Aula 14 Drenagem superficial

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DRENAGEMDRENAGEM
José Bernardes Felex
Escola de Engenharia de São 
Carlos USP
DRENAGEMDRENAGEM
z ARTE DE CONDUZIR E CONTROLAR 
FLUXO DE ÁGUA EM OBRAS
A água interfere na resistência de A água interfere na resistência de 
solos e agregadosolos e agregado
z Provoca erosão
z Carrega materiais 
z Influi na segurança do tráfego
A drenagem é feita pelosA drenagem é feita pelos
““equipamentos para drenarequipamentos para drenar””
Equipamentos para drenagem Equipamentos para drenagem 
superficialsuperficial
Equipamentos para drenar (na Equipamentos para drenar (na 
superfície)superfície)
z Declividades 
(longitudinais e 
transversais)
z Terraços
z Valetas de crista de 
corte
z Valetas de “pé” 
(de corte ou aterro)
z Bermas ou 
escalonamentos
z Descidas de água
z Bueiros de greide
z Bueiros de talvegue
z Dissipadores de 
energia (bacias de 
amortecimento, rip-
rap, bacias de 
retenção, etc) 
z Revestimentos 
(grama, arbustos, 
misturas de solo, 
concreto, etc)
Bacias de amortecimentoBacias de amortecimento
TransiçõesTransições
Bacia de RetençãoBacia de Retenção
Bacia de retençãoBacia de retenção
Motivação Motivação 
z A construção e manutenção de componentes 
para drenar a seção transversal são 
importantes para proteção contra ações da 
água. 
z O escoamento superficial de água pode causar 
danos à superfície de rolamento de vias, 
pavimentos, acostamentos, e taludes de cortes 
ou aterros, ou, valetas e valas
Motivação Motivação 
z O mau funcionamento de canais provoca 
"deterioração acelerada de vias” .
z E, erosão nas áreas adjacentes diminui a 
sensação de conforto e segurança para os 
indivíduos que viajam pelas vias.
DesastreDesastre
DesastreDesastre
Defeitos em equipamentos para Defeitos em equipamentos para 
drenardrenar
z Provocar erosão e fazer diminuir o confinamento 
lateral de pavimentos;
z Tornar-se depósito de materiais carregados pela 
água;
z Ou, tornar-se depósito de materiais que o 
transporte de produtos deixa cair sobre a 
plataforma de vias.
Borda de pavimento na ligação Borda de pavimento na ligação 
Araraquara Araraquara –– Gavião PeixotoGavião Peixoto
Canal na ligação Canal na ligação 
Araraquara Araraquara –– Gavião PeixotoGavião Peixoto
Tipos de DRENAGEMTipos de DRENAGEM
z Superficial 
z De pavimento ou sub-superficial 
(até 1.5m de profundidade) 
z Subterrânea 
(abaixo de 1.5m de profundidade) 
O projeto de drenagemO projeto de drenagem
z Conheça a geometria da obra
z Faça a pré-escolha dos elementos para 
drenagem
z Estime as vazões
z Escolha formas, materiais e dimensione 
z Estude o controle de fluxo de água
Você vai usar...
Planta, perfil, seções transversais. BOM SENSO. Hidrologia, 
hidráulica, estatística, mecânica dos solos, etc.
Vista de terrenoVista de terreno
PLANTAPLANTA
DRENAGEM SUPERFICIAL
da via
A via interrompe
bacias naturais
de drenagem
interceptar a água
antes que chegue à via
conduzir para fora
manter o escoamento 
natural nas bacias
TAREFAS
MOTIVOS
 
(externa)
BACIA
VIA
(obra de arte)
passagem
sob a via
BACIA
VIA
(obra de arte)
passagem
sob a via
BACIA
VIA
(obra de arte)
passagem
sob a via
BACIA 5
BACIA 4
BACIA 2
BACIA 3
BACIA 5
BACIA 4
BACIA 2
BACIA 3
A
B
C
N
810
820
823,5820,7
815
815
ponto de
controle
via projetada
5 cm = 100 m
escala 1:2.000
N
810
820
823,5820,7
815
815
ponto de
controle
via projetada
5 cm = 100 m
escala 1:2.000
N
810
820
823,5820,7
815
815
ponto de
controle
via projetada
5 cm = 100 m
escala 1:2.000
N
810
820
823,5820,7
815
815
ponto de
controle
via projetada
5 cm = 100 m
escala 1:2.000
N
810
820
823,5820,7
815
815
ponto de
controle
via projetada
5 cm = 100 m
escala 1:2.000
N
810
820
823,5820,7
815
815
ponto de
controle
via projetada
5 cm = 100 m
escala 1:2.000
Formato de viasFormato de vias
z Forma, 
z E, dimensões
Formato de seFormato de seçõções transversaises transversais
Construir a forma da Via dos Construir a forma da Via dos 
BandeirantesBandeirantes
Construir a forma da via dos Construir a forma da via dos 
Bandeirantes (2)Bandeirantes (2)
Construir a forma da via dos Construir a forma da via dos 
BandeirantesBandeirantes
Construir a Construir a 
forma daforma da
via dosvia dos
BandeirantesBandeirantes
(3)(3)
Construir a forma da via dos Construir a forma da via dos 
Bandeirantes (4)Bandeirantes (4)
Trevo Bandeirantes Trevo Bandeirantes -- AnhangueraAnhanguera
Trevo Bandeirantes Trevo Bandeirantes -- AnhangueraAnhanguera
Vista geral Vista geral ––Dom PedroDom Pedro
Vista Vista –– Dom PedroDom Pedro
CanaletasCanaletas em escalonamentoem escalonamento
Saídas de Saídas de canaletascanaletas de de 
escalonamentoescalonamento
Extremos de Extremos de canaletascanaletas de de 
escalonamentosescalonamentos
Descida de águaDescida de água
Descida de águaDescida de água
Intersecção Intersecção 
canaletacanaleta -- descida de águadescida de água
Sarjeta e Sarjeta e canaletacanaleta de pé de cortede pé de corte
Saída de águaSaída de água
Corte transversal bueiroCorte transversal bueiro
Bueiro simplesBueiro simples
Bueiro duploBueiro duplo
Bueiro triploBueiro triplo
GaleriasGalerias
Bueiro de Bueiro de greidegreide
Comportamento de equipamentos Comportamento de equipamentos 
para drenar depende de:para drenar depende de:
z Características físicas, formato, materiais 
das paredes e fundo, declividade 
longitudinal, etc do canal [FREITAS (2000)];
z Vazões que solicitam componentes da seção 
transversal, etc. [Métodos: PEIXOTO JR & 
FELEX (1997); PINTO, HOLTZ & MARTINS 
(1973); CETESB (1986)]
ou:ou:
z Estimar a capacidade. 
[Métodos: DNER (1980), FHWA (1983, 1986, 
1991)];
z Estimar medidas (regime de fluxo, 
velocidade, ....) sobre as características do 
escoamento de água pela seção transversal 
do canal analisado 
O que fazer?O que fazer?
z Características de canais: obter em campo 
ou estimar em projetos;
z As vazões: função de regime de chuvas;
z Estimar capacidade, velocidade de água, etc;
z Estudar a interface entre líquido e 
equipamento para drenar
Estimativa de vazões Estimativa de vazões 
O método racionalO método racional
Q c i Asolici tetan
. .
,
=
3 6
z c = coeficiente de escoamento superficial =
(volume água que escoa)/(volume de chuva )
z i = intensidade de chuva (mm/h)
z A = área da bacia (km2)
Sugestões de coeficientes de Sugestões de coeficientes de 
escoamentoescoamento
A área da baciaA área da bacia
z De levantamentos topográficos ou 
fotogramétricos
z Estimativas através de projetos
A intensidade de precipitaçãoA intensidade de precipitação
( ) ( )
. mm/h
n
m
c
aTi
t b
= +
z Depende 
do local, 
da história de 
chuvas, 
das hipóteses 
sobre o risco de a 
vazão ser 
superada
Tempo de concentraçãoTempo de concentração
z Intervalo de tempo, contado a partir 
do início da chuva. para que toda a 
bacia passe a contribuir para a seção 
de vazão
zMínima duração de uma chuva para 
que ocorra a vazão máxima em uma 
bacia 
O tempo de concentração (O tempo de concentração (ttcc))
z Depende 
da máxima 
diferença de cotas 
(H, em metros), e 
do comprimento 
do talvegue da 
bacia (L, em km).
z Mínimo: 
10 minutos(min)57
77,0
3



=
H
Ltc
O período de retornoO períodode retorno
z É o inverso da freqüência de 
ocorrência de uma determinada 
intensidade de chuva em dado local
O período de retornoO período de retorno
z É o elemento que 
“traduz” o risco.
z Sarjetas, valetas, 
Tc = 5 a 10 anos
z Bueiros, 
Tc = 10 a 100 anos
Tc = 1Frequência de ocorrência
 de chuva
Intensidade de precipitação, Intensidade de precipitação, 
exemploexemplo
z Esta fórmula é tida 
como válida para o 
estado de São Paulo( ) ( )
0,181
0,89
1750 /
15c
Ti mm h
t
= +
A estimativa de vazões A estimativa de vazões 
((ManningManning))
z Q = vazão
z n = coeficiente de 
rugosidade de Manning
z I = declividade 
longitudinal do canal
z ω = área do canal
z = raio hidráulico r
r
p
= ω
3/2 r
I
nQ ω=
Mas !!!!!Mas !!!!!
z O fundo do canal não pode ser 
erodido pela água, ou:
V Vmanning erosão de material do fundo do canal< 
Sugestões para velocidades Sugestões para velocidades 
máximas em canais 1 máximas em canais 1 
Sugestões para velocidades Sugestões para velocidades 
máximas em canais 2máximas em canais 2
E,E,
z O material em suspensão não pode 
ser sedimentado no fundo do canal:
V Vmanning se entação> dim de material em suspensão
EscavaçãoEscavação, , transportetransporte e e deposiçãodeposição de de 
sedimentossedimentos
0,001
0,01
0,1
1
10
0,001 0,01 0,1 1 10 100
diâmetro da partícula (mm)
v
e
l
o
c
i
d
a
d
e
 
(
m
/
s
)
TRANSPORTE
ESCAVAÇÃO
DEPOSIÇÃO
silte areiaargila
Av Bruno Av Bruno RuggieroRuggiero
Av Bruno Av Bruno RuggieroRuggiero
Av Bruno Av Bruno RuggieroRuggiero
Entradas de residências Santa Entradas de residências Santa FeliciaFelicia
Extremos do Santa Extremos do Santa FeliciaFelicia
Extremos do Santa Extremos do Santa FeliciaFelicia
Extremos do Santa Extremos do Santa FeliciaFelicia
Extremos do Santa Extremos do Santa FeliciaFelicia
Assim seriam boas condiçõesAssim seriam boas condições
O regime de fluxoO regime de fluxo
z O número de Froude
z FR = 1, fluxo crítico
z FR >1, fluxo turbulento
z FR < 1, fluxo fluvial
D
T
= ω F V
gDR
=
Estimativa de vazões superficiais Estimativa de vazões superficiais 
O método racionalO método racional
Q c i Asolici tetan
. .
,
=
3 6
z c = coeficiente de escoamento superficial =
(volume água que escoa)/(volume de chuva )
z i = intensidade de chuva (mm/h)
z A = área da bacia (km2)
Mas hoje:Mas hoje:
z O processamento de dados em computador 
pode ser uma ferramenta útil para facilitar 
estudos e análises sobre essas medidas; 
Exemplo: HAESTAD (1999) 
	DRENAGEM
	DRENAGEM
	A água interfere na resistência de solos e agregado
	A drenagem é feita pelos“equipamentos para drenar”
	Equipamentos para drenagem superficial
	Equipamentos para drenar (na superfície)
	Bacias de amortecimento
	Transições
	Bacia de Retenção
	Bacia de retenção
	Motivação
	Motivação
	Desastre
	Desastre
	Defeitos em equipamentos para drenar
	Borda de pavimento na ligação Araraquara – Gavião Peixoto
	Canal na ligação Araraquara – Gavião Peixoto
	Tipos de DRENAGEM
	O projeto de drenagem
	Vista de terreno
	PLANTA
	Formato de vias
	Formato de seções transversais
	Construir a forma da Via dos Bandeirantes
	Construir a forma da via dos Bandeirantes (2)
	Construir a forma da via dos Bandeirantes
	Construir a forma davia dos Bandeirantes(3)
	Construir a forma da via dos Bandeirantes (4)
	Trevo Bandeirantes - Anhanguera
	Trevo Bandeirantes - Anhanguera
	Vista geral –Dom Pedro
	Vista – Dom Pedro
	Canaletas em escalonamento
	Saídas de canaletas de escalonamento
	Extremos de canaletas de escalonamentos
	Descida de água
	Descida de água
	Intersecção canaleta - descida de água
	Sarjeta e canaleta de pé de corte
	Saída de água
	Corte transversal bueiro
	Bueiro simples
	Bueiro duplo
	Bueiro triplo
	Galerias
	Bueiro de greide
	Comportamento de equipamentos para drenar depende de:
	ou:
	O que fazer?
	Estimativa de vazões O método racional
	Sugestões de coeficientes de escoamento
	A área da bacia
	A intensidade de precipitação
	Tempo de concentração
	O tempo de concentração (tc)
	O período de retorno
	O período de retorno
	Intensidade de precipitação, exemplo
	A estimativa de vazões (Manning)
	
	Mas !!!!!
	Sugestões para velocidades máximas em canais 1
	Sugestões para velocidades máximas em canais 2
	E,
	Escavação, transporte e deposição de sedimentos
	Av Bruno Ruggiero
	Av Bruno Ruggiero
	Av Bruno Ruggiero
	Entradas de residências Santa Felicia
	Extremos do Santa Felicia
	Extremos do Santa Felicia
	Extremos do Santa Felicia
	Extremos do Santa Felicia
	Assim seriam boas condições
	O regime de fluxo
	Estimativa de vazões superficiais O método racional
	Mas hoje: