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PROF: THIAGO DE JESUS SOUZA UNIVERSIDADE FEDERAL RUAL DO SEMI-ÁRIDO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIAS - CARAÚBAS ESTRADAS I Drenagem superficial A drenagem superficial de uma rodovia tem como objetivo interceptar e captar, conduzindo ao deságue seguro, as águas provenientes de suas áreas adjacentes e aquelas que se precipitam sobre o corpo estradal, resguardando sua segurança e estabilidade. Dispositivos de Interceptação e Condução de Águas Pluviais Valetas de proteção de corte Valetas de proteção de aterro Sarjetas de corte Sarjetas de aterro Sarjeta de canteiro central Dispositivos de Transição e Transferência Vertical Descidas d’água Saídas d’água INTRODUÇÃO INTRODUÇÃO Dispositivos de Coleta e Travessia Caixas coletoras Bueiros de greide Dispositivos de Dissipação e Estabilização Dissipadores de energia Escalonamento de taludes Corta-rios. Drenagem de muros de arrimo. As valetas de proteção de cortes têm como objetivo interceptar as águas que escorrem pelo terreno natural a montante, impedindo-as de atingir o talude de corte. As valetas de proteção serão construídas em todos os trechos em corte onde o escoamento superficial proveniente dos terrenos adjacentes possa atingir o talude, comprometendo a estabilidade do corpo estradal. Deverão ser localizadas proximamente 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 VALETAS DE PROTEÇÃO DE CORTE DRENAGEM PLUVIAL As valetas de proteção de cortes podem ser trapezoidais, retangulares ou triangulares VALETAS DE PROTEÇÃO DE CORTE DRENAGEM PLUVIAL OBS: Na escolha do tipo de seção deve-se observar que as seções triangulares criam plano preferencial de escoamento d'água, por isso são pouco recomendadas para grandes vazões. Por motivo de facilidade de execução, a seção a adotar nos cortes em rocha deverá ser retangular. As valetas com forma trapezoidal são mais recomendáveis por apresentarem maior eficiência hidráulica. O revestimento das valetas de corte deve ser escolhido conforme a velocidade do escoamento e o tipo de solo, sendo sempre recomendável e obrigatório em terrenos permeáveis para evitar infiltrações que comprometam a estabilidade dos taludes. As valetas triangulares exigem atenção especial devido à maior tendência à erosão e infiltração. VALETAS DE PROTEÇÃO DE CORTE DRENAGEM PLUVIAL Os materiais mais indicados para revestimento são: Concreto; Alvenaria de tijolo ou pedra; Pedra arrumada; Vegetação. O concreto deve ter espessura mínima de 8 cm e resistência de 15 MPa aos 28 dias, enquanto a pedra arrumada deve ser rejuntada com argamassa no traço 1:4. O processo executivo deve seguir as especificações da DNIT 018/2004 (Drenagem – Sarjetas e valetas – Especificação de serviço). VALETAS DE PROTEÇÃO DE CORTE DRENAGEM PLUVIAL As valetas de proteção de aterros têm como objetivo interceptar as águas que escoam pelo terreno a montante, impedindo-as de atingir o pé do talude de aterro. Além disso, têm a finalidade de receber as águas das sarjetas e valetas de corte, conduzindo -as com segurança ao dispositivo de transposição de talvegues. As valetas de proteção de aterro deverão estar localizadas, aproximadamente paralelas ao pé do talude de aterro a uma distancia 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. VALETAS DE PROTEÇÃO DE ATERRO DRENAGEM PLUVIAL As valetas de proteção de aterro deverão estar localizadas, aproximadamente paralelas ao pé do talude de aterro a uma distancia 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. VALETAS DE PROTEÇÃO DE ATERRO DRENAGEM PLUVIAL O revestimento da valeta de proteção de aterro deverá ser escolhido de acordo com a velocidade do escoamento, natureza do solo e fatores de ordem econômica e estética. Os tipos de revestimento mais recomendados são: Concreto; Alvenaria de tijolo ou pedra; Pedra arrumada; Vegetação. Quanto às especificações e processos construtivos, deverão ser observadas as recomendações para valetas de proteção de corte. VALETAS DE PROTEÇÃO DE ATERRO DRENAGEM PLUVIAL A sarjeta de corte tem como objetivo captar as águas que se precipitam sobre a plataforma e taludes de corte e conduzi-las, longitudinalmente à rodovia, até o ponto de transição entre o corte e o aterro, de forma a permitir a saída lateral para o terreno natural ou para a valeta de aterro, ou então, para a caixa coletora de um bueiro de greide. As sarjetas devem localizar-se em todos os cortes, sendo construídas à margem dos acostamentos, terminando em pontos de saída convenientes (pontos de passagem de corte para aterro ou caixas coletoras). SARJETAS DE CORTE DRENAGEM PLUVIAL As sarjetas de corte podem ter diversos tipos de seção, dependendo da capacidade de vazão necessária. Sarjeta triangular A sarjeta triangular é um tipo bem aceito, pois, além de apresentar uma razoável capacidade de vazão, conta a seu favor com o importante fato da redução dos riscos de acidentes. A sarjeta deve ter do lado do acostamento a declividade de 25% ou seja 1:4, e do lado do talude a declividade deste. A distância entre a borda do acostamento e o fundo da sarjeta (L1) deve variar entre 1,0 e 2,0 metros, conforme a vazão necessária. Aumentar L1, mantendo as declividades, também aumenta L2, H e LT, elevando a capacidade hidráulica da sarjeta. SARJETAS DE CORTE DRENAGEM PLUVIAL OBS: Se, mesmo com L1 igual a 2,0 m, a seção for insuficiente, deve-se adotar uma seção trapezoidal ou retangular com dimensões adequadas à vazão de projeto. Sarjeta trapezoidal Quando a sarjeta triangular de máximas dimensões permitidas for insuficiente para atender à descarga de projeto, deve-se adotar a sarjeta de seção trapezoidal seguindo as seguintes recomendações.. A sarjeta é dotada de uma barreira tipo meio-fio, com a finalidade de proteger os veículos desgovernados que tendam a cair na mesma. O meio fio barreira deverá ter aberturas calculadas, em espaçamento conveniente de modo a permitir a entrada d'água proveniente da pista. SARJETAS DE CORTE DRENAGEM PLUVIAL Sarjeta trapezoidal com capa Quando a seção triangular não atender à vazão para a descarga de projeto, ou em caso de cortes em rocha pela facilidade de execução, pode-se optar pela sarjeta retangular. Neste caso tem-se a vantagem de poder variar sua profundidade ao longo do percurso, proporcionando uma declividade mais acentuada que o greide da rodovia, aumentando assim sua capacidade hidráulica. SARJETAS DE CORTE DRENAGEM PLUVIAL Sarjeta trapezoidal com capa Tendo em vista a localização da sarjeta junto ao pé do talude de corte, cuidados especiais quanto à erosão devem ser levados em conta, pois deslizamentos de talude podem provocar paralisações no tráfego e consequentes prejuízos significativos. Os tipos de revestimento mais recomendados são: Concreto; Alvenaria de pedra argamassada; Pedra arrumada revestida; Pedra arrumada; Vegetação. O revestimento vegetal, apesar do excelente desempenho como função estética, tem o inconveniente do alto custo de conservação. Sarjetas de corte sem revestimento devem ser evitadas. SARJETAS DE CORTE DRENAGEM PLUVIAL Cuidados executivos Quando o revestimento for de pedra argamassada, o diâmetro máximo das pedras deve ser de 10 cm, com rejuntamento em argamassa cimento:areia no traço 1:4. Para sarjetas de concreto, exige-se resistência mínima de 15 MPa aos 28 dias, com espessura mínima de 8 cm para seções triangulares e 10 cm para retangulares ou trapezoidais. As sarjetas devem ser moldadas in loco, com formas metálicas ou equivalentes, espaçadas a cada 3 metros.A concretagem deve seguir plano executivo com lançamentos alternados e juntas “secas” nos trechos intermediários. A cada 12 metros devem ser feitas juntas de dilatação com argamassa asfáltica. Quando sobre base granular drenante, deve-se usar material impermeável sob o concreto para evitar infiltrações. Deve-se garantir perfeita união entre a sarjeta e o pavimento do acostamento, prevenindo a entrada de água na junção. SARJETAS DE CORTE DRENAGEM PLUVIAL A sarjeta de aterro tem como objetivo captar as águas precipitadas sobre a plataforma, de modo a impedir que provoquem erosões na borda do acostamento e/ou no talude do aterro, conduzindo-as ao local de deságüe seguro. A indicação da sarjeta de aterro deve fundamentar-se nas seguintes situações: Trechos onde a velocidade das águas provenientes da pista provoque erosão na borda da plataforma; Trechos onde, em conjunto com a terraplenagem, for mais econômica a utilização da sarjeta, aumentando com isso a altura necessária para o primeiro escalonamento de aterro; Interseções, para coletar e conduzir as águas provenientes dos ramos, ilhas, etc. SARJETAS DE ATERRO DRENAGEM PLUVIAL A sarjeta de aterro é instalada na faixa da plataforma ao lado do acostamento, com seção transversal definida conforme os projetos- tipos do DNIT, podendo ser triangular, trapezoidal ou retangular, dependendo da natureza e categoria da rodovia. Por influenciar na segurança do tráfego, seu posicionamento e geometria devem ser cuidadosamente projetados. Um tipo bastante utilizado é o meio-fio-sarjeta conjugados, comum em rodovias federais, estaduais, interseções e áreas urbanas. Em casos específicos, onde se admite alagamento temporário do acostamento, pode-se adotar o meio-fio simples. SARJETAS DE ATERRO DRENAGEM PLUVIAL Os materiais mais indicados para a construção do dispositivo são: Concreto de cimento; Concreto betuminoso; Solo betume; Solo cimento; Solo. A execução das sarjetas de aterro em concreto de cimento deve seguir as mesmas orientações aplicadas às sarjetas de corte. Para sarjetas de concreto betuminoso, utiliza-se preferencialmente o traço do binder ou, na ausência deste, o do revestimento, dispensando estudos específicos, salvo em grandes quantidades. As sarjetas de solo-betume ou solo-cimento devem seguir as especificações do projeto quando essas misturas forem previstas para outros usos. Já as sarjetas de solo são recomendadas apenas em rodovias secundárias, com baixo tráfego ou uso temporário, podendo também ser empregadas durante a fase de construção da rodovia. SARJETAS DE ATERRO DRENAGEM PLUVIAL Quando uma rodovia for projetada em pista dupla, isto é, onde as pistas são separadas por um canteiro central côncavo, torna-se necessário drená-lo superficialmente através de um dispositivo chamado de valeta do canteiro central. Esta valeta tem como objetivo captar as águas provenientes das pistas e do próprio canteiro central e conduzi-las longitudinalmente até serem captadas por caixas coletoras de bueiros de greide. VALETA DO CANTEIRO CENTRAL DRENAGEM PLUVIAL As seções transversais das valetas do canteiro central são em geral de forma triangular cujas faces têm as declividades coincidentes com os taludes do canteiro. Podem ser usadas seções de forma circular, tipo meia cana, e formas trapezoidal ou retangular, quando ocorrer a insuficiência hidráulica das seções de forma triangular ou meia cana. Quanto ao revestimento da valeta do canteiro central, deve-se levar em conta a velocidade limite de erosão do material empregado. O revestimento vegetal, apesar do excelente desempenho como função estética, tem o inconveniente do alto custo de conservação. Valetas do canteiro central sem revestimento devem ser evitadas, a não ser em casos de canteiros muito largos e planos. VALETA DO CANTEIRO CENTRAL DRENAGEM PLUVIAL As descidas d'água têm a função de conduzir, ao longo dos taludes de corte e aterro, as águas captadas por outros dispositivos de drenagem. Em cortes, servem para escoar águas das valetas quando estas atingem seu comprimento crítico ou de pequenos talvegues, desaguando em caixas coletoras ou sarjetas. Nos aterros, conduzem as águas das sarjetas ao terreno natural por meio das saídas d'água, especialmente em pontos baixos. Também são utilizadas para escoar águas de valetas de banquetas em situações semelhantes. Além disso, são necessárias para conduzir o fluxo de bueiros elevados até o terreno natural. Seu posicionamento segue a inclinação dos taludes e ocorre também na transição entre corte e aterro. DESCIDAS D'ÁGUA DRENAGEM DE TRANSIÇÃO As descidas d'água podem ser do tipo rápido ou em degraus, e sua escolha depende da velocidade do escoamento, das características geotécnicas dos taludes, do terreno natural, da necessidade de dissipação de energia e da existência de dispositivos de amortecimento. A decisão deve considerar análise técnica e econômica. A descida d'água, por se localizar em um ponto bastante vulnerável na rodovia, principalmente nos aterros, requer que cuidados especiais sejam tomados para se evitar desníveis causados por caminhos preferenciais durante as chuvas intensas e consequentes erosões que podem levar ao colapso toda a estrutura. Assim, deve ser previsto o confinamento da descida no talude de aterro, devidamente nivelada e protegida com o revestimento indicado para os taludes. DESCIDAS D'ÁGUA DRENAGEM DE TRANSIÇÃO As descidas d'água podem ter seção de vazão do tipo retangular (em calha ou degraus), semicircular (meia cana, de concreto ou metálica) ou em tubos de concreto ou metálicos. O uso de seções em módulos de concreto é desaconselhável, pois o fluxo pode causar descalçamento e desjuntamento, levando à erosão do talude. Se utilizados, os módulos devem ser assentados sobre berço preparado. As descidas retangulares podem ser moldadas in loco com formas de madeira. DESCIDAS D'ÁGUA DRENAGEM DE TRANSIÇÃO As saídas d'água, nos meios rodoviários também denominados de entradas d'água, são dispositivos destinados a conduzir as águas coletadas pelas sarjetas de aterro lançando as nas descidas d'agua. São, portanto, dispositivos de transição entre as sarjetas de aterro e as descidas d'água. Localizam-se na borda da plataforma, junto aos acostamentos ou em alargamentos próprios para sua execução, nos pontos onde é atingido o comprimento crítico da sarjeta, nos pontos baixos das curvas verticais côncavas, junto às pontes, pontilhões e viadutos e, algumas vezes, nos pontos de passagem de corte para aterro. SAÍDAS D'ÁGUA DRENAGEM DE TRANSIÇÃO As saídas d'água devem possuir seção adequada para captar rapidamente as águas que escoam pela borda da plataforma, conduzindo-as às descidas d'água. O rebaixamento gradativo da seção é uma solução eficiente, devendo ser rigorosamente controlado e considerado nas notas de serviço de pavimentação. Seu projeto deve seguir critérios conforme a localização: Trechos com greide em rampa, o escoamento ocorre em um único sentido; Curvas verticais côncavas (pontos baixos), o fluxo converge de ambos os lados para um mesmo ponto. SAÍDAS D'ÁGUA DRENAGEM DE TRANSIÇÃO As saídas d'água devem possuir seção adequada para captar rapidamente as águas que escoam pela borda da plataforma, conduzindo-as às descidas d'água. O rebaixamento gradativo da seção é uma solução eficiente, devendo ser rigorosamente controlado e considerado nas notas de serviço de pavimentação. Seu projeto deve seguir critérios conforme a localização: Trechos com greide em rampa, o escoamento ocorre em um único sentido; Curvas verticais côncavas (pontos baixos), o fluxo converge de ambos os lados para um mesmo ponto. SAÍDAS D'ÁGUA DRENAGEM DE TRANSIÇÃO SAÍDAS D'ÁGUA DRENAGEM DE TRANSIÇÃO Coleta as águas provenientes das sarjetas e que se destinam aos bueiros de greide; Coleta as águas provenientes de áreas situadas a montante de bueiros de transposição de talvegues, permitindo sua construção abaixo do terreno natural; Coletaras águas provenientes das descidas d'água de cortes, conduzindo-as ao dispositivo de deságüe seguro; Permitie a inspeção dos condutos que por elas passam, com o objetivo de verificação de sua funcionalidade e eficiência; Possibilita mudanças de dimensão de bueiros, de sua declividade e direção, ou ainda quando a um mesmo local concorre mais de um bueiro. CAIXAS COLETORAS DISPOSITIVOS DE COLETA As caixas coletoras podem exercer funções de coleta, inspeção ou passagem, e quanto ao fechamento, podem ser abertas ou com tampa (grelha ou removível). São instaladas em locais estratégicos como extremidades de sarjetas, transições entre corte e aterro, base de descidas d’água, talvegues, canteiros centrais ou em pontos de captação superficial. As caixas de passagem são usadas para alterações na geometria dos bueiros ou quando há confluência de condutos. Já as caixas de inspeção permitem verificar a condição e eficiência de drenos e condutos. As caixas com tampa grelhada são utilizadas em locais de tráfego ou com risco de obstrução por sólidos, enquanto tampas removíveis atendem inspeção e passagem. As abertas são permitidas em locais sem risco à segurança viária. CAIXAS COLETORAS DISPOSITIVOS DE COLETA Os bueiros de greide são dispositivos destinados a conduzir para locais de deságue seguro as águas captadas pelas caixas coletoras BUEIROS DE GREIDE DISPOSITIVOS DE COLETA Pontos de Implantação: Extremidades das sarjetas de corte em seção mista. Quando é possível lançar a água coletada por meio de janelas de corte. Seções de corte sem possibilidade de ampliação da sarjeta ou abertura de janela a jusante. Nestes casos, projeta-se um bueiro de greide longitudinal à pista, conduzindo a água até a transição corte–aterro. Pés das descidas d’água de corte. Para receber águas provenientes de valetas de proteção de corte e valetas de banquetas, geralmente captadas por caixas coletoras. Pontos de passagem de corte para aterro. Para evitar que águas das sarjetas deságuem diretamente no terreno natural, o que pode causar erosão. Rodovias com pista dupla. Coletam e conduzem ao deságue as águas dos dispositivos de drenagem do canteiro central. Os bueiros de greide podem ser: Transversais ou longitudinais ao eixo da rodovia; Devem respeitar a altura mínima de recobrimento, conforme a classe de resistência dos tubos utilizados. BUEIROS DE GREIDE DISPOSITIVOS DE COLETA Os elementos constituintes de um bueiro de greide são: Caixas coletoras; Corpo; Boca. As caixas coletoras poderão ser construídas de um lado da pista, dos dois lados da pista e ainda no canteiro central. As caixas coletoras que atendem aos bueiros de greide, por estarem posicionadas próximo às pistas, são geralmente dotadas de tampa em forma de grelha. O corpo do bueiro de greide é constituído em geral de tubos de concreto armado ou metálicos, obedecendo às mesmas considerações formuladas para os bueiros de transposição de talvegues. A boca será construída à jusante, ao nível do terreno ou no talude de aterro, sendo neste caso necessário construir uma descida d'água geralmente dotada de bacia de amortecimento. BUEIROS DE GREIDE DISPOSITIVOS DE COLETA Dissipadores de energia, como o nome indica, são dispositivos destinados a dissipar energia do fluxo d´água, reduzindo consequentemente sua velocidade, quer no escoamento através do dispositivo de drenagem, quer no deságue para o terreno natural. Os dissipadores de energia classificam-se em dois grupos: Dissipadores localizados; Dissipadores contínuos. DISSIPADORES DE ENERGIA DISPOSITIVOS DISSIPADORES DE ENERGIA Bacias de amortecimento: As bacias de amortecimento, ou dissipadores localizados, são obras de drenagem destinadas, mediante a dissipação de energia, a diminuir a velocidade da água quando esta passa de um dispositivo de drenagem superficial qualquer para o terreno natural, de modo a evitar o fenômeno da erosão. As bacias de amortecimento serão instaladas de um modo geral nos seguintes locais: No pé das descidas d´água nos aterros; Na boca de jusante dos bueiros; Na saída das sarjetas de corte, nos pontos de passagem de corte- aterro. DISSIPADORES DE ENERGIA DISPOSITIVOS DISSIPADORES DE ENERGIA Bacias de amortecimento: O dissipador contínuo tem como objetivo, mediante a dissipação de energia, diminuir a velocidade da água continuamente ao longo de seu percurso, de modo a evitar o fenômeno da erosão em locais que possa comprometer a estabilidade do corpo estradal. Localizam-se em geral nas descidas d´água, na forma de degraus , e ao longo do aterro, de forma que a água precipitada sobre a plataforma seja conduzida pelo talude, de forma contínua, sem criar preferências e, portanto, não o afetando. DISSIPADORES DE ENERGIA DISPOSITIVOS DISSIPADORES DE ENERGIA O escalonamento de taludes tem como objetivo evitar que as águas precipitadas sobre a plataforma e sobre os taludes, atinjam, através do escoamento superficial, uma velocidade acima dos limites de erosão dos materiais que os compõe. As banquetas neste caso são providas de dispositivos de captação das águas, sarjetas de banqueta, que conduzirão as águas ao deságue seguro. Para o dimensionamento adequado do escalonamento de taludes considera-se: Intensidade de precipitação; Largura da plataforma; Declividade do talude; Coeficiente de escoamento do talude e da plataforma; Coeficiente de rugosidade de Strickler; Declividade transversal e longitudinal da plataforma; Velocidade admissível de erosão do talude; ESCALONAMENTO DE TALUDES DISPOSITIVOS DISSIPADORES DE ENERGIA Os corta-rios são canais de desvio abertos com a finalidade de: Evita que um curso d'água existente interfira com a diretriz da rodovia, obrigando a construção de sucessivas obras de transposição de talvegues. Afastar as águas que ao serpentear em torno da diretriz da estrada, coloquem em risco a estabilidade dos aterros. Melhorar a diretriz da rodovia. CORTA-RIOS DISPOSITIVOS DISSIPADORES DE ENERGIA O projeto de corta-rio deverá constar de: Levantamento topográfico da área; projeto horizontal, constando de plantas amarradas ao projeto da rodovia e em escala conveniente; Projeto vertical, constando do perfil longitudinal com a mesma referência altimétrica do projeto da rodovia; Seções transversais típicas com indicação dos taludes laterais de acordo com a natureza do solo e detalhando, quando for o caso, o revestimento adotado; Memória de cálculo. No projeto do corta-rio deverá sempre haver um comparativo econômico entre a construção deste, e a construção das obras necessárias para substituí-lo. CORTA-RIOS DISPOSITIVOS DISSIPADORES DE ENERGIA A drenagem interna de estruturas de arrimo tem por objetivo aliviar as pressões hidrostáticas e hidrodinâmicas do lençol d'água porventura existente no maciço a ser arrimado, nas proximidades da obra, de modo a diminuir o empuxo total sobre ela . O efeito da água em contato com a estrutura é apreciável, chegando a dobrar o empuxo calculado para o solo sem água. O nível d'água no maciço e a vazão d'água a ser percolada através do sistema de drenagem são elementos vitais para o projeto da drenagem. O sistema de drenagem serve ainda para captar possíveis infiltrações devidas a rupturas em canalizações de serviços públicos, causa comum de colapso de obras de arrimo em áreas urbanas. O posicionamento dos elementos drenantes é crucial para o desempenho e o cálculo dos esforços atuantes na obra. DRENAGEM DE ALÍVIO DE MUROS DE ARRIMO DISPOSITIVOS ESTABILIZANTES Muito obrigado!THIAGO.SOUZA@TEMPORARIOS.UFERSA.EDU.BR BLOCO DE PROFESSORE I SALA 35 DÚVIDAS? REFERÊNCIAS Brasil. Departamento Nacional de Estradas de Rodagem. Diretoria de Desenvolvimento Tecnológico. Divisão de Capacitação Tecnológica. MANUAL DE DRENAGEM DE RODOVIAS. - Rio de Janeiro, 2006.