículos, em uma via principal, possa ser feita de modo seguro e satisfatório. Enquanto a faixa de aceleração possibilita que o usuário que está entrando em uma via prin- cipal aumente a sua velocidade até um valor que se aproxima da velocidade diretriz nessa via, a faixa de desaceleração possibilita ao usuário que está saindo reduzir sua velocidade de acordo com as restrições do alinhamento do ramo e de acordo com a velocidade da curva de saída, sem prejudicar o tráfego de passagem da via principal (PIMENTA; OLIVEIRA, 2004). Figura 8. Exemplo de faixas de aceleração e desaceleração. Fonte: Kelly Lacy/Pexels.com. Sinalização vertical As sinalizações verticais têm a função de transmitir aos motoristas informações adequadas quando são necessárias: cuidados por motivo de segurança, infor- mações quanto aos destinos a seguir e faixas de tráfego a utilizar. O projetista deve esquematizar a sinalização por placas, considerando as distâncias de visibilidade necessárias, as dimensões de faixas de mudança de velocidade, Projetos de drenagem e obras complementarespara rodovias e ferrovias12 os eventuais pontos perigosos etc. A sinalização deve ser consistente, bem visível, de significado claro e sem ambiguidades, para orientar os motoristas que não estejam familiarizados com a rodovia (BRASIL, 2010). Certas sinalizações são localizadas em posição elevada sobre a pista, para que possam ser vistas por todo o tráfego. Como as estruturas de suporte desses sinais são de base fixa e indeslocáveis, elas devem ser colocadas em locais protegidos, na maior extensão possível. Essa proteção pode ser feita, por exemplo, por defensas e barreiras. Essas sinalizações não devem estar em locais passíveis de colisões. Sinalizações laterais de grandes dimensões são usualmente suportadas por dois ou mais postes metálicos. Se não forem protegidos adequadamente por atenuadores de impactos ou barreiras, eles devem ser projetados para serem facilmente derrubados (BRASIL, 2010). Delineadores Os delineadores (Figura 9) são placas posicionadas lateralmente à via para indicar precisamente a sua borda aos usuários, principalmente em situações que envolvem risco de acidentes. Devem ser aplicados nas curvas acentua- das, nas transições com diminuição de largura de pista, particularmente nas aproximações de obras de arte especiais, e em pontos onde o alinhamento pode ser considerado confuso (BRASIL, 2010). Figura 9. Exemplo de delineadores. Fonte: DEER/MG... (2019, documento on-line). Projetos de drenagem e obras complementares para rodovias e ferrovias 13 Balizadores Os balizadores (Figura 10) são dispositivos posicionados lateralmente à via, dotados de unidades refletoras, com o objetivo de propiciar ao condutor melhor percepção das mudanças no alinhamento. São muito importantes em trajetos noturnos ou com má visibilidade causada por condições adversas de tempo e na canalização de situações de emergência, de curta duração e obras móveis ou de longa duração, dispondo-os de modo a indicar o fluxo de veículos (BRASIL, 2010). Figura 10. Exemplo de balizadores. Fonte: BR 101... (2013, documento on-line). Sinalização horizontal A sinalização horizontal é tudo o que é feito diretamente no pavimento das vias. São os sinais pintados nas pistas na forma de linhas, marcações, sím- bolos e legendas. O objetivo dos sinais horizontais de trânsito é organizar o fluxo dos veículos e pedestres por meio de uma linguagem que define o espaço correto de cada um e em cada momento durante a circulação por Projetos de drenagem e obras complementares para rodovias e ferrovias14 uma via. Além disso, esses sinais também objetivam orientar e controlar as situações que exigem deslocamentos imprevistos (causados por obras na pista, por exemplo) ou especiais (se o relevo da pista não permite usar o traçado original, por exemplo). Marcas no pavimento A pintura no pavimento, como linhas de borda de faixas de tráfego, canalizado- ras em interconexões e acessos, símbolos ou palavras, fornecem importantes informações aos motoristas. A pintura define as faixas de tráfego em um mesmo sentido, informa aos motoristas restrições das faixas e transmite certas advertências e regulamentações que, de outro modo, não seriam cla- ramente compreendidas. São particularmente importantes à noite e durante severas condições de tempo e por isso devem ser refletoras (BRASIL, 2010). Tachões Os tachões (Figura 11) são especialmente úteis ao delinear as vias à noite e sob chuva intensa, pois tornam mais visíveis as pinturas normalmente utilizadas. São recomendados para uso em vias expressas sempre que não representarem custo excessivo (BRASIL, 2010). Figura 11. Exemplo de tachão. Fonte: Bruno Thethe/Pexels.com. Projetos de drenagem e obras complementares para rodovias e ferrovias 15 Referências BR 101: balizadores para diminuir mortes. Folha1, 11 jan. 2013. Disponível em: http:// www.folha1.com.br/_conteudo/2013/01/geral/633434-br-101-balizadores-para-diminuir- -mortes.html. Acesso em: 14 maio 2021. BRASIL. Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes. Manual de projeto e práticas operacionais para segurança nas rodovias. Rio de Janeiro: DNIT, 2010. (Publi- cação IPR, 741). Disponível em: https://www.gov.br/dnit/pt-br/assuntos/planejamento- -e-pesquisa/ipr/coletanea-de-manuais/vigentes/741_manual_projeto_praticas_ope- racionais.pdf. Acesso em: 14 maio 2021. BRASIL. Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes. Manual de drenagem de rodovias. Rio de Janeiro: DNIT, 2006. (Publicação IPR, 724). Disponível em: http://www1. dnit.gov.br/arquivos_internet/ipr/ipr_new/manuais/manual_drenagem_rodovias.pdf. Acesso em: 14 maio 2021. BRASIL. Departamento Nacional de Estradas de Rodagem. Manual de projeto geométrico de rodovias rurais. Rio de Janeiro: DNER, 1999. (Publicação IPR, 706). Disponível em: https://lief.if.ufrgs.br/pub/cref/pe_Goulart/Material_de_Apoio/Artigos%20Extras/ Manual%20Projeto%20Geometrico%20-%20DNER.pdf. Acesso em: 14 maio 2021. DEER/MG instala 450 delineadores em pontes da região de Uberaba. In: AGÊNCIA Minas. Minas Gerais: [s. n.], 2019. Disponível em: http://www.agenciaminas.mg.gov.br/noticia/ deer-mg-instala-450-delineadores-em-pontes-da-regiao-de-uberaba. Acesso em: 14 maio 2021. PEREIRA, D. M. et al. Dispositivos de drenagem para obras rodoviárias. Paraná: Univer- sidade Federal do Paraná, 2009. Disponível em: https://docplayer.com.br/21362535- -Dispositivos-de-drenagem-para-obras-rodoviarias.html. Acesso em: 14 maio 2021. PIMENTA, C. R. T.; OLIVEIRA, M. P. Projeto geométrico de rodovias. São Carlos: RiMa, 2004. 198p. ROCHA, D. D. Avaliação do projeto de drenagem de transposição de talvegues da rodovia municipal que interliga a rodovia MG-457 ao município de Passa Vinte/Minas Gerais. 2013. Monografia (Graduação em Engenharia Civil) — Universidade Federal de Juiz de Fora, Juiz de Fora, 2013. Disponível em: https://www.ufjf.br/engenhariacivil/files/2012/10/ TFC-Diego-Daibert-Final.pdf. Acesso em: 14 maio 2021. SILVA, P. F. A. Manual de patologia e manutenção de pavimentos. 2. ed. São Paulo: Pini, 2008. Leitura recomendada DEFLOR. Minas Gerais: Deflor, 2021. Disponível em: http://deflor.com.br/drenagem/. Acesso em: 14 maio 2021. Os links para sites da web fornecidos neste capítulo foram todos testados, e seu funcionamento foi comprovado no momento da publicação do material. No entanto, a rede é extremamente dinâmica; suas páginas estão constantemente mudando de local e conteúdo. Assim, os editores declaram não ter qualquer responsabilidade sobre qualidade, precisão ou integralidade das informações referidas em tais links. Projetos de drenagem e obras complementares para rodovias e ferrovias16
Compartilhar