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Drenagem de vias terrestre
Notas de aulas
Generalidades
Drenagem é a arte de conduzir, controlar o volume e fluxo de água. A drenagem pode ser superficial ou subterrânea.
Drenagem superficial
Coleta e remove águas superficiais que atingem ou possam atingir a estrada. Água superficial é o que resta de uma chuva após serem deduzidas as perdas por evaporação e por infiltração
Drenagem subterrânea
Intercepta e remove águas no subsolo do leito da via. Água subterrânea é encontrada no subsolo e pode existir sob a forma de lençol freático, ou acumulada em fendas de rocha.
Elementos utilizados em drenagem
Geometria da obra e local
É considerar formas, declividade longitudinal e declividade transversal.
Obras de drenagem: Canais, dutos, bueiros, galerias, pontes, caixas de coletas, caixas passagem, caixas interseção, boca de lobo.
Estudos e elementos de topografia e projeto
Topografia, geometria, hidráulica, hidrologia, mecânica dos solos, estatística, matemática, informática,...E bom senso.
No projeto de drenagem precisamos dos dados de geometria, hidrologia e escolher os elementos para drenar.
Dimensionar é o ato de verificar mais que qualquer coisa. O homem da drenagem tem que ser um bom leitor do homem, da topografia e da geometria.
2 km
600
540
600
560
Seções que devem conter elementos de drenagem:
2 km
600
540 600
560
S S2 (^) S S4 (^) S S6 (^) S
Perfil Longitudinal
530
540
550
560
570
580
590
600
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Estacas
Cota (m) S
S
S
S S
S
S
S 3
S 5
S 6
S 7
S 1 (^) S 2
S 4
Seções máximas de corte (S2, S6) Seções máximas de aterro (S4) Seções de transição, mista (S1, S5, S7)
Porte de obra Elemento T período de retorno
Pequena Sarjeta, boca de lobo 10 anos
Média Bueiro normal 20 anos
alta Bueiro estratégico 50 anos
P
S
L
tc – tempo de concentração – é o tempo que a partícula de chuva requer para chegar do ponto (P) mais distante da bacia até a seção (S)
Q Qmax
tc t
10 minutos
diferençamáximadecota
3 0 ,^75
c
c
t
H
H
L
t
Expressões empíricas Exemplo:
( (^) o ) y
x
K bt
aT i
Equações de chuva existem para cada local (bacia)
As vezes há equação mais simples para altura de chuva
t c
h i =
Como obter A (área) da bacia: Topografia aerofoto projeto.
Bases da hidráulica A maioria dos elementos de drenagem são canais. A estimativa de vazões (Manning) A determinação da área do canal depende da forma. O coeficiente de rugosidade de Manning depende do revestimento.
Material de revestimento: Solo revestido: grama, betume. Misturas (solo cimento, solo cal) Concreto ou assemelhado
Na locação – declividade ( I )
n coeficientederugosidadede Manning
raiohidráulico p
w r
p perímetromolhado
I declividade
w áreadocanal
_
V velocidadede fluxo
Q Vw
w r
I
nQ
man
man
_^2 /^3
OBS.: é necessário controlar a erosão, sedimentação, regime de fluxo Erosão (Aurélio) [Do lat. erosione.] S. f.
- Ato de um agente que erode, que corrói a pouco e pouco; o resultado desse ato.
- Geol. Trabalho mecânico de desgaste realizado pelas águas correntes, e que também pode ser feito pelo vento (erosão eólica), pelo movimento das geleiras e, ainda, pelos mares.
- Fig. Desgaste progressivo e lento. Erosão eólica. Geol. 1. V. erosão (2).
Sedimentação (Aurélio) [De sedimentar + -ção.] S. f.
- Formação de sedimentos.
- Geol. Processo pelo qual substâncias minerais ou rochosas, ou substâncias de origem orgânica, se depositam em ambiente aquoso ou aéreo.
Erosão
W
Q V
Q V w
man man
man man
=
=. Controle de erosão. Erode? (sim, não) Tabelas, gráficos } f (material) ⇒ Verosão
Não erode ⇒ Vman^ < Verosão
Em geral, a valeta junto ao pé-do-corte apresenta a parede interna com a mesma inclinação do talude de corte e a parede externa com inclinação igual à adotada para o talude de acabamento da base e sub-base.
Quando se faz o projeto de pavimentação de uma estrada é recomendável que na seção estrutural tipo, em cortes e aterros, sejam incluído os detalhes referentes às estruturas de drenagem. Normalmente, as estruturas de drenagem devem ser especificadas em desenhos de seção transversal juntos ao da seção estrutural do pavimento a fim de se ter uma melhor perspectiva da situação de algumas estruturas de drenagem como é o caso de valetas do pé-de-corte, sarjetas e rápidos.
As valetas do pé-de-aterro são canais construídos próximos ao pé-do-aterro, para coletar e conduzir as águas a um ponto de descarga antes que atinjam a estrada.
A seção transversal da valeta pode ter a mesma forma que a indicada para a valeta de pé-de-corte. A distância da valeta ao pé do talude do aterro deve ser cerca de 3,00 metros.
É recomendável a execução das valetas do pé-de-aterro sempre que os aterros tiverem altura igual ou superior a 0,50 metros.
Dimensionamento de valetas
O tempo de recorrência (T) para o projeto de drenagem deve estar de acordo com o tipo de estrada.
TIPO DE ESTRADA TEMPO DE RECORRÊNCIA
Auto-estrada Estrada de 1a^ Classe Outras Estradas
25 anos 10 anos 5 anos
O tempo de recorrência é definido pela relação: n
m
T =
onde
m = n =
número de anos de observação de chuvas. número de ordem que a precipitação considerada ocupa numa série de precipitações dispostas em ordem de magnitude decrescente.
Tempo de concentração (t) é o tempo necessário para o escoamento desde o ponto mais remoto (maior tempo de fluxo) da área de drenagem até a descarga.
No cálculo da vazão superficial pelo Método Racional, recomenda-se para o tempo de concentração (t), um mínimo de 5 minutos.
A vazão superficial será calculada pelo Método Racional para áreas de
contribuição até 80 hectares. A fórmula a ser usada é: 3 ,^6
ciA
Q =
Q =
c = i =
A =
vazão superficial, m^3 /s coeficiente de escoamento intensidade de chuva para uma duração igual ao tempo de concentração, em cm/hora área a ser drenada, em km^2
Defini-se o coeficiente de escoamento (c) pela relação:
quantidade de chuva
quantidade deáguasuperficial c =
para uma mesma intensidade de chuva (i) quando toda a área esta contribuindo.
Para áreas compostas de vários tipos de superfície use para (c) a média ponderada:
Automatização do Projeto
TALUDE SEÇÃO TRANSVERSAL Cota superior Estaca final
h E % b
Estaca inicial Valeta Cota inferior com revestimento em : Terra, Grama, Concreto a
e %
Cota superior e cota inferior são relativas ao talude e serão utilizadas para determinação da altura.
Estaca inicial e estaca final, são utilizadas para cálculo do comprimento do pé do talude e o comprimento da valeta.
Declive longitudinal (E). Os declives dos taludes (b:h) variam de acordo com a natureza do terreno e da altura do talude.
Com relação a valeta que será executada temos: a : distância entre o pé do talude e o limite externo da valeta. e : declive da valeta.
Os elementos que estão em vermelho nas células amarelas devem ser fornecidos conforme a situação a ser projetada.
Para nosso exemplo temos: Elementos Geométricos Talude Cota superior 810,00 m Cota inferior 800,00 m Estaca inicial 20 Estaca final 35 Declivid. longitudinal (E) 2 % Declividade do talude (b) 1 (h) 1 Valeta Distância (a) 1,00 m Elevação (e) 5 %
Largura do acostamento 3,50 m Largura do pavimento 3,50 m Para o cálculo da chuva de projeto podemos entrar com os respectivos valores:
Chuva de Projeto i = f (t , T) Tempo de concent. (min.) 10 Período de retorno (anos) 10 Precipitação ( i ) (cm/h) 0 Nosso exemplo não há dados para Tempo de concentração igual a 10 minutos diretamente, logo digitamos para a precipitação (i) ZERO e obtemos elementos para 5 e 15 minutos na pagina 220 do livro consultado: Drenagem superficial e subterrânea de estradas – Renato G. Michelin:
LOCAL ANOS
DURAÇÃO DA PRECIPITAÇÃO EM MINUTOS
Belém
Com os elementos acima a planilha fará a interporlação para o projeto: Obs. (i) = 0 quando precisar interpolar Caso precisar usar tabela e interpolar unidade lim. menor lim. maior minutos 5 15 cm / h 19,4 12, O valor calculado é: Precipitação (i) = 16,1 cm/h
Desenvolvimento b a
c h d
Altura da seção triangular: 100
a. e h =
declividadedo talude
h b =
Área: 2
( b a ). h w
c = b^2 + h^2
d = a^2 + h^2
Perímetro molhado: p^ = c + d
Raio hidráulico: p
w r =
Coeficiente de Rugosidade de Manning (n): Solo pedregulhoso, limpo 0,
Neste envelope esta o arquivo valeta.xls
Conclusão
Nas três verificações que foram executadas como exemplo neste trabalho, houve alteração para a declividade longitudinal (E) e para a elevação da valeta (e); obtendo-se o seguinte resultado:
Verificação Declivid. Longit. (E) Elevação (e)
Comprimento em Terra + Grama I 3 % 10 % 149,00 m II 3 % 5 % 45,42 m III 2 % 5 % 37,09 m
Podemos verificar que todo processo de automatização por mais simples que seja torna o trabalho de verificação melhor e de fácil execução, dando ao projetista tempo para melhor discussão e análise.
Fica aqui os nossos agradecimentos a todos aqueles que vierem utilizar este trabalho e ficamos a inteira disposição para criticas e sugestões que possam surgir.
