Pavimentação Unidade VII Drenagem

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DRENAGEM DE ESTRADAS 
 
1 - Generalidades 
 
 Os trabalhos complementares necessários para consolidação das obras de 
terraplenagem envolvem uma série de serviços dos quais os principais são: 
 Drenagem 
 Acabamento e consolidação dos taludes de corte e aterro 
 Implantação da vegetação. Gramação 
 . Vegetação de efeito paisagístico 
 Consolidação dos acostamentos 
 Sinalização 
A drenagem de uma rodovia a ser pavimentada é de fundamental importância, pois 
dela vai depender em grande parte o êxito da pavimentação no que se refere ao seu 
comportamento em serviço. 
A sua finalidade principal é a de coletar e remover tecnicamente as águas 
superficiais e subterrâneas, evitando deste modo que as mesmas exerçam o seu 
efeito nocivo, comprometendo o pavimento. 
 A água que atinge as estradas pode ser devido a: 
 - chuvas direta sobre a plataforma; 
 - fluxo de águas superficiais de terrenos adjacentes; 
 - inundações de cursos de água; 
 - infiltração subterrânea; 
 No projeto de um sistema de drenagem, quer superficial, quer subterrânea, é 
necessário que se conheçam os valores máximos das descargas superficial e 
subterrânea. 
 Quando a água proveniente das precipitações pluviométricas cai sobre a 
superfície da terra, ocorre o seguinte: uma parte se evapora; uma parte corre sobre a 
superfície e uma parte se infiltra. 
 
 
 
A quantidade de água que corre sobre a superfície é drenada por um sistema 
de drenos a que se dá o nome de drenagem superficial e a parte que se infiltra para 
formar o lençol de água subterrâneo é drenada por um sistema de drenos a que se dá 
o nome de drenagem subterrânea. 
 
2 – Estudos Hidrológicos 
 
 O projeto de drenagem é feito com base nos estudos hidrológicos, que 
fornecerão a vazão a ser atendida pelos dispositivos a serem utilizados. 
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Para o dimensionamento das valetas torna-se necessário o conhecimento do 
volume de água a ser escoada por ocasião da maior precipitação pluviométrica 
considerando um período de recorrência de 10 anos (ou 25 anos se possível). 
 2.1 - Determinação da vazão pelo Método Racional Modificado 
 
 Este método é em geral empregado para bacias de áreas inferiores a 1.000 há, 
e se baseia na fórmula: 
 
 
 
 
 
O valor da intensidade de precipitação I é obtido através do emprego das curvas de 
intensidade x duração do tipo mostrado na figura abaixo, que representa a freqüência 
representativa da região em que se desenvolve o projeto, ou, também, através de 
fórmulas empíricas que registram o regime de chuvas de cada local. Entrando nas 
curvas com os valores do período de retorno, em anos, e com o tempo de concentração, 
em minutos, obtem-se a correspondente intensidade de precipitação. 
 
3,5 
3,0 
2,5 
 
T = 50 anos 
 
2,0 
 
T = 10 anos 
1,5 
 
T = 5 anos 
 
1,0 
 0,5 10 20 30 60 120 
 Duração em minutos (tc) 
 
A fórmula empírica do Engo Paulo Sampaio Wilken, permite estimar a 
intensidade de precipitação (I), considerada válida para o Estado de São Paulo: 
 
 Q = 360
CIA
 
Q = vazão em m
3
/s 
C = coeficiente de escoamento superficial 
I = intensidade da precipitação em mm/h 
A = área da bacia em ha 
 =coeficiente de dispersão (adimensional) 
 
 
Intensidade 
 
 (mm/min) 
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Tipos de Superfície C 
Ruas 
Asfalto 
Concreto 
tijolos 
 
0,70-0,95 
0,80-0,95 
0,70-0,75 
Trajeto de acesso e calçadas 
Telhados 
0,75-0,85 
0,75-0,95 
Gramados em solo arenoso 
Plano, i < 2% 
Médio, 2%< i <7% 
Ingreme, i > 7% 
 
0,05-0,10 
0,10-0,15 
0,15-0,20 
Gramados em solos coesivos 
Plano, i < 2% 
Médio, 2%< i < 7% 
Ingreme, i > 7% 
 
0,13-0,17 
0,18-0,22 
0,25-0,35 
 
 I = 
89,0
181,0
)15(
9,1747
c
r
t
T mm/h 
 
O tempo de concentração (tc) depende do tamanho, da forma e do tipo da 
superfície drenada, da declividade , e de outros fatores. Pode ser definido como o 
tempo que leva a água para ir do ponto mais afastado da bacia até o local onde se 
situa o dispositivo em estudo, ou seja, o tempo para que toda a bacia passe a 
contribuir para a seção de vazão. O tempo de concentração deve ser maior que 5 
minutos. 
Este valor pode ser estimado através de fórmulas elaboradas por diferentes 
autores e disponíveis em diversas fontes bibliográficas ou através de ábacos. 
 KIRPICH desenvolveu a seguinte fórmula empírica para o seu cálculo : 
 
 tC = 57 . [(L
3/H)1/2]0,77 (min) 
 
 
O coeficiente de escoamento superficial C, ou coeficiente de deflúvio, também 
conhecido como coeficiente de RUN-OFF, é definido em função do tipo de uso e da 
ocupação do solo, conforme tabelas encontradas na literatura técnica, as quais 
contem resumos da experiência de Orgãos que estudam o assunto. O C varia entre 
0,10 (matas) até 0,90 (áreas densamente construídas e pavimentadas). 
O coeficiente de dispersão poderá ser adotado igual a = 1 para áreas 
inferiores a 20 ha e = A-0,1 para áreas maiores ou iguais a 20 há. 
Quando a área da bacia for superior a 1.000 ha são em geral utilizados 
métodos um pouco mais complexos, tais como o do Hidrograma unitário sintético, de 
Snyder. 
No caso de obras existentes, deve sempre ser investigado o seu desempenho 
ao longo do tempo. Para isso são valiosas as informações dos moradores da região e 
dos feitores da conserva do trecho. 
As tabelas a seguir apresentam alguns valores de “C 
 
Tipos de superfície C 
Revestimento asfalto 
Por mistura 
Por penetração 
 
0,8 – 0,9 
0,6 – 0,8 
Revestimento primário 0,4 – 0,6 
Terra sem revestimento 0,2 – 0,9 
Áreas gramadas com declive 2:1 0,5 – 0,7 
Prados 0,1 – 0,4 
Áreas com matas 0,1 – 0,3 
Campos cultivados 0,2 – 0,4 
Áreas urbanas 
-zona residencial, plana, 30% de área 
impermeável. 
-Idem, com 60% área impermeável 
-Idem, moderadamente íngreme, com 
50% de área impermeável 
-Área construída moderadamente 
íngreme, com 70% área impermeável 
 
0,40 
 
0,55 
 
0,65 
 
,80 
* Water Pollution Control Federation 
 
 
 
2.2 – Dimensionamento dos dispositivos. 
 
* U.S Bureau of Public Roads 
Nota: Usar os valores mais baixos para solos mais 
 permeáveis e taludes mais suaves. 
 
L – o maior comprimento da bacia (km) 
H – máxima diferença de cotas na bacia (m 
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O dimensionamento dos dispositivos de drenagem é feito em geral com o 
emprego da fórmula de Manning, utilizada juntamente com a expressão da 
continuidade. 
 
 e 
 
 
V = velocidade de escoamento em m/s 
RH = 
P
S
 = raio hidráulico da seção molhada 
S = área da seção molhada, em m2 
P = perímetro hidráulico da seção molhada, em m 
I = declividade longitudinal do dispositivo de drenagem, em m/m. 
n = coeficiente de rugosidade adequado à natureza das superfícies da valeta 
q = capacidade de vazão em m3/s 
 
 A capacidade de vazão q do dispositivo de drenagem é comparada com a 
vazão Q de projeto definida pelos estudos hidrológicos. 
 Em geral a declividade longitudinal “i” do dispositivo de drenagem é 
condicionada pelas condições locais, em cada caso. Assim, o que se costuma fazer é 
calcular diferentes q, para várias dimensões, para a seção do dispositivo de 
drenagem e compara-los com o Q necessário. 
 
 Coeficiente de rugosidade a adotar na fórmula de Manning. 
Tipo de Superfície n 
Madeira bem aplainada................................................................. 0,009 
Concreto acabado.........................................................................0,012 
Tubo de cerâmica vitrificada e de concreto, alvenaria de tijolo média, 
madeira não aplainada........................................................ 
 
0,015 
Concreto lançado em forma rugosa, alvenaria de qualidade inferior (tijolo), 
boa alvenaria de pedra tosca............................................. 
 
0,017 
Terra nua, pedra tosca................................................................... 0,021 
Leivas e ervas................................................................................. 0,025 
 
 É preciso verificar se a velocidade de escoamento obtida é compatível com o 
tipo de revestimento adotado, onde, os riscos de erosão e sedimentação serão 
verificados mediante sua comparação com as indicadas na tabela. 
 
 
V = 
n
IRH
3/2 
q = V . S 
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 Velocidade abaixo da qual se dá a sedimentação dos elementos sólidos em 
suspensão na água: 
 
Argila 0,08 m/s 
Areia fina 0,16 m/s 
Areia grossa 0,21 m/s 
Cascalho fino 0,32 m/s 
Cascalho grosso 0,65 m/s 
 
 Se houver possibilidade de erosão ou de infiltração de água, será previsto o 
revestimento mais conveniente e econômico da valeta, ou sua construção será em 
degraus, por meio de barragens adequadas. 
 Para atenuar os efeitos da sedimentação será estudada a possibilidade de 
modificar a declividade longitudinal da valeta. 
 Importante ainda entrar com a comparação de custos entre as diversas 
soluções possíveis, para adotar a mais econômica. 
 
3 - Drenagem superficial 
 
 Consiste na remoção das 
águas que correm pela superfície e 
pode ser conseguida pelo 
abaulamento da superfície da pista 
e dos acostamentos. 
 
 
 
 
 
 
3.1 - Valetas ou Sarjetas 
 
São canais executados nas bordas do pavimento ou do acostamento da 
estrada. São formadas pela superfície do pavimento ou acostamento e por uma 
banqueta, ou constituída por uma depressão rasa. 
 
 - Valetas laterais para drenagem superficial; 
 - Valetas laterais para drenagem subterrânea; 
 - Valetas de proteção ; 
 - Valetas de condução de água ou degraus; 
 - Valas longitudinais; 
 
3.1.1 - Valetas para drenagem superficial 
 
 Necessárias principalmente nos cortes, em terrenos relativamente planos e, às 
vezes, em aterro. São construídas lateralmente aos acostamentos e no sentido 
longitudinal, para encaminhar as águas aos cursos d’água. 
 
 160 
 
 
 
 
Valeta ou Sarjeta em banqueta 
 
 
Valeta ou Sarjeta em depressão rasa 
 
 
 As sarjetas são geralmente empregadas na drenagem de estradas em zonas 
urbanas e para prevenir a erosão de aterros altos. 
 Nas regiões em que o enleivamento não tem condições de evitar a erosão nos 
taludes de aterros altos, deve-se construir uma banqueta na borda externa do 
acostamento para formar uma sarjeta que confine e conduza a água. A água coletada 
nessa sarjeta será descarregada pelo aterro através de estruturas denominadas 
rápidos. Para solos argilosos, normalmente, o enleivamento do talude é suficiente para 
aterros de até 8 metros de altura. Em casos de aterros de solos arenosos, aterros de 
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menor altura já podem necessitar de uma drenagem com banquetas para evitar a 
erosão. 
 A banqueta pode ser feita com torrões de terra gramada, material betuminoso, 
concreto de cimento portland ou cordões de pedra. 
 As entradas d’água ou aberturas nas banquetas, não devem ficar muito 
distantes, sendo conveniente, tomar-se, sempre, uma distancia menor do que a 
indicada no cálculo. A distancia máxima recomendada é de 200 metros. Para 
banquetas em terra e rápidos enleivados essa distancia não deve ser superior a 50 
metros. 
 
 
 
- As valetas em “V” com cobertura vegetal abaixo, podem ser construídas e 
conservadas pelas motoniveladoras. 
 - Valetas muito profundas não são aconselhadas, devido à possibilidade de 
acidentes, para os que buscam os acostamentos. 
 
 
 
 
 Posicionamento de saídas d’ água 
 162 
 
 
 
 
3.1.2 - Valetas para drenagem subterrânea 
 
Por se tratarem de valetas mais ou menos profundas, são pouco recomendadas. 
 
 
 
 
3.1.3 - Valetas de proteção de corte 
 
 São construídas no terreno natural, 2 a 3,0 m a montante da crista do corte ou 
pé do aterro e com seção transversal dimensionada para receber e escoar as águas 
pluviais dos terrenos a montante. A seção transversal pode ser trapezoidal ou 
retangular e deve-se sempre verificar a erosão e sedimentação; havendo a 
possibilidade disso ocorrer, procede-se ao revestimento adequado, que pode ser 
plantação de vegetais rasteiros, empedramento, alvenaria de pedra argamassada e 
concreto. 
 
 
3.1.4 - Valetas de condução de água ou degraus 
 
 Localizadas no talude dos cortes ou saias de aterro, devem ser revestidas com 
calhas, alvenaria, concreto pobre ou gramíneas. 
 
3.1.5 - Valas longitudinais 
 163 
 
 São empregadas nos casos de terrenos planos ou regiões baixas, paralelas ao 
eixo da rodovia a uma certa distancia da plataforma. 
 
 
3.2 – Estruturas de Drenagem Superficial 
 
 3.2.1 – Rápidos 
 
 Os rápidos são canais abertos ou 
fechados, fortemente inclinados, usados nos 
taludes de corte ou aterro. As bacias de 
amortecimento podem ser lisas ou com 
guarnições (dentes e cunhas). Essas 
dissipadoras de energia são feitas, 
normalmente, em concreto ou com pedra 
jogada. 
 
 Os rápidos abertos podem ser revestidos em concreto de cimento portland, 
material betuminoso, solo-cimento e lajotas de pedra argamassada ou grama, 
dependendo do volume e velocidade da água a ser removida. 
 Nos taludes de corte deve-se usar, preferencialmente, rápidos em cascata (em 
degraus) que permitem a água chegar a valeta do pé de corte com baixa velocidade. 
 Nos taludes longos deve-se usar os rápidos fechados (tubos) para evitar que a 
água à alta velocidade salte do canal, cause erosão e destrua o rápido. 
 
 3.2.3 – Bacias de Amortecimento 
 
 São pequenas plataformas executadas nos pontos de descarga d’ água com 
alta velocidade para dissipar a energia e prevenir a erosão. 
 As bacias de amortecimento podem ser lisas ou com guarnições (dentes e 
cunhas). Essas dissipadoras de energia são feitas, normalmente, em concreto ou com 
pedra jogada. 
 
 3.2.4 – Bacias Centrais 
 
 São áreas de depressão rasa localizadas no meio do canteiro central, usadas 
para drenar esta parte da estrada. 
 Devem ter um declive longitudinal para escoamento das águas e a intervalos 
regulares, caixas coletoras para interceptar e descarregar a água para fora da estrada. 
 A bacia central deve ser projetada para drenar arte ou toda a área pavimentada 
além do canteiro central nos casos em que não existirem banquetas ou cordões na 
borda da pista de rolamento. 
 
 3.2.5 – Valetas de derivação 
 
 São canais executados a jusante dos bueiros para afastarem a água dos 
mesmos. A seção transversal deve ser de forma trapezoidal quando executada em 
terra, sendo recomendável para a inclinação das paredes do canal os seguintes 
valores. 
Material Inclinação 
Rocha Aprox. vertical 
Solos turfosos e lodosos 0,25 : 1 
Argilas duras ou terra revestida com concreto 0,5 : 1 a 1 : 1 
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Terra revestida com pedras 1 : 1 
Solos arenosos fofos 2 : 1 
Loam siltoso ou argilas porosas 3 : 1 
 
 
 3.2.6 –Bacias de captação 
 
 São áreas de depressão rasas construídas à montante dos bueiros com a 
finalidade de facilitar a entrada d’ água nos mesmos. 
 Devem ser executadas com seus taludes bem suaves e em forma de leque. O 
material proveniente da escavação deve ser transportado para um local afastado de 
modo a impedir seu retorno para a bacia. 
 
 3.2.7 – Drenos transversais de base 
 
 São estruturas constituídas de valas transversais abertas sob a base de um 
pavimento enchidas com um material drenante para escoara água acumulada na 
base. 
 
 
 Sempre que ocorrerem curvas verticais côncavas no greide de uma estrada, se 
a base é constituída de um material permeável, alguns problemas poderão surgir com 
a água que se infiltra e tende a acumular numa área limitada pela direção do fluxo e 
vértice da curva, principalmente, durante a execução dos serviços de base. A 
execução de um dreno sob a base e em toda a largura da plataforma eliminará essa 
água. 
 O dreno deve ter caimento para um e outro lado da pista a não ser nos casos 
de curva com superelevação quando terá caimento para o lado mais baixo. 
 O material de enchimento dos drenos deverá satisfazer os requisitos de 
permeabilidade não entupimento para Ter-se uma drenagem efetiva. O uso de um 
tubo perfurado de 15 cm proporcionará, em todos os casos, um escoamento 
adequado. 
 
 
4 - Drenagem transversal 
 
 Quando um curso d’água atravessa uma estrada, é necessário construir uma 
obra para permitir sua travessia, por baixo da superfície: 
 - bueiros 
 Dispositivos - galerias 
 - pontes 
 - pontilhões 
 
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4.1 - Bueiros de greide 
 
 São geralmente espaçados de 100 a 150 m e construídos à meia encosta, 
destinando-se a permitir que a água atravesse a rodovia de um lado para outro. São 
geralmente circulares, de manilha de concreto, com diâmetro variando de 0,40 a 0,60 
m, devendo ser localizado de preferência em terreno firme, normalmente ao eixo ou no 
máximo com esconsidade até 30o . A sua declividade varia de 0,5 a 5% no sentido 
longitudinal (do comprimento do bueiro) . Devem ser sempre assentados a uma 
profundidade tal que sua parte superior fique no mínimo 0,60 m abaixo do greide, e o 
aterro em volta do bueiro deve ser compactado a soquete e maço. Quando isto não for 
possível, deve-se recorrer a outros recursos, tais como colocação em cima do bueiro 
de uma camada de concreto.