ESTRADAS I I I. 2º semestre 2008

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1 ESTRADAS I I I 2º semestre 2008

2 E DRENAGEM DE RODOVIAS - OBRAS E.1 REVISÃO Na primeira metade do Século XIX, Metcalf, Telford e Mac Adam, redescobriram a necessidade de manter secos os leitos viários, e apresentaram princípios como:

3 Enquanto o solo puder ser mantido seco, poderá suportar qualquer peso, sem deformações importantes. Se passar água através da estrada, e saturar o solo natural, qualquer que seja a sua espessura, perderá a sua capacidade de suporte e se despedaçará. Éo solo que realmente suporta o peso do tráfego.

4 Conceitos populares relacionados à estrada: Existem três maneiras de construir uma estrada: drenando, drenando, drenando. A boa conservação de uma estrada, se assemelha a boa conservação de uma casa, porão seco e cobertura impermeável.

5 As principais causas de deterioração de uma estrada são: água e martelamento dinâmico das cargas pesadas do trânsito.

6 A água, em particular, é o principal agente agressivo destruidor. Os principais danos causados pela água são: Redução da capacidade de suporte ação física alterando a umidade ótima; Provocação de tensões internas ação física devido as mudanças de temperatura (gelo, desgelo e vapor);

7 Arraste de materiais ação física (bombeamento); Flutuação ação física, reduzindo o peso específico dos materiais da base por supersaturação; Lâmina Líquida ação física, provocando deslizamento, reduzindo a aderência. Pela oxidação, em materiais betuminosos, que se tornam rígidos, perdendo a sua capacidade ligante.

8 E OBRAS DE TRAVESSIA E.2.1 GENERALIDADES Travessia obra especial, destinada a transposição de um fundo de vale, por uma via pública, de forma a permitir o livre escoamento das águas pluviais, sem risco de represamentos causadores de inundações.

9 No planejamento de cidades, a melhor maneira ecológica e econômica, consiste em observar e resguardar ao máximo as situações que a natureza, em milhares de ano criou: Para tanto, deve-se raciocinar e planejar em termos de topografia e hidrografia.

10 Normalmente a hidrografia, é deixada em segundo plano, devido custos, interesses imediatos investimento em obras que não aparecem (enterradas). Inundações: Como conseqüências de falta ou falha de planejamento temos como causas das inundações:

11 a) ocupação desordenada: crescimento natural de uma cidade, sem planejamento, onde as situações críticas estabelecidas, tem uma difícil solução econômica. Éo caso de ocupação de áreas inundáveis em fundos de vale, de áreas de maré, etc... b) aumento do coeficiente de escoamento superficial (C)

12 A fórmula Q = C.i.A, representa a vazão de afluência (vazão hídrica) num determinado ponto, de um fundo de vale, onde: C = coeficiente de escoamento superficial, representa a parcela de escoamento das precipitações pluviais; Ex: Área verde C = 0,2 Área pavimentada C = 0,8 / 0,9

13 i = intensidade da precipitação; A = Área da bacia de montante. Os fatores i, A, permanecem constantes no tempo. O dimensionamento de uma travessia, feita durante a cobertura verde, tem sua vazão ~ quadruplicada, como a ocupação para a área a montante, conseqüência inundações.

14 c) Elevação das cotas de fundo: Em conseqüência do assoreamento do leito dos rios, causado pelo lixo, arraste dos finos dos revestimentos primários, arraste dos materiais de terraplenagem,..., as cotas de fundo dos rios se elevam. A capacidade de vazão do rio, se reduz, pela redução da sua seção e declividade. Resultado: inundações.

15 d) Travessias de capacidade de vazão insuficientes: provocam represamentos inundações e contribuem p/ o a assoreamento a montante.

16 d) Legislação: As Legislações Federal, Estadual e Municipal, através de legislação específica para ocupação e uso dos fundos de vale, as Prefeituras estabelecem diretrizes, procurando conciliar os interesses público e privado em relação ao: Escoamento dimensionado, Acesso p/ inspeção e limpeza.

17 E OBRAS DE TRAVESSIAS As travessias em fundo de vale podem ser, em função da área de bacia, e do tipo de construção: - Pontes, - Viadutos, - Bueiros circulares, - Bueiros quadrados, retangulares.

18 Fig. 1 Obras de Travessia.

19 - As pontes e viadutos, tem a sua superestrutura, ao nível do greide da rua. *Sendo em concreto armado, estrutura metálica, ou em alvenaria de pedra quando em arco.

20 - Os bueiros são obras enterradas, com um recobrimento, em função do dimensionamento estrutural e em função da capacidade de vazão. Alturas disponíveis e o custo é que determinam o tipo de bueiro adotado. - As galerias têm a extensão da largura da estrada, ou rua, acrescidas de extensão necessária a proteção dos taludes.

21 Como materiais, empregamos: - Tubulação de concreto, - Tubulação metálica, - Tubulação em PVC, - Bueiro em alvenaria de pedra, - Bueiros celulares (simples, duplos e triplos).

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23 Abreviatura de obras de arte: P = pontes, V = viadutos, M.A.A = muro de arrimo de alvenaria, M.A.C = muro de arrimo de concreto, B.S.T.C. = bueiro simples de tubos de concreto, B.D.T.C. = bueiro duplo de tubos de concreto, B.S.T.M. = bueiro simples de tubo metálico, B.S.T.F. = bueiro simples de tubo de ferro, B.S.C.C. = bueiro simples celular de concreto.

24 RECOMENDAÇÕES : - As obras das travessias em fundo de vale, devem preceder os serviços de terraplenagem, a fim de garantir sua continuidade. - Embora as condições de vazão permitam φ s inferiores -em travessias de altos aterros- adotar uma dimensão mínima 0,8 a 1,0 m, para permitir as vistorias e eventuais acessos para limpeza.

25 -Para condutores até 1,2 m é conveniente o emprego de seção circular, sendo admissível estruturalmente, o emprego de até 2,0 m de φ interno. -No entanto,quando a dimensão interna exceder 1,2 m é mais conveniente o emprego de seções retangulares, de preferência quadrada.

26 -As paredes de seção retangular, não devem ultrapassar 3,0 m, a fim de não tornar muito fundo o bueiro celular, e criar uma lâmina d'água demasiadamente alta. Recorre-se aos bueiros celulares múltiplos.

27 E.3 - OBRAS DE DRENAGEM SUPERFICIAL E FINALIDADES - Consiste em captar e conduzir as águas das precipitações para seu destino final, o mais rapidamente possível.

28 Drenagem superficial revestida com biomanta. Vantagens infiltração parcial da água no solo, pois quando a biomanta satura, a água escorre superficialmente sobre ela, drenando o fluido com rapidez e eficiência. Fig. 3 Canaletas revestidas de biomantas.

29 - Em estrada temos: o abaulamento (tornar curvo), valetas, calhas,... - Em ruas temos: o abaulamento, as galerias, as sarjetas, as bocas de lobo,...

30 - Boca de Lobo: estrutura hidráulica destinada a captar as águas superficiais, consistindo de uma caixa de alvenaria ou pré-moldado de concreto localizada sob o passeio ou sob a sarjeta. No 1 o caso, capta águas superficiais através da abertura na guia; no 2 o caso, capta águas superficiais por meio de grelha de ferro fundido.

31 - Boca de Lobo na calçada: maior vazão, não é sifonada, há problema de mau cheiro, entope mais fácil e não tem grelha. - Boca de Lobo com grelha: é melhor, não entope, é sifonada, não volta o cheiro e diminui a vazão.

32 Fig. 4 Boca de Lobo com Grelha.

33 -Galeria: conduto destinado a transportar a água pluvial desde a captação até o local de despejo. Pode ter seção circular, retangular, oval ou de outra forma. -Sarjeta: canal longitudinal destinado a coletar e conduzir as águas superficiais da faixa pavimentada da via pública à boca de lobo.

34 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. Fig. 5 Sarjeta de aterro. Por escoamento longitudinal, levam as águas até local de desague, em caixas coletoras ou no terreno natural.

35 Fig. 6 Sarjeta de corte. Captam a água e a conduzem para que saia lateralmente para o terreno, para a valeta de aterro, ou para a caixa coletora de um bueiro de greide.

36 Fig. 7 Caixas Coletoras.

37 - As galerias, são representados pelos bueiros de grande extensão, e os processos de direcionamento, são semelhantes, utilizando a fórmula de CHÉZI: Q = W. V, sendo: Q = vazão de afluência, V = velocidade, W = seção.

38 V = C. R. I C = coeficiente de rugosidade hidráulico, R = raio hidráulico = W / P, P = perímetro molhado, I = declividade.

39 C = R. 1/6 n FÓRMULA DE MANNING n = 0,011 seção retangular em concreto n = 0,013 seção circular em concreto

40 E Tipos e critérios (cobertas/descobertas) a) As galerias, em áreas urbanas, p/ pequenas vazões, são normalmente cobertas, apresentando seções circulares ou retangulares. Como recomendações, no planejamento, temos: - emprego de seção circular até Ø 1,2 m, - em casos especiais admiti-se até 2 m,

41 - quando exceder Ø 1,2 m, é conveniente a seção retangular, de preferência quadrada, com altura máxima de 3 m. - as galerias retangulares, poderão ser múltiplas, e neste caso deverão ser abertas janelas de comunicação entre as seções, para equilibrar as alturas de lâmina líquida, com espaçam. máx. de 50 m.

42 - os condutores que servem a uma única boca de lobo, devem ter um Ø mín. de 30 cm, p/ evitar entupimentos constantes. - a velocidade máx. permitida será de 3,5 m/s p/ evitar erosão excessiva. Pode-se admitir até 6 m/s, se for previsto revestimento adequado. - a declividade da galeria, tanto quanto possível, deve ser igual a do terreno, para termos menos escavação.

43 b) as galerias descobertas (a céu aberto) não são aconselháveis nas áreas urbanas. As seções, nesses casos são: - seção retangular - seção trapezoidal - seção semicircular

44 A tendência, o bom senso e o elevado custo das canalizações recomendam, na fase de planejamento, a máx. manutenção das condições geológicas, topográficas e hidrológicas. Desta forma, as áreas de fundo de vale, serão urbanizadas com pequenas obras de correção, respeitando estas características. Ex: bacias de detenção (lagos), instalações desportivas, avenidas marginais...

45 E. 4 OBRAS DE DRENAGEM PROFUNDA E.4.1 Finalidades/Tipos Em qualquer obra de eng. de construção, a economia depende do custo final total, considerado sobre toda sua vida útil incluindo não somente o investimento inicial, mas também todos os custos significativos de manutenção e reposição.

46 Estes custos crescentes de manutenção e reparos ocorrem devido à diversas causas, inclusive o crescente tráfego de caminhões pesados, mas há pouca dúvida de que os efeitos danosos das rodas pesadas sobre os leitos rodoviários saturados ou inundados contribuem pesadamente para estes custos inesperados.

47 - As prefeituras municipais normalmente despendem maiores recursos na manutenção, que na execução de novas obras de pavimentação. Ex.: São Paulo ± 2/3 na manutenção, 1/3 na implantação.

48 As conseqüências das falhas nas construções das travessias e da drenagem superficial, são imediatamente visíveis. Quanto à drenagem profunda, mesmo projetistas e construtores, consideram um dispendioso luxo. Porém grandes gastos são necessários permanentemente para reparar e substituir pavimentos danificados.

49 - No próprio método de dimensionamento do DNER, o Fator Climático (FR), leva em conta as variações de umidade dos materiais do pavimento, em função da média anual de chuva. Até 800 mm/ano...fr = 0,70 De 800 à mm/ano...fr = 1,40 Acima de mm/ano...fr = 1,80

50 - Em testes de perfuração de bases e sub-bases, em pavim. bem e mal drenados, as condições de suporte eram completamente diferentes e consequentemente a vida útil remanescente da rodovia. CONCLUINDO: A drenagem profunda contribui para o prolongamento da vida útil da obra, e a conseqüente redução de custo final.

51 E.4.2 Dreno profundo longitudinal: se estende paralelamente a rodovia, a uma profundidade média de 1,2 a 2 m, destinado a interceptar as águas de acesso lateral e rebaixar o lençol freático. E.4.3 Drenos profundos transversais: são drenos executados transversalmente a uma rodovia, com a finalidade de interceptar o lençol freático quando este corta a estrada longitudinalmente.

52 Fig. 8 Saída de dreno longitudinal profundo, com geotêxtil.

53 E.4.4 Dreno profundo sub-horizontais: são geralmente executados em túneis e taludes. Correspondem a perfuração no solo, onde é instalado um tubo de PVC perfurado, coberto com tela nylon devidamente fixada. Preenchimento ou não do espaço restante com areia.

54 E.4.5 Drenos profundos verticais: são perfurações verticais preenchidas com material permeável, que apressam o recalque por adensamento em solos saturados. A água dos vazios do solo, drenam verticalmente p/ a superfície, pelo estabelecimento de uma permeabilidade vertical, em conexão com uma camada de permeabilidade horizontal, que descarrega a céu aberto.

55 E.4.6 Colchão drenante: No caso de estradas de rodagem, o sistema de camadas pode possuir: -uma só camada filtrante - drenante -uma camada filtrante e 1 camada drenante. O sistema (colchão drenante) tem por finalidade, interceptar, as infiltrações por capilaridadade, e drenar as águas de infiltração superficial.

56 E.4.7 Materiais empregados: Os materiais aplicados em drenagem profunda devem garantir: permeabilidade e assegurar a descarga. Os materiais aplicados podem ser discriminados de acordo com a sua finalidade: a) Materiais drenantes, b) Materiais filtrantes, c) Tubos drenantes coletores.

57 a) Materiais drenantes -Materiais granulares, são materiais de granulometria fina (areias), empregados nos drenos tradicionais. -Materiais sintéticos, não tecidos, são mantas produzidas por travamento e/ou entrelaçamento de fibras ou fios de material sintético, efetuados por processos mecânicos ou térmicos ou químicos (Agulhamento).

58 a) Materiais drenantes - Atualmente se empregam filamentos de: Poliester/ Poliamida/ Polipropileno/ Polietileno. - Material sintético, como drenos verticais, correspondem as estacas de areia, temos as fitas de papel ou material sintético.

59 b) Materiais filtrantes (areia, agregados, britados, geotêxtil, etc) Materiais de granulometria graúda, dimensionada em função do material granular fino envolvente baixo custo e bom funcionamento.

60 GEOTÊXTIL NÃO-TECIDO É uma manta não-tecida de filamentos de polipropileno, fabricada por um processo de superagulhagem em véus de fibras não orientadas. Trata-se de um material cujas propriedades hidráulicas o tornam substituto de filtros de areia convencionais. Indicados para projetos de drenagem, constitui-se em excelente alternativa técnico-econômica.

61 Apresenta baixos valores de filtração mesmo para pequenas gramaturas, acarretando grande economia na determinação da gramatura necessária em cada projeto. sua alta permeabilidade possibilita a livre passagem das águas de infiltração para o meio drenante, garantindo rapidez no estabelecimento das vazões do projeto.

62 Fig. 9 Geotêxtil.

63 c) Tubos drenantes coletores -Manilhas cerâmicas perfuradas, -Tubos de concreto poroso -Tubo dreno corrugado (tigre).

64 Fig. 10 Tubo drenante.

65 d) Outros materiais -Telas de nylon, -Bambu (obras temporárias, sem responsabilidade) -Fibras de Vidro, etc,...

66 CONCLUSÕES A drenagem profunda, dipõem de materiais locais, e atualmente de uma série de produtos que permitem uma série de opções. Não há razão portanto, de omitir tais cuidados, em obras de caráter permanente.