Sistemas de Drenagem em Pavimentos

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UNIIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ
FERNANDO DA SILVA CHIMINSKI
MARCOS GRANDE JACOBOVSKI
THIAGO PRETTE KUZNIER
VINICIUS LAZZARETTI
DRENAGEM DE PAVIMENTOS RODOVIÁRIOS
CURITIBA
2007
UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ
FERNANDO DA SILVA CHIMINSKI
MARCOS GRANDE JACOBOVSKI
THIAGO PRETTE KUZNIER
VINICIUS LAZZARETTI
DRENAGEM DE PAVIMENTOS RODOVIÁRIOS
CURITIBA
2007
RESUMO
O presente trabalho sintetiza os diversos dispositivos disponíveis em se tratando de processos de drenagem para a proteção dos pavimentos em rodovias.
Devido o grande poder das águas pluviais causarem sérios danos aos pavimentos, algumas técnicas devem ser devidamente utilizadas para uma melhora significativa na conservação das rodovias e consequentemente maior segurança aos usuários dessas vias.
A necessidade de diferentes aplicações para o processo de drenagem engloba muitas variáveis como a geometria da estrada, precipitação das chuvas, localização do lençol freático, entre outras, o que de fato carece um elevado grau de conhecimento do responsável pelas obras na área de drenagem para assim escolher o método mais viável em cada situação.
3.5 até 3.10.2 (incluindo)
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO.........................................................................................................5
2 TRANSPOSIÇÃO DE TALVEGUES...................................................................... 6
2.1 BUEIROS.............................................................................................................6
2.2 PONTILHÕES......................................................................................................7
2.3 PONTES...............................................................................................................7
3 DRENAGEM SUPERFICIAL....................................................................................7
3.1 VALETAS DE PROTEÇÃO DE CORTE...............................................................8
3.2 VALETAS DE PROTEÇÃO DE ATERRO............................................................8
3.3 SARJETAS DE CORTE.......................................................................................9
3.4 SARJETAS DE ATERRO.....................................................................................9
3.5 VALETA DO CANTEIRO CENTRAL..................................................................10
3.6 DECIDAS D’ÁGUA.............................................................................................10
3.7 SAÍDAS DE ÁGUA.............................................................................................10
3.8 CAIXAS COLETORAS.......................................................................................11
3.9 BUEIROS DE GREIDE.......................................................................................12
3.10 DISSIPADORES DE ENERGIA........................................................................12
3.10.1 Dissipadores localizados...............................................................................12
3.10.2 Dissipadores contínuos.................................................................................12
3.11 ESCALONAMENTO DE TALUDES.................................................................13
3.12 CORTA-RIOS...................................................................................................13
4 DRENAGEM DO PAVIMENTO..............................................................................13
 CAMADA DRENANTE........................................................................................13
 DRENOS RASOS LONGITUDINAIS..................................................................14
 DRENOS LATERAIS DE BASE..........................................................................14
 DRENOS TRANSVERSAIS................................................................................14
5 DRENAGEM SUBTERRÂNEA OU PROFUNDA...................................................15
5.1 DRENOS PROFUNDOS....................................................................................15
5.2 DRENOS EM ESPINHA DE PEIXE...................................................................15
5.3 COLCHÃO DRENANTE.....................................................................................16
5.4 VALETÕES LATERAIS......................................................................................16
5.5 DRENOS VERTICAIS........................................................................................16
6 CONCLUSÃO.........................................................................................................17
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS..........................................................................18
 
INTRODUÇÃO
Em rodovias temos o problema de precipitação, condução através de talvegues, infiltrações e os lençóis freáticos q podem vir a trazer problemas pelo fenômeno da capilaridade formando a “franja capilar”, então foram desenvolvidas várias técnicas para resolver esses problemas. Pois a má drenagem dessa água pode acarretar vários danos ao pavimento como a deterioração do pavimento, e segundo Marcos Dutra de Carvalho, especialista em pavimentos, da ABCP, a exposição contínua a umidade tem como conseqüências a perda de rigidez das camadas de fundação com a saturação e a degradação da qualidade dos materiais, causadas pela interação da umidade, junto com isso outros defeitos como o trincamento do pavimento e o aumento da irregularidade longitudinal com o tempo.
Dentre essas técnicas podemos dividi-las em quatro grandes grupos, drenagem de talvegues, drenagem superficial, drenagem do pavimento e drenagem subterrânea ou profunda.
Nesse trabalho temos o objetivo abordar os tipos de drenagem de rodovias a fim de otimizar o escoamento e transição das águas pelo mesmo, evitando danos à via, aumentando a durabilidade dos pavimentos e a segurança dos usuários.
Procuraremos também definir, explicar e esclarecer como a drenagem é feita, porque é feita, e tentar exemplificar. Vamos abordar todos os grupos citados a cima, e esclarecer suas finalidades.
2 TRANSPOSIÇÃO DE TALVEGUES
As águas que escoam por talvegues, os quais atravessam a rodovia, devem ser transpostas sem comprometer a estrutura do pavimento. Isso pode ser feito com a locação de uma ou mais linhas de bueiros sob os aterros e construção de pontilhões ou pontes transpondo os cursos d'água.
2.1 Bueiros
Os bueiros permitem a passagem das águas, cruzando as estradas. Eles são compostos de bocas e corpo. Corpo é a parte localizada abaixo de cortes e aterros. As bocas constituem os dispositivos de admissão e lançamento, a montante e a jusante. No caso de o nível da entrada d'água na boca de montante estar situado abaixo da superfície do terreno natural, a referida boca deverá ser substituída por uma caixa coletora.
Os bueiros podem possuir várias formas, dentre elas tubulares (seção circular) e celulares (seção retangular) entre as principais, podendo haver também perfis especiais (elipses e ovóides).
Os bueiros são definidos quanto ao número de linhas, sendo simples, duplo e triplo, com uma, duas ou três linhas, respectivamente.
Esses perfis podem ser confeccionados em concreto simples, concreto armado, chapa metálica corrugada ou polietileno de alta densidade (PEAD), além do plástico reforçado de fibra de vidro (PRFV).
Pode-se classificar os bueiros quanto à esconsidade. Segundo o Manual de Drenagem de Rodovias (2006), a esconsidade é definida pelo ângulo formado entre o eixo longitudinal do bueiro e a normal ao eixo longitudinal da rodovia.
Os bueiros podem ser normais, quando o eixo do bueiro coincidir com a normal ao eixo da rodovia, ou esconsos, quando o eixo longitudinal do bueiro fizer um ângulo diferente de zero com a normal ao eixo da rodovia.
Os bueiros devem estar sob os aterros, para a transposiçãodos talvegues, nas bocas dos cortes, para evitar erosão, e nos cortes, se o volume de água for grande e superar a capacidade das sarjetas.
2.2 Pontilhões
Quando para a transposição de talvegues não é possível a construção de bueiros, utilizam-se pontilhões. Os pontilhões são como pontes em dimensões menores (vãos de até dez metros).
2.3 Pontes
As pontes são obras de artes especiais, cuja principal função é transpor os cursos d’água de talvegues que não podem ser transpostos com bueiros ou pontilhões. Pela importância, grande porte e complexidade, as pontes exigem dimensionamentos mais acurados, levando em conta os custos, a vida útil e principalmente a segurança para as vidas humanas que utilizarão a via.
3 DRENAGEM SUPERFICIAL
A drenagem superficial é a parte que deve promover um deságüe seguro das águas que incidem diretamente sobre o corpo estradal, garantindo a segurança e estabilidade da via.
São utilizados vários sistemas e dispositivos de drenagem, os quais estão enunciados a seguir, que serão explanados separadamente.
– Valetas de proteção de corte;
– Valetas de proteção de aterro;
– Sarjetas de corte;
– Sarjetas de aterro;
– Sarjeta de canteiro central;
– Descidas d'água;
– Saídas d'água;
– Caixas coletoras;
– Bueiros de greide;
– Dissipadores de energia;
– Escalonamento de taludes;
– Corta-rios.
3.1 Valetas de Proteção de Corte
As valetas de proteção de cortes interceptam as águas que escoam à montante do talude de corte, evitando que elas saturem o solo e desencadeiem a ruptura do talude, o que geraria danos à rodovia ou até acidentes. O Manual de Drenagem de Rodovias (2006) relata que as valetas devem ser construídas paralelas às cristas dos cortes, a uma distância entre 2,0 a 3,0 metros. O material resultante da escavação deve ser colocado entre a valeta e a crista do corte e apiloado manualmente. 
As valetas de proteção de cortes podem possuir seções trapezoidais, retangulares ou triangulares. As triangulares não são recomendadas para grandes vazões, pois cria um plano preferencial de escoamento da água (favorecem a erosão do solo), as retangulares são adotadas no caso de cortes em rocha, por facilidade de execução e as trapezoidais têm maior eficiência hidráulica.
O revestimento da valeta depende da velocidade do escoamento e do tipo do solo natural. É sempre aconselhável revestir as valetas, principalmente em terrenos permeáveis, que possam facilitar a infiltração da água e causar instabilidade nos taludes. Os revestimentos podem ser de concreto, alvenaria de tijolo ou pedra, pedra arrumada ou vegetação.
3.2 Valetas de Proteção de Aterro
As valetas de proteção de aterros interceptam as águas que escoam nas partes superiores dos aterros, impedindo-as de atingir o pé do talude de aterro, evitando a erosão do solo, além de conter o águas provenientes das sarjetas e valetas de corte, conduzindo-as para algum dispositivo de transposição de talvegues. De acordo com o Manual de Drenagem de Rodovias (2006), as valetas de proteção de aterro deverão estar localizadas, aproximadamente paralelas ao pé do talude de aterro a uma distância entre 2,0 e 3,0 metros. O material resultante da escavação deve ser colocado entre a valeta e o pé do talude de aterro, apiloado manualmente com o objetivo de suavizar a interseção das superfícies do talude e do terreno natural. As seções adotadas podem ser trapezoidais ou retangulares.
O revestimento da valeta de proteção de aterro, assim como as de proteção de corte, deverá ser escolhido de acordo com a velocidade do escoamento, tipo do solo ou alguma outra conveniência estética.
Os revestimentos podem ser em concreto, alvenaria de tijolo ou pedra, pedra arrumada ou vegetação.
3.3 Sarjetas de Corte
A sarjeta de corte conduz longitudinalmente as águas que precipitam sobre os taludes de corte e a plataforma da rodovia, levando-as até uma caixa coletora ou algum outro deságüe seguro. As sarjetas são essenciais em todos os cortes, localizadas à margem dos acostamentos.
As sarjetas de corte podem ter seção triangular, que tem como principal importância a redução de riscos de acidente, trapezoidal, para grandes vazões, e retangular, para terrenos rochosos, devido a facilidade na execução.
As sarjetas podem ser revestidas em concreto, alvenaria de tijolo, alvenaria de pedra argamassada, pedra arrumada revestida, pedra arrumada ou simples revestimento vegetal, que tem alto custo de conservação.
3.4 Sarjetas de Aterro
As sarjetas de aterro são semelhantes às de corte. Localizadas nas bordas dos acostamentos, impedem a erosão do talude de aterro, captando as águas precipitadas sobre o pavimento e conduzindo-as até as descidas de água ou algum outro local seguro.
A seção transversal pode ser triangular, trapezoidal ou retangular, sempre analisando a viabilidade e segurança, conforme discutido nos itens anteriores.
Um tipo de sarjeta de aterro muito utilizada atualmente, é quando se cria uma espécie de seção triangular entre o desnível do pavimento e o meio fio, formando o meio-fio-sarjeta.
Os dispositivos podem ser em concreto, CBUQ, solo betume, solo cimento ou solo.
3.5 Valeta do Canteiro Central
Os canteiros centrais são divisores de pistas muito utilizados nas rodovias em pista dupla. Esses canteiros quando côncavos necessitam desta valeta, que tem como objetivo conduzir longitudinalmente as águas que incidem sobre ela, devido à precipitação sobre a pista e sobre o próprio canteiro. Essas águas são lançadas nas caixas coletoras ou bueiros de greide.
As seções transversais são geralmente triangulares, podendo também ser usado seções semicirculares, meia cana. Outros tipos de seções são usados apenas para casos especiais ou por insuficiência hidráulica.
Quanto ao revestimento, pode ser empregado qualquer tipo, como citado anteriormente, dependendo da necessidade, vazão, custo ou razões estéticas. Aconselha-se sempre o uso de algum tipo de revestimento.
3.6 Decidas d’água
As descidas d'água são os dispositivos que transpõem as inclinações do terreno, principalmente nos taludes de corte e aterro, tendo como objetivo conduzir as águas captadas por outros dispositivos de drenagem. As descidas de água são colocadas quando as valetas e sarjetas atingem seu comprimento crítico, no caso dos taludes de corte, levam as águas da valeta de proteção de corte até uma caixa coletora ou sarjeta de corte, já no caso dos taludes de aterro, elas conduzem principalmente as águas provenientes das sarjetas de corte ou das saídas de bueiros, visando conduzir o fluxo pelo talude até o terreno natural.
Dependendo da velocidade do escoamento as descidas podem ser em degraus, dissipando um pouco a energia do fluido.
As seções podem ser retangulares, em calha tipo rápido ou em degraus, ou semicirculares, meia cana, construídas em concreto ou em metal. Aconselha-se evitar a construção em módulos, que podem acarretar desjuntamento das peças.
3.7 Saídas de Água
As saídas d'água ou também denominadas de entradas d'água, são dispositivos de transição que conduzem as águas das sarjetas de aterro para as descidas d'água. Elas localizam-se junto aos acostamentos, na borda da plataforma, ou em locais próprios para sua execução, levando as águas aos pontos baixos junto às pontes, pontilhões e viadutos.
As seções das saídas d’água devem permitir uma rápida captação das águas conduzindo-as às descidas d'água de forma eficiente. A captação pode ser feita com o rebaixamento gradativo da seção.
Quanto ao revestimento, as saídas d'água podem ser de concreto ou com chapas metálicas.
3.8 Caixas Coletoras
As caixas coletoras coletam as águas provenientes das sarjetas, descidas d’água e áreas a montante que se destinam aos bueiros de greide. Uma das características é a possibilidade de inspeção dos condutos que por elas passam, para verificação de funcionalidade e eficiência.
As caixas coletoras podem ser classificadas em coletoras, caixas de inspeção ou caixas de passagem, podendo ser abertas ou tampadas.
As caixas coletoras localizam-senas extremidades dos comprimentos críticos das sarjetas de corte, pontos de passagem de cortes para aterros, nas extremidades das descidas d’água de corte e nos canteiros centrais das rodovias com pista dupla, conduzindo as águas para o bueiro de greide, que garantirá um deságüem seguro.
As caixas de inspeção são colocadas nos locais destinados a vistoriar os condutos e os drenos profundos, possibilitando a verificação do funcionamento e do estado de conservação.
As caixas de passagem ficam nos locais onde houver necessidade de mudanças de dimensão, declividade, direção ou cotas de instalação de um bueiro.
As caixas com tampa podem tê-la removível ou não, dependendo da função. As caixas com tampa fixa são para finalidades coletoras e as removíveis são para inspeção. As caixas com finalidade coletora não necessitam de tampa, mas apenas em locais que não comprometam a segurança do tráfego.
3.9 Bueiros de greide
	Os bueiros de greide são dispositivos que levam as águas captadas pelas caixas coletoras até um deságüe adequado. São semelhantes aos bueiros de transposição de talvegues, só difere da fonte das águas que, nesse caso, provém de outros sistemas de drenagem e não dos cursos d’água dos talvegues. 
3.10 Dissipadores de energia
	Os dissipadores de energia dissipam a energia do fluxo d´água, reduzindo a velocidade, o que diminui as possibilidades de erosão do solo ou até o desgaste do revestimento das sarjetas e valetas, principalmente quando estas são de cobertura vegetal.
	Os dissipadores de energia classificam-se localizados e contínuos.
3.10.1 Dissipadores localizados
	Os dissipadores localizados, também chamados de bacias de amortecimento, têm como principal função evitar o fenômeno da erosão quando a água encontra com o terreno natural. Esses dispositivos dissipam a energia para reduzir a velocidade da água.
	Os dissipadores localizados são instalados no pé das descidas d’água nos aterros, na boca de jusante dos bueiros, na saída das sarjetas de corte e nos pontos de passagem de corte-aterro.
3.10.2 Dissipadores contínuos
	O dissipador contínuo tem a função de reduzir a velocidade do escoamento da água para evitar a erosão dos locais que possam comprometer a estabilidade do pavimento.
	Os dissipadores contínuos são encontrados nas descidas d’água, com degraus, ao longo do aterro, para escoar a água que incide sobre a plataforma, conduzindo-a pelo talude, de forma contínua, não o afetando.
3.11 Escalonamento de taludes
	O escalonamento de taludes tem a função de dissipar a energia do escoamento das águas que incidem sobre os taludes, diminuindo a velocidade das águas à limites aceitáveis e reduzindo a erosão. 
	As banquetas são os níveis do escalonamento e são providas de dispositivos de drenagem como as sarjetas de banqueta.
3.12 Corta-rios
	Os corta-rios são canais de desvio abertos para evitar que um curso d'água existente interfira com a diretriz da rodovia, obrigando a construção de sucessivas obras de transposição de talvegues e para afastar as águas que serpenteiam em torno da diretriz da estrada, colocando em risco a estabilidade dos aterros.
4 DRENAGEM DO PAVIMENTO
As técnicas de drenagem dos pavimentos, que objetivam protegê-lo contra a ação da água, vêm sofrendo grandes melhorias no decorrer dos últimos anos. “De um modo geral, essa drenagem se faz necessária, no Brasil, nas regiões onde anualmente se verifica uma altura pluviométrica maior que 1500 milímetros e nas estradas com um TMD de 500 veículos comerciais.”(DNIT, 2006)
As infiltrações de água podem ocorrer de duas maneiras: provenientes de águas de chuva e vindas de lençóis d’água subterrâneos. Tais processos podem danificar seriamente a estrutura do pavimento se a drenagem não ocorrer.
São quatro o número de técnicas de drenagem utilizadas: camada drenante, drenos rasos longitudinais, drenos laterais de base e drenos transversais. As técnicas citadas serão abordadas a seguir.
4.1 Camada Drenante
Consiste em uma camada de brita, com granulometria apropriada, localizada diretamente abaixo do pavimento e acima da base ou sub-base. A espessura de tal camada varia de acordo com o índice de chuvas da região e a necessidade de drenagem.
FIGURA 1 – Camada Drenante
 Drenos Rasos Longitudinais
Têm por função coletar as águas drenadas da camada e base drenante e levá-las até o local onde essas irão desaguar. O dreno longitudinal possui forma de um pentágono ou então de um retângulo e localiza-se abaixo da camada drenante (FIGURA 1) e deve ter, no mínimo, a mesma condutividade hidráulica da camada acima.
 Drenos Laterais de Base
Possuem a mesma função dos drenos rasos longitudinais, ou seja, coletar a água que foi drenada pela camada drenante, mas aproveitando mais sua capacidade de escoar as águas. Localizam-se entre a borda da camada drenante e a borda livre do acostamento, fazendo com que o material drenado passe a correr junto a base dos acostamentos, até chegar nos drenos laterais e serem levados para desaguar em um local seguro.
 Drenos Transversais
São drenos dispostos transversalmente à pista de rolamento, objetivando drenar as águas que atravessam as camadas do pavimento. Localizam-se em pontos baixos de curvas verticais e em locais onde haja águas acumuladas e que não foram drenadas pelos demais drenos.
5 DRENAGEM SUBTERRÂNEA OU PROFUNDA
A drenagem subterrânea ou profunda tem como objetivo interceptar o fluxo subterrâneo e rebaixar o lençol freático. A solução de projeto de drenagem subterrânea exige segundo o 2º Edição do Manual de Drenagem de Rodovias do DNIT os seguintes tópicos:
a) conhecimento da topografia da área;
b) observações geológicas e pedológicas necessárias, com obtenções de amostras dos solos por meio de sondagens a trado, percussão, rotativa e em certos casos, por abertura de poços por meio de pá e picareta;
c) conhecimento da pluviometria da região, por intermédios dos recursos que oferece a hidrologia. 
Para eliminar esses problemas foram desenvolvidos esses dispositivos:
* Drenos profundos;
* Drenos espinhas de peixe;
* Colchão drenante;
* Drenos horizontais profundos;
* Valetões laterais;
* Drenos verticais de areia.
5.1 Drenos Profundos
Esses drenos são instalados a cerca de 1,5 a 2 metros de profundidade, para interceptar o fluxo de água subterrânea e aliviar o lençol freático. São feitos com matérias filtrantes ( areia, agregados britados), materiais condutores ( tubos) e matérias drenantes (britas, cascalhos grossos lavados). Eles devem ser instalados onde haja o objetivo de interceptar e rebaixar o lençol freático.
5.2 Drenos Em Espinha De Peixe
São drenos normalmente usados em série quando o lençol freático estiver próximo da superfície, e também quando o solo natural não for permeável. Geralmente são de pequena profundidade e por isso usados sem tubos, embora possam ser usados com tubos. Para exemplificar veja essa figura retirando da Edição do Manual de Drenagem de Rodovias do DNIT:
FIGURA 2 – Drenos em espinha de peixe
5.3 Colchão Drenante
O objetivo das camadas drenantes é captar a água de pequena profundidade do corpo estradal que os drenos de espinha de peixo não possam drenar. São usados nos cortes de rocha, nos cortes em que o lençol freático estiver próximo do greide de terraplenagem, na base de aterros onde houver água livre próximo do aterro natural e nos aterros constituídos sobre terrenos impermeáveis. E retirada da água captada pelos colchões drenantes é feita por drenos longitudinais.
5.4 Valetões Laterais
É feito no bordo da rodovia, assim deixando as laterais da rodovia mais confiáveis nas épocas de chuva. Em regiões planas o disposivo pode funcionar tanto como sargeta como dreno profundo ao mesmo tempo.
5.5 Drenos Verticais
Aterros onde existem depósitos de solos moles com pouca condição de permeabilidade como argilas, siltes e turfas, onde nesses casos é necessário soluções difíceis e onerosas, entre essa soluções entra os drenos verticais como os de areia, cartão e fibro-químicos. 
CONCLUSÃONo trabalho foram apresentados diversos tipos de dispositivos que fazem parte da drenagem do pavimento rodoviário. Estes dispositivos devem ser dimensionados adequadamente para garantir a integridade da estrutura do pavimento e a segurança dos usuários.
Os vários sistemas com funções distintas devem interagir harmoniosamente entre si, evitando principalmente a erosão do solo e também uma possível ruptura de taludes, devido à grande quantidade de água que pode incidir no solo.
Devem ser avaliadas as condições financeiras, nos vários tipos de revestimentos para as sarjetas e valetas, o que pode ser de baixo custo de implantação posteriormente poderá gerar grande manutenção.
Também se conclui que o projetista da drenagem dos pavimentos deve interagir com as características naturais do terreno, propondo soluções adequadas para cada tipo de situação, na drenagem superficial, profunda, transposição de talvegues, o que está ligado diretamente com a vida útil da via e a qualidade do pavimento.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
DNIT. Manual de drenagem de rodovias. Ministério dos Transportes. Departamento Nacional de Infra-Estrutura de Transportes. 2006.
http://www1.dnit.gov.br
http://www.drenagem.ufjf.br
http://www.revistatechne.com.br/
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