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Engenharia Civil - Estradas Engenharia Civil - ESTRADAS Prof. Msc. Elian Moreira Engenharia Civil - Estradas ESTRADAS E PAVIMENTAÇÃO DRENAGEM 3 www.icara.sc.gov.br/noticias/490.php 1. DRENAGEM Glossário A drenagem consiste no conjunto de operações e instalações destinadas a remover os excessos de água das superfícies e do subleito da estrada. Visa coletar, conduzir e lançar, o mais rápido possível – e em local adequado – toda água que se origina, percorre ou atravessa a plataforma viária. DRENAGEM DO PAVIMENTO • Destina-se a remover as águas que se infiltraram nas camadas do pavimento ou nas suas interfaces, podendo ocasionar prejuízo à estrutura. Deve ser executada, no Brasil, em regiões com altura pluviométrica maior que 1500 mm, nas estradas com TMD (tráfego médio diário) a partir de 500 veículos comerciais. • Tais águas tem duas procedências principais: – Infiltração direta da chuva; – Provenientes de lençóis subterrâneos. • Podem causar sérios danos a estrutura de todo o pavimento, inclusive base e sub-base, se não tiverem dispositivo especial para drená-las. 8 Os pavimentos bem drenados exigem gastos menores com manutenção e recuperação e resultam em uma maior vida útil que suas contrapartidas não drenadas. "São mais econômicos ao longo do tempo", ressalta José Leomar Fernandes Júnior, professor doutor do Departamento de Transportes, da Escola de Engenharia de São Carlos. 9 Dimensionamento Na BR-101, a vazão da água abriu uma cratera de 30 metros de comprimento e 15 de profundidade, segundo a Defesa Civil do Estado do Espírito Santo. Quarta-feira, 09 de janeiro de 2008 Tempo de Recorrência (probabilidade, em anos, para que um evento ocorra novamente) 10 11 Dispositivos de Drenagem 12 PROBLEMAS VIÁRIOS ASSOCIADOS À DRENAGEM INEXISTENTE OU INSUFICIENTE 13 14 2. Manual de Drenagem - DNIT 15 Capítulos 16 Deduções e Cálculos 17 3. Álbum de Projetos-Tipo de Dispositivos de Drenagem (DNIT, 2006) 18 Padronização de Projetos Projetos-Tipo DESENHOS E QUANTITATIVOS 19 DNIT 015/2006 – ES - Drenagem - Drenos subterrâneos DNIT 016/2006 – ES - Drenagem - Drenos sub-superficiais DNIT 017/2006 – ES - Drenagem - Dreno sub-horizontal DNIT 018/2006 – ES - Drenagem - Sarjetas e valetas de drenagem DNIT 019/2004 – ES - Drenagem - Transposição de sarjetas e valetas DNIT 020/2006 – ES - Drenagem - Meios-fios e guias DNIT 021/2004 – ES - Drenagem - Entradas e descidas d’água DNIT 022/2006 – ES - Drenagem - Dissipadores de energia DNIT 023/2006 – ES - Drenagem - Bueiros tubulares de concreto DNIT 024/2004 – ES - Drenagem - Bueiros metálicos executados sem interrupção do tráfego DNIT 025/2004 – ES - Drenagem - Bueiros celulares de concreto DNIT 026/2004 – ES - Drenagem - Caixas coletoras DNIT 027/2004 – ES - Drenagem - Demolição de dispositivos de concreto DNIT 028/2004 – ES - Drenagem - Limpeza e desobstrução de dispositivos de drenagem DNIT 029/2004 – ES - Drenagem - Restauração de dispositivos de drenagem danificada DNIT 030/2004 – ES - Drenagem - Dispositivos de drenagem pluvial urbana Instituto de Pesquisas Rodoviárias 4. Normas Técnicas http://www1.dnit.gov.br/ipr_new/download_normas.htm 20 SERVIÇOS DE DRENAGEM E OBRAS DE ARTE • DER/PR ES-D 01/05 - SARJETAS E VALETAS • DER/PR ES-D 02/05 - TRANSPOSIÇÃO DE SEGMENTOS DE SARJETAS • DER/PR ES-D 03/05 - ENTRADAS E DESCIDAS D’ÁGUA • DER/PR ES-D 04/05 - DISSIPADORES DE ENERGIA • DER/PR ES-D 05/05 - BOCAS E CAIXAS PARA BUEIROS TUBULARES • DER/PR ES-D 06/05 - DRENOS LONGITUDINAIS PROFUNDOS • DER/PR ES-D 07/05 - DRENOS SUB-SUPERFICIAIS • DER/PR ES-D 08/05 - DRENOS SUB-HORIZONTAIS • DER/PR ES-D 09/05 - BUEIROS TUBULARES DE CONCRETO • DER/PR ES-D 10/05 - BUEIROS CELULARES DE CONCRETO • DER/PR ES-D 11/05 - DEMOLIÇÃO DE DISPOSITIVOS DE CONCRETO • DER/PR ES-D 12/05 - DISPOSITIVOS DE DRENAGEM PLUVIAL URBANA • DER/PR ES-D 13/05 - RESTAURAÇÃO DE DISPOSITIVOS DE DRENAGEM DANIFICADOS • DER/PR ES-D 14/05 - LIMPEZA E DESOBSTRUÇÃO DE DISPOSITIVOS DE DRENAGEM http://www.der.pr.gov.br/modules/conteudo/conteudo.php?conteudo=65 21 Normas DER/PR http://www.der.pr.gov.br/arquivos/File/PDF/pdf_Drenagem/ES-D01-05SarjetasValetas.pdf 22 5. DRENAGEM SUPERFICIAL valetas sarjetas meios fios entradas dágua descidas dágua dissipadores caixas coletoras meio fio 23 DER/PR ES-D 01/05 SARJETAS E VALETAS Dispositivos destinados a conduzir as águas precipitadas sobre a pista de rolamento ou áreas laterais à rodovia, para os bueiros ou talvegues naturais. As sarjetas localizam-se nas bordas da plataforma de cortes, em canteiros centrais e em banquetas executadas em taludes de cortes ou aterros. As valetas, por sua vez, destinam-se a captar as águas precipitadas a montante dos cortes ou aterros, impedindo que estas atinjam o corpo estradal. Podem ter revestimento vegetal, de solo-cimento, ou de concreto de cimento Portland moldado no local, admitindo-se em casos especiais o emprego de elementos pré-moldados. 24 Sarjetas de Corte Captam a água que se precipita sobre a estrada e a conduzem longitudinalmente à rodovia (a margem dos acostamentos) até o ponto de transição entre o corte e o aterro, para que saia lateralmente para o terreno natural, para a valeta de aterro, ou para a caixa coletora de um bueiro de greide. http://www.drenagem.ufjf.br/ 25 Sarjetas de Aterro São dispositivos com o objetivo de impedir que as águas precipitadas sobre a plataforma escoem pelo talude de aterro, provocando erosões neste ou na borda do acostamento. Por escoamento longitudinal, levam as águas interceptadas até local de deságue seguro, em caixas coletoras ou no terreno natural. 26 Valetas de Proteção de Corte As valetas de proteção de corte podem ser: Triangulares: não são recomendadas para grandes vazões, pois criam plano preferencial de escoamento da água. Retangulares: são adotadas no caso de cortes em rocha, por facilidade de execução. Trapezoidais: tem maior eficiência hidráulica. http://www.drenagem.ufjf.br/ Tem o objetivo de interceptar as águas que escorrem pelo terreno a montante, impedindo-as de atingir o talude de corte. 27 Valetas de Proteção de Aterro Tem o objetivo de interceptar as águas que escorrem pelo terreno a montante, impedindo-as de atingir o pé do aterro. http://www.drenagem.ufjf.br/ 28 Valetas de Canteiro Central http://www.drenagem.ufjf.br/ 29 Execução de sarjetas de Concreto Juntas de Dilatação 31 DER/PR ES-D 02/05 Dispositivo destinado a dar acesso às propriedades ou vias laterais à rodovia, permitindo a passagem dos veículos sobre sarjetas, sem causar danos ao dispositivo ou a interrupção do fluxo canalizado • dois tipos básicos de dispositivos para transposição de segmentos de sarjetas: tubos de concreto envolvidos por berço e cobertura de concreto simples, e laje ou grelha de concreto armado. TRANSPOSIÇÃO DE SEGMENTOS DE SARJETAS DER/PR ES-D 03/05 destinadas à captação e transferência das águas que incidem sobre a plataforma das rodovias Descidas d’água para taludes de cortes Descidas d’água em taludes de aterros Entradas para descidas d’água ENTRADAS E DESCIDAS D’ÁGUA Descidas d’água Conduzem as águas captadas por outros dispositivos de drenagem pelos taludes de cortes e aterros. Podem ter as formas: Retangular, em calha ou em degraus; Semicircular ou meia cana, Em tubos de concreto ou metálicos. 34 Podem ser do tipo rápido ou em degraus. A escolha do tipo é função da velocidade limite do escoamento para não provocar erosão, das características geotécnicas dos taludes, do terreno, da necessidade de quebra de energia do fluxo e dos dispositivos de amortecimento na saída. Trevo de Assaí – Jan/08 36 DER/PR ES-D 04/05 DISSIPADORES DE ENERGIA Destinam-se a reduzir a velocidade do escoamento, para evitar a erosão. 37 DER/PR ES-D 05/05 BOCAS E CAIXAS PARA BUEIROS TUBULARES BOCA DE BUEIRO CAIXAS PARA BUEIROS BUEIRO BUEIRO 38 Caixas Coletoras Tem como objetivos principais: •Coletar águas provenientes de sarjetas e que se destinam aos bueiros de greide; •Coletar águas provenientes de pequenos talvegues a montante de bueiros de transposição de talvegues, permitindo sua construção abaixo do terreno natural; •Coletar águas provenientes de descidas d'água de cortes, conduzindo-as a um dispositivo de deságüe seguro; •Permitir a inspeção de condutos que por elas passam, para verificação de funcionalidade e eficiência, decantação de material em suspensão e serviços de desentupimento, como no caso de drenos profundos; •Possibilitar mudanças de dimensão de bueiros, de sua declividade e direção, permitir a concorrência de mais de um bueiro. 40 6. DRENAGEM SUBTERRÂNEA http://www.quebarato.com.br/classificados/dreno-tubo-de-100-mm-rolo-com-50-mts__1321848.html 41 Quanto à disposição: Longitudinais – quando ocupam posição aproximadamente paralela ao eixo da estrada. Transversais – quando cortam o eixo, segundo um ângulo geralmente entre 45º e 90º DRENOS 42 DER/PR ES-D 06/05 DRENOS LONGITUDINAIS PROFUNDOS Drenos profundos: dispositivos utilizados para rebaixar o lençol freático, em cortes em solo ou rocha, evitando que a ação das águas subterrâneas possa afetar a resistência do material do subleito e/ou pavimento, prejudicando o desempenho deste. Quanto à forma construtiva, podem utilizar tubos ou não, sendo estes últimos também chamados de drenos cegos. Quando constituídos de uma só camada de agregado, os drenos são denominados contínuos. Quando existem duas camadas de agregados, uma com a finalidade filtrante e outra drenante, os drenos são denominados descontínuos. profundidades entre 1,5 e 2,0 m Dreno Profundo http://www.drenagem.ufjf.br/ O filtro do dreno profundo pode ser executado com material granular ou com manta sintética com permeabilidade e espessura indicadas no projeto. DRENOPET • DrenoPET, consiste na utilização de garrafas plásticas prensadas no lugar de materiais como brita, areia e cascalho nos drenos que são colocados sob o chão para absorver e conduzir para um local apropriado a água que se acumula em um terreno. As garrafas prensadas formam um núcleo drenante envolvido por um não- tecido de poliéster (geotêxtil), dando origem a um cilindro flexível cujo comprimento e diâmetro variam de acordo com as características da obra em que o dreno é empregado http://www.prodesivo.com.br http://www.secom.unb.br/especiais/44anos_geotec2.htm 7. DRENAGEM SUBSUPERFICIAL 46 DER/PR ES-D 07/05 Drenos sub-superficiais: são dispositivos que têm por objetivo drenar águas superficiais infiltradas no pavimento. Os drenos sub-superficiais podem ser executados na direção transversal ou longitudinal com relação ao eixo da rodovia. DRENOS SUB-SUPERFICIAIS 47 Drenagem Sub-superficial Execução de rasgo transversal na rodovia com o uso de valetadeira. Valeta aberta para preenchimento com material drenante (brita). 8. DRENAGEM DE TALUDES E ENCOSTAS Rodonorte – Ab.09 DER/PR ES-D 08/05 DRENOS SUB-HORIZONTAIS Drenos sub-horizontais: são dispositivos instalados nos taludes de cortes, aterros ou em encostas, e que visam proporcionar o escoamento das águas retidas nos maciços, de forma a aliviar os empuxos capazes de comprometer a estabilidade desses taludes ou encostas. 50 9. TRANSPOSIÇÃO DE TALVEGUES Bueiro Simples Tubular de Concreto – BSTC Bueiro Duplo Tubular de Concreto – BDTC Bueiro Triplo Tubular de Concreto – BTTC Bueiro Simples Celular de Concreto – BSCC Bueiro Duplo Celular de Concreto – BDCC Bueiro Triplo Celular de Concreto – BTCC Local mais profundo do vale, onde correm as águas de chuva e dos rios http://www.dicionario.pro.br/ 51 Bueiros Celulares ( 1930 - 1940 ) 9a) BUEIROS TUBULARES DE CONCRETO Os tubos de concreto para bueiros devem ser do tipo e dimensões indicadas no projeto e de encaixe tipo ponta e bolsa ou macho e fêmea, obedecendo as exigências da NBR 8890. O concreto usado para a fabricação dos tubos deve ser confeccionado de acordo com a NBR 12654, NBR 12655 e outras normas vigentes do DER/PR, e dosado experimentalmente para a resistência a compressão (fckmin) aos 28 dias de 15 MPa, ou superior se indicado no projeto específico.. 53 Dimensões e Consumos Médios para uma unidade 55 DER/PR ES-D 09/05 BUEIROS TUBULARES DE CONCRETO Bueiros são dispositivos que têm por objetivo permitir a transposição de talvegues atingidos pela rodovia, ou proporcionar condições de passagem de fluxos d’água superficiais para o lado de jusante. A presente especificação trata exclusivamente daqueles constituídos por tubos de concreto, que podem estar dispostos em linhas simples, duplas ou triplas. Os bueiros são também denominados obras de arte correntes. Na ausência de projeto-tipo específico, devem ser utilizados os dispositivos padronizados pelo DER/PR, que constem do Álbum de Projetos-Tipo do DER/PR. 56 PRIMEIROS A SEREM EXECUTADOS 57 BERÇOS DE CONCRETO Os berços dos bueiros e os dentes (quando previstos) são executados em concreto ciclópico composto por 30% de pedra de mão e concreto com resistência característica a compressão (fck min) igual a 11 Mpa. 58 Caixa Coletora Boca de Bueiro Berço 59 REATERRO ADEQUADO Execução do reaterro, preferencialmente com o próprio material escavado. A compactação do material de reaterro deve ser executada em camadas individuais de no máximo 15 cm de espessura, por meio de "sapos mecânicos", placas vibratórias ou soquetes manuais. Especial atenção deve ser dada à compactação junto às paredes dos tubos. O reaterro deve prosseguir até se atingir uma espessura de, no mínimo, 60 cm acima da geratriz superior externa do corpo do bueiro. 60 9b) BUEIROS CELULARES DE CONCRETO GALERIAS 61 DER/PR ES-D 10/05 BUEIROS CELULARES DE CONCRETO Bueiros celulares: obras de arte correntes, de porte razoável, que se instalam no fundo de talvegues e, em geral, correspondem a cursos d’água permanentes. Por razões construtivas e estruturais são construídos em seções geometricamente definidas, na forma de retângulos ou quadrados, podendo ser de células únicas ou múltiplas separadas por septos verticais. Na ausência de projeto-tipo específico, devem ser utilizados os dispositivos padronizados pelo DER/PR, que constem do Álbum de Projetos-Tipo do DER/PR. 62 63 CABECEIRAS Bueiro Simples Celular de Concreto Rodovia Castelo Branco GALERIAS O concreto usado para a execução dos bueiros deve ser confeccionado de acordo com o prescrito na NBR 12654 e NBR 12655 e outras normas vigentes no DER/PR, devendo ser dosado experimentalmente para a resistência à compressão (fckmin), aos 28 dias, de 18 MPa, ou superior se indicado no projeto específico. 66 Junta de Dilatação Bueiros Celulares de Concreto > 30m REATERRO Reaterro: após o período de cura do concreto do bueiro celular, deve-se proceder à operação de reaterro. O material para o reaterro pode ser o próprio escavado, se este for de boa qualidade ou material especialmente selecionado, importado de empréstimos de terraplenagem. A compactação deste material deve ser executada em camadas de no máximo 20 cm, por meio de "sapos mecânicos" ou placas vibratórias. Deve- se tomar a precaução de compactar com o máximo cuidado junto às paredes do corpo do bueiro e de levar a compactação sempre ao mesmo nível, de cada lado da obra. Esta operação deve prosseguir até se atingir uma espessura de 60 cm acima da laje. Em Construção Viária :: Criação de passagens inferiores de veículos / pedestres; :: Obras metroviárias; :: Travessia de cabos de energia / telefonia; :: Travessia de adutoras / oleodutoshttp://www.armcost.com.br/prod_mercado.htm l o s / p e d e s t r e s ; : : O b r a s m e t r o v i á r i a s ; : : T r a v e s s i a d e c a b o s d e e n e r g i a / t e l e f o l o s / p e d e s t r e s ; : : O b r a s m e t r o v i á r i a s ; : : T r a v e s s i a d e c a b o s d e e n e r g i a / t e l e f o 10. Projeto Métodos de cálculo de vazão Método Comparativo OUTRAS OBRAS JÁ EXECUTADAS EM REGIÃO PRÓXIMA Método Empírico Talbot - ESTUDOS AMERICANOS DIMENSIONAMENTO: PROCURA-SE ÁREA DO ORIFÍCIO Método Racional Áreas < 50 ha Método Racional Modificado 50 ha Áreas 100 ha Método do Ven Te Chow ou U.S. Soil Conservation Service Áreas 100 ha Onde: • Q = Vazão, em m3/s; • C = Coeficiente de escoamento superficial (adimensional); • i = Intensidade pluviométrica, em mm/min; • A = Área de drenagem, em ha. Cálculo da Vazão de Projeto para área de drenagem inferior a 50 ha Método Racional 1º passo Q 6 C * i * A = ESTUDOS HIDROLÓGICOS DE 01/HID-001 ÓRGÃO: DIRETORIA DE ENGENHARIA ASSESSORIA DE PROJETO MANUAL: PROJETO Estudos Hidrológicos Fonte: WILKEN, 1978 (Manual de Outorga da SUDERHSA ) http://www.pr.gov.br/meioambiente/suderhsa/pdf/manual_outorgas.pdf C = Coeficiente de Escoamento Q = (C * i * A) / 6 C = 0,90 => áreas pavimentadas; C = 0,70 => superfícies em taludes; C = 0,35 => áreas gramadas. Coeficiente de Escoamento Superficial Intensidade de Chuva http://www.pr.gov.br/meioambiente/suderhsa/pdf/manual_outorgas.pdf Q = (C * i * A) / 6 (mm/min) Londrina : http://www.pr.gov.br/meioambiente/suderhsa/pdf/manual_outorgas.pdf 0,939 i = 3.132,56 * T 0,939 (tc + 30) Em princípio, desde que não haja recomendação específica da Fiscalização, os períodos de recorrência a serem adotados são: a) Para dispositivos de drenagem superficial, T = 10 anos; b) Para bueiros ou galerias, T = 50 anos; c) Para canalização de córregos, T = 50 anos, com verificação para T = 100 anos sem considerar borda livre; d) Para pontes, T = 100 anos. Tempo de Concentração onde: tc = Tempo de concentração, em min; L = Comprimento do talvegue, em km; H = Desnível médio do talvegue, em m. tc = 57 ( L³/H ) 0,385 bacias com áreas de drenagem inferiores ou iguais a 100 ha Q = (C * i * A) / 6 A = Área Contribuinte (ha) L 2º passo Cálculo da vazão do tubo – seção cheia Q = vazão, em m3/s A = área molhada, em m² I = declividade, em m/m Rh = raio hidráulico, em m N = coeficiente de Manning (tubos de concreto n= 0,013) ÀreaØ Perímetro MolhadoØ Raio Hidráulico Rh = Tubos: 40 / 60 / 80 / 100 / 120 / 150 Manning ) 79 3º passo Comparação de Vazões Se Q > Qt – refaz-se lançamento do projeto deve-se aumentar bitola do tubo Se Qprojeto < Qtubo funcionará http://www.mto.gov.on.ca/english/transtek/roadtalk/rt11-2/#a1 BUEIRO COM PROBLEMA DNER - Departamento Nacional de Estradas de Rodagem.Diretoria de Desenvolvimento Tecnológico. Divisão de Capacitação Tecnológica. Glossário de termos técnicos rodoviários. – Rio de Janeiro, 1997.296p. (IPR. Publ., 700) disponível em http://www1.dnit.gov.br/arquivos_internet/ipr/ipr_new/manuais/DNER-700-GTTR.pdf em 11.08.09 Revista Techne - Pista seca: Bom funcionamento do sistema de escoamento de águas pluviais preserva o pavimento e evita acidentes por Silvana Maria Rosso edição 126 – Setembro/2007 disponível em http://www.revistatechne.com.br/engenharia-civil/126/artigo61998-1.asp em 11.08.09 Furlan, Ana. Notas de Aula – Elementos de Hidrologia – STT5890. EESC – USP. São Carlos, 2008. UFJF – Universidade Federal de Juiz de Fora. Drenagem Rodoviária e Estudos Hidrológicos. Textos Técnicos. disponível http://www.drenagem.ufjf.br/ em 11.08.09 Gayer, Oscar A. S. – Drenagem de Rodovias. Programa de Integração e Capacitação do DER/PR. 2008. DNIT - Manual de Drenagem de Rodovias, IPR, Rio de Janeiro, 2006 disponível em http://www1.dnit.gov.br/arquivos_internet/ipr/ipr_new/manuais/manual_drenagem_rodovias.pdf em 11.08.09 DNIT - Álbum de Projetos-Tipo de Dispositivos de Drenagem, IPR, Rio de Janeiro, 2006 disponível em http://www1.dnit.gov.br/arquivos_internet/ipr/ipr_new/manuais/album_proj_tipos_disp_dren_versao_14.02.2007.pdf em 11.08.09 DNIT – IPR - Download da Coletânea de Normas. disponível em http://www1.dnit.gov.br/ipr_new/download_normas.htm em 11.08.09 DER/PR. Normas DER. Especificações de Serviços Rodoviários. disponível em http://www.der.pr.gov.br/modules/conteudo/conteudo.php?conteudo=65 em 11.08.09 SUDERHSA. Superintendência de Recursos Hídricos e Saneamento Ambiental – Governo do Paraná. Manual de Outorga, 2006 disponível em http://www.suderhsa.pr.gov.br/meioambiente/arquivos/File/suderhsa/manual_outorgas.pdf em 11.08.09 DER/SP. Normas Técnicas. Estudos Hidrológicos disponível em http://www.der.sp.gov.br/documentos/normas/anexos/hid001.htm em 11.08.09 CANADÁ. Ministry of Transportation. McKellar Creek Culvert Replacement Project Problem Solving with Polystyrene. Road Talk - Ontario's Transportation Technology Transfer Digest — Summer 2005 — Vol. 11, Issue 2. disponível em http://www.mto.gov.on.ca/english/transtek/roadtalk/rt11-2/#a1 em 11.08.09 Referências
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