R E P Ú P L I C A F E D E R A T I V A D O B R A S I L M I N I S T É R I O D O S T R A N S P O R T E S

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1 R E P Ú P L I C A F E D E R A T I V A D O B R A S I L M I N I S T É R I O D O S T R A N S P O R T E S DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES DNIT SUPERINTENDENCIA REGIONAL NO ESTADO DE SÃO PAULO ELABORAÇÃO DE PROJETO EXECUTIVO DE ENGENHARIA PARA ESTABILIZAÇÃO DE TALUDES DA RODOVIA BR-101/SP- RIO/SANTOS Rodovia: BR-101/SP Rio/Santos Trecho: Divisa RJ/SP Divisa SP/PR Subtrecho: Divisa RJ/SP (km 0,0) Ubatuba/SP (km 53,6) Segmento: km 0,0 ao km 41,5 Extensão: 41,5 km Código PNV: 101BSP3450 / Divisa RJ/SP 101BSP3480 / Praia Grande (Ubatuba/SP) VOLUME 3: MEMÓRIA JUSTIFICATIVA ABRIL/ 2011

2 R E P Ú B L I C A F E D E R A T I V A D O B R A S I L M I N I S T É R I O D O S T R A N S P O R T E S DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES DNIT SUPERINTENDENCIA REGIONAL NO ESTADO DE SÃO PAULO ELABORAÇÃO DE PROJETO EXECUTIVO DE ENGENHARIA PARA ESTABILIZAÇÃO DE TALUDES DA RODOVIA BR-101/SP- RIO/SANTOS Rodovia: BR-101/SP Rio/Santos Trecho: Divisa RJ/SP Divisa SP/PR Subtrecho: Divisa RJ/SP (km 0,0) Ubatuba/SP (km 53,6) Segmento: km 0,0 ao km 41,5 Extensão: 41,5 km Código PNV: 101BSP3450 / Divisa RJ/SP 101BSP3480 / Praia Grande (Ubatuba/SP) Lote: Único Supervisão e Coordenação Geral de Desenvolvimento e Projetos/DPP/DNIT Fiscalização: Superintendência Regional no Estado de São Paulo Contrato: /2010 Processo: / Edital: 0113/ VOLUME 3: MEMÓRIA JUSTIFICATIVA ABRIL/ 2011

3 Sumário 1. APRESENTAÇÃO ESTUDOS TOPOGRÁFICOS ESTUDO HIDROLÓGICO E HIDRÁULICOS Critérios Gerais de Projeto Chuvas de Projeto Determinação da Intensidade de Chuva Período de Retorno Determinação do Tempo de Concentração Determinação das Vazões Método Racional Estudos Hidrológicos e Hidráulicos Específicos Ponto Ponto Ponto Ponto Ponto Ponto Ponto ESTUDOS DE TRÁFEGO Dados existentes Correção Sazonal Taxa de Crescimento de Tráfego Tráfego futuro Número N ESTUDOS DE SEGURANÇA DE TRÂNSITO COMPONENTE AMBIENTAL Diagnóstico Ambiental Diagnóstico do Meio Físico

4 Diagnóstico do Meio Biótico Diagnóstico do Meio Antrópico Áreas de valor Histórico Ecoturismo Levantamento de Passivos Ambientais Identificação e Avaliação dos Impactos Ambientais Medidas de Proteção Ambiental Canteiro de Obras Desmatamentos e Limpeza de Terrenos Abertura de Trilhas e Caminhos de Serviço Escavações Manuais Controle de Processos de Assoreamento Segurança e Sinalização PROJETO DE DRENAGEM Introdução Cadastramento dos dispositivos de drenagem existentes Drenagem Superficial Dimensionamento dos Dispositivos de Drenagem Superficial Determinação da Vazão de Contribuição Determinação da Capacidade de Vazão Velocidade Máxima Permissível Sarjetas Caixas Coletoras Dissipadores de Energia Drenagem Sub-superficial Drenagem Profunda Drenagem de Taludes e Encostas Obras de Arte Correntes Projetos Tipo e Especificações Técnicas PROJETOS GEOTÉCNICOS PONTO

5 Síntese do diagnóstico estrutural Justificativa e descrição da solução adotada PONTO Síntese do diagnóstico estrutural PONTO Síntese do diagnóstico estrutural Justificativa e descrição da solução adotada PONTO Síntese do diagnóstico estrutural Justificativa e descrição da solução adotada PONTO Síntese do diagnóstico estrutural Justificativa e descrição da solução adotada PONTO Síntese do Diagnóstico Estrutural Aspectos Geológicos Gerais Aspectos Estruturais Específicos Justificativa das Soluções Adotadas Setor Setor Setor Setor Setor Setor Setor PONTO Síntese do diagnóstico estrutural Justificativa e descrição da solução adotada PONTO Síntese do diagnóstico estrutural

6 Justificativa e descrição da solução adotada PONTO Síntese do diagnóstico estrutural Justificativa e descrição da solução adotada PROJETO DE PAVIMENTAÇÃO Considerações Básicas Dimensionamento Composição do Concreto Asfáltico Granulometria dos Agregados Filer Industrial Bibliografia do Projeto de Pavimentação PROJETO DE SINALIZAÇÃO Objetivo Características Aplicação Zonas de controle de tráfego Sinalização vertical Sinalização horizontal Dispositivos de Canalização Normatizações QUADROS DE QUANTIDADES E MEMÓRIAS DE CÁLCULO Quadro das Quantidades de Serviços Quadros Resumos Das Distâncias De Transporte Quadros Demonstrativos das Quantidades de Mobilização e Desmobilização do Canteiro de Obras Memória de Cálculo das Quantidades ANEXOS FISCALIZAÇÃO TERMO DE ENCERRAMENTO

7 APRESENTAÇÃO 5

8 1. APRESENTAÇÃO Este volume 3 contempla a Memória Justificativa do Projeto Executivo de Engenharia para estabilização de taludes em 10 acidentes geotécnicos na rodovia BR-101/SP, trecho Divisa RJ/SP Divisa SP/PR, referente ao Processo nº / O termo de referência do edital deste projeto apresenta a seguinte divisão para o relatório final: Volume 1 Relatório de Projeto e Documentos para concorrência; Volume 2 Projeto de Execução; Volume 3 Memória Justificativa; Volume 3A Estudos Geotécnicos; Volume 3B Notas de Serviço e Cálculo de Volumes; 3C Relatório de Avaliação Ambiental RAA; Volume 4 Orçamento e Plano de Execução da Obra. Por julgamento em acordo com a Superintendência Regional no Estado de São Paulo (SRESP) as discriminações dos volumes 3A e 3B, em tempo, foram modificadas para que se melhor enquadrem na realidade dos projetos de estabilização de encostas no âmbito destes projetos. Sendo assim, o conjunto de documentos do referido Relatório Final do Projeto é o seguinte: Volume 1 Relatório de Projeto e Documentos para Concorrência Volume 2 Projeto de Execução Volume 3 Memória Justificativa Volume 3A Estudos Geológicos e Geotécnicos Volume 3B Memória de Cálculo das Estruturas Volume 3C Relatório de Avaliação Ambiental RAA Volume 4 Orçamento e Plano de Execução da Obra Cabe ainda salientar que o relatório do Ponto 7 do km , constante neste contrato, a pedido da Superintendência no Estado de São Paulo, foi apresentado separadamente do restante dos pontos de instabilidade descritos no Termo de Referência do Processo nº / devido a necessidade emergencial da obra. A Tabela 1.1 mostra a descrição e os problemas de todos locais apresentados no edital de licitação e em contrato já com as devidas correções de descrição e localização que foram apresentadas a partir do RA-01 (Relatório de Andamento) e avalizadas pela fiscalização. 6

9 Tabela 1.1 Descrição e identificação dos pontos que são objeto de projeto de estabilização deste relatório, conforme contrato. Ponto Localização (km) DESCRIÇÃO DO PROBLEMA E Abatimento de Aterro com trincas (90 metros) D/E Erosão de Aterro (20 metros), apenas avaliação E Erosão de Corte (80 metros) E Erosão de Aterro (50 metros) E/D Deslocamento de muro com levantamento da pista E Escorregamento de talude de corte E Abatimento de aterro c/trincas (cortina 120 metros) E Afundamento de pista/linha de bueiro E Abatimento de aterro c/trincas (100 metros). Ltda. Os estudos foram desenvolvidos pela Azambuja Engenharia e Geotecnia Os principais elementos e datas de referência do referido contrato são os seguintes: Circunscrição: SRESP Contrato nº: /2010 Data da Assinatura: 02/02/2010 Data da publicação no DOU: 25/02/2010 Objeto do contrato: Projeto Executivo de Engenharia para estabilização de taludes em 10 acidentes geotécnicos na rodovia BR-101/SP, trecho Divisa RJ/SP Divisa SP/PR. Prazo de execução: 180 dias Data de ordem do início do serviço: 01/03/2010 Data de paralisação: 01/04/2010 Data de ordem de reinício: 31/08/2010 Data da licitação: 12/03/2009 7

10 Coordenador do projeto: Eduardo Azambuja CREA\RS: D Período abrangência do relatório: 30 dias Porto Alegre, abril de Eng. Eduardo Azambuja Coordenador Geral CREA\RS: D Azambuja Engenharia e Geotecnia 8

11 MAPA DE SITUAÇÃO 9

12 10

13 ESTUDOS TOPOGRÁFICOS 11

14 2. ESTUDOS TOPOGRÁFICOS Os serviços de campo executados nos estudos topográficos tiveram por objetivo avaliar as condições atuais dos terrenos dos pontos descritos anteriormente. De modo geral, buscou-se uma caracterização do relevo existente bem como o cadastro dos principais elementos interferentes nos acidentes geotécnicos. Para tais levantamentos utilizou-se como equipamento a estação total com precisão de três casas decimais. Nos pontos com facilidade de acesso utilizou-se o prisma reflexivo. Já nos os pontos de difícil acesso foram feitas medições com laser. Tomou-se como referência os marcos RN (Referência de Nível) homologados pelo IBGE (Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística) descritos em coordenadas UTM. Sabe-se, portanto, que estes pontos de referência apresentam coordenadas E (este) e N (norte) não precisas, descrevendo coordenadas não georeferenciadas. Porém, foram tomadas, estas, como medida de referência porque os marcos geodésicos de coordenadas precisas encontram-se a longas distâncias dos locais a serem realizados os levantamentos topográficos. De forma prioritária, foram cadastrados, quando existentes os seguintes elementos: Dispositivos de drenagem: bueiro, alas, caixa coletora, canaleta, sarjeta, rápido meia-cana, descida d água em degraus, acúmulo d água, caminho d água e dreno horizontal profundo (DHP). Elementos do terreno natural: pé de talude, crista de talude, acesso local, limites de ruptura e erosão, limites de vegetação fechada, árvores de grande porte e regiões de matacão. Elementos do corpo estradal: eixo da rodovia, bordo direito, bordo esquerdo, defensas metálicas, meio-fio e placas de transito. Além de edificações e postes da rede de transmissão elétrica. Estruturas de contenção: muro de concreto, cortina atirantada, bolsacreto, erocamento e muro de gabião. Foram geradas seções transversais nas posições mais representativas da declividade do terreno bem como dos acidentes geotécnico observados. A planta de topografia está apresentada no Volume 2 Projeto de Execução. 12

15 ESTUDOS HIDROLÓGICOS E HIDRÁULICOS 13

16 3. ESTUDO HIDROLÓGICO E HIDRÁULICOS Os estudos hidrológicos têm como objetivo principal a caracterização dos aspectos regionais do ponto de vista hidroclimático e a avaliação das precipitações e intensidades máximas de chuva, de forma a fornecer subsídios para a definição de parâmetros que possibilitem a determinação da seção de vazão dos dispositivos de drenagem destinados a proteger o corpo estradal dos efeitos maléficos das águas pluviais. A metodologia utilizada para o estudo hidrológico pautou-se nas recomendações constantes nas instruções de serviço IS-203 Estudos Hidrológicos e nas publicações: Manual de Hidrologia Básica para Estruturas de Drenagem, (DNIT, 2005 Publicação IPR 715), Manual de Drenagem de Rodovias IPR 724 (DNIT, 2006), e Manual de Serviços de Consultoria para Estudos e Projetos Rodoviários, volume Embora a IS-203 indica que em casos particulares, quando mantidas as obrasde-arte correntes não se aplica a metodologia constante nesta Instrução de Serviço, utilizou-se a metodologia, pois em alguns pontos, os problemas de instabilidade geotécnica estão vinculados a drenagens superficiais, subsuperficias ou bueiros existentes. Para a definição dos elementos fisiográficos das bacias de contribuição, interceptadas pelo corpo estradal, foram utilizadas informações cartográficas do Instituto Brasileiro de Geografia e estatística (IBGE) encontradas na carta vetorizada de Piscinguaba, inspeções de campo, imagens de satélite, cadastramento e levantamento topográfico das obras existentes. Com estes elementos foram determinadas as áreas de drenagem por planimetria, o comprimento do talvegue mais extenso e o desnível entre o ponto de interseção da rodovia com o talvegue e o ponto mais alto da bacia Critérios Gerais de Projeto Chuvas de Projeto Para determinação da intensidade da chuva a ser utilizada, foram identificados, através do cadastro de postos pluviométricos do site da Agência Nacional de Águas ( os seguintes postos pluviométricos próximos à área de estudo: Picinguaba, Ubatuba, e Ubatuba IA. Todos os postos pluviométricos nesta região apresentam leituras feitas por pluviômetros, com dados reais brutos e com algumas descontinuidades de leitura. Por apresentar uma boa série histórica, 46 leituras entre os anos de 1946 e 1995, com poucas interrupções, todos dados reais, e localização próxima dos eventos objetos de análise deste trabalho, adotou-se os registros pluviométricos diários máximos do posto meteorológico de UBATUBA/DAEE (código ), sob a responsabilidade da Agência Nacional de Águas ANA, conforme ilustrado no mapa a seguir. 14

17 Dados da Estação Código Nome UBATUBA Código Adicional E2-052R Bacia ATLÂNTICO, TRECHO SUDESTE (8) Sub-bacia RIOS ITAPANHAÚ,ITANHAÉM E... (80) Rio - Estado SÃO PAULO Município UBATUBA Responsável FCTH/DAEE-SP Operadora FCTH/DAEE-SP Latitude -23:26:0 Longitude -45:4:0 Altitude (m) 1 Área de Drenagem (km2) - Figura : Mapa das estações pluviométricas com a estação utilizada para cálculo. Para o presente estudo foi adotado um único posto pluviométrico como leitura da altura pluviométrica. A altura pluviométrica é definida como a espessura média da lâmina de água precipitada que recobriria a região atingida pela precipitação admitindo-se que essa água não se infiltrasse, não se evaporasse, nem se escoasse para fora dos limites da região. A unidade de medição habitual é o milímetro de chuva, definido como a quantidade de precipitação correspondente ao volume de 1 litro por metro quadrado de superfície. Dos dados de chuva da série histórica da estação de Ubatuba obteve-se o Índice Pluviométrico Médio Anual no valor de 2.164,37mm. As precipitações médias mensais caracterizam uma distribuição de chuvas com maior concentração nas estações de primavera e verão, sendo o 1º trimestre como mais chuvoso e os meses de junho, julho e agosto como os menos chuvosos, conforme ilustram o quadro e o gráfico abaixo. Tabela Precipitações máxima, mínima e média mensais e anual Ubatuba/SP. Precipitação Média Mensal e Anual na Microrregião - Posto Pluviométrico Ubatuba (mm) JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ TOTAL Pmáx 642,60 838,70 736,90 436,00 358,50 247,90 355,80 305,40 250,10 344,00 388,40 601,40 MÉDIA Pmín 46,50 10,40 44,70 15,40 12,90 6,20 9,70 0,00 7,70 20,60 71,80 97,60 ANUAL Pmédia 278,79 285,15 256,57 188,53 130,46 79,59 87,40 87,21 131,51 173,13 194,71 271, ,37 Fonte: ANA/DAEE-SP (período: ) 15

18 Figura Precipitações máxima, mínima e média mensais e anual Ubatuba/SP. Com base nos dados da estação pluviométrica de Ubatuba/SP, temos a seguir o quadro com o registro número máximo, mínimo e médio de dias de chuva por mês e total anual, para o período de 1946 a Tabela Dias de Chuva máxima, mínima e média mensais e anual Ubatuba/SP. Dias de Chuva Média Mensal e Anual na Microrregião - Posto Pluviométrico Ubatuba (mm) JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ TOTAL Máx. Dias Mín. Dias ANUAL Méd. Dias Fonte: ANA/DAEE-SP (período: ) 16

19 Figura Dias de Chuva máxima, mínima e média mensais e anual Ubatuba/SP. A partir dos dados de chuvas diárias máximas anuais, efetuou-se a análise de freqüência dos eventos hidrológicos máximos de projetos, pela utilização do Método de Gumbel. Apresenta-se, na planilha de dados de precipitação e no gráfico a seguir, os valores das precipitações máximas de um dia de duração, plotados no papel de probabilidade, juntamente com a reta representativa da função determinada pela metodologia. Do processamento estatístico obtiveram-se as seguintes chuvas de um dia para os seguintes tempos de retorno indicados: TR 1 ano = 50 mm; TR 5 anos = 191 mm; TR 15 anos = 248 mm; TR 25 anos = 272 mm; TR 50 anos = 308 mm. 17

20 GRÁFICO DE GUMBEL Posto Pluviométrico de Ubatuba/SP 350 Período: GUMBEL REAL Linear (GUMBEL) VALORES DE Y PRECIPITAÇÃO (mm) ,01 1,5 2,0 3,0 4,0 5, PERÍODO DE RECORRÊNCIA (ANOS) Figura Gráfico de Gunbel para o posto pluviométrico de Ubatuba/SP. 18

21 MÉTODO DE GUMBEL: PRECIP. DIÁRIA MÁXIMA ANUAL (Fonte: ANA) Estação Pluviométrica Ubatuba/FCTH/DAEE-SP Ubatuba/SP Valores Observados PROB. (%) Período Retorno (ANOS) N ANO PRECIPITAÇÃO REAL GUMBEL REAL GUMBEL ,50 0,021 0,037 47,000 26, ,20 0,043 0,049 23,500 20, ,50 0,064 0,069 15,667 14, ,50 0,085 0,073 11,750 13, ,60 0,106 0,084 9,400 11, ,20 0,128 0,096 7,833 10, ,30 0,149 0,124 6,714 8, ,10 0,170 0,151 5,875 6, ,00 0,191 0,217 5,222 4, ,10 0,213 0,225 4,700 4, ,20 0,234 0,228 4,273 4, ,40 0,255 0,254 3,917 3, ,30 0,277 0,288 3,615 3, ,60 0,298 0,297 3,357 3, ,50 0,319 0,303 3,133 3, ,30 0,340 0,314 2,938 3, ,20 0,362 0,320 2,765 3, ,20 0,383 0,367 2,611 2, ,80 0,404 0,375 2,474 2, ,90 0,426 0,387 2,350 2, ,40 0,447 0,423 2,238 2, ,70 0,468 0,490 2,136 2, ,70 0,489 0,534 2,043 1, ,40 0,511 0,597 1,958 1, ,40 0,532 0,597 1,880 1, ,40 0,553 0,613 1,808 1, ,20 0,574 0,637 1,741 1, ,70 0,596 0,649 1,679 1, ,20 0,617 0,653 1,621 1, ,80 0,638 0,664 1,567 1, ,70 0,660 0,664 1,516 1, ,50 0,681 0,681 1,469 1, ,40 0,702 0,697 1,424 1, ,60 0,723 0,733 1,382 1, ,70 0,745 0,754 1,343 1, ,30 0,766 0,764 1,306 1, ,40 0,787 0,805 1,270 1, ,20 0,809 0,826 1,237 1, ,70 0,830 0,848 1,205 1, ,40 0,851 0,867 1,175 1, ,60 0,872 0,893 1,146 1, ,60 0,894 0,903 1,119 1, ,40 0,915 0,904 1,093 1, ,40 0,936 0,904 1,068 1, ,00 0,957 0,915 1,044 1, ,30 0,979 0,957 1,022 1,045 SOMATÓRIO 6789,5000 NÚMERO DADOS 46 PREC. MÉDIA 147,5978 DESVIO 54,8836 Figura Precipitações diárias máximas anuais. 19

22 Determinação da Intensidade de Chuva Para obtenção das intensidades de chuvas de curta duração, em função de diversos tempos de recorrência, aplicaram-se procedimentos a seguir descritos: Primeiramente transformou-se as chuvas de 1 dia, para diferentes tempos de recorrência (T), em uma chuva de 24 horas, através da relação: P(24h:T) / P(1 dia:t) = 1,13. Através do valor da chuva de 24 horas, para um dado T, é possível determinar as chuvas de mais curta duração através de relações médias entre precipitações de diferentes durações, definidos por um estudo de chuvas intensas, efetuados pelo DNOS. Tabela Relação de chuvas de diferentes durações. Relação de Chuvas de Diferentes Durações Valor Médio Obtido pelo DNOS Relação de Chuvas de Diferentes Durações Valor Médio Obtido pelo DNOS 5 min / 30 min 0,34 1 h / 24 h 0,42 10 min / 30 min 0,54 6 h / 24 h 0,72 15min / 30min 0,70 8 h / 24 h 0,78 20 min / 30min 0,81 10 h / 24 h 0,82 25 min / 30 min 0,91 12 h / 24 h 0,85 30 min / 1 h 0, Curvas de Intensidade - Duração - Recorrência Posto Pluviométrico de Ubatuba/SP Período: Intensidade (mm/h) Duração (min) Figura Curvas de intensidade duração tempo de recorrência. 20

23 Curvas de Precipitação - Duração - Recorrência Posto Pluviométrico de Ubatuba/SP Período: Precipitação (mm) Duração (min) Figura Curvas de precipitação duração tempo de recorrência Período de Retorno O intervalo de tempo para que uma dada chuva de intensidade e duração definidas seja igualada ou superada é denominado período de retorno ou tempo de recorrência. Os tempos de recorrência adotados são os preconizados pelas instruções do Manual de Hidrologia Básica do DNIT (2005). Estes tempos estão apresentados na Tabela 3.4. Tabela Relação de chuvas de diferentes durações. OBRAS TR ADOTADO FUNCIONAMENTO Drenagem profunda e subsuperficial 10 anos Dispositivos de drenagem superficial 5 anos Canal Bueiros tubulares e Celulares 15 anos Canal Verificação de Bueiros tubulares e Celulares 25 anos Orifício Ponte, pontilhão 50 a 100 anos Canal 21

24 Determinação do Tempo de Concentração O tempo de concentração necessário para que a partir do início de uma chuva, todos os pontos da bacia de drenagem passem a contribuir para uma dada seção é denominado Tempo de Concentração, este é calculado pela fórmula de R.Peltier / J.L. Bonnenfant, método indicado para pequenas bacias (menores que 4km²) através da expressão: Onde: TC = T 1 + T 2 T1: tempo de escoamento em min, tabelados em função da cobertura vegetal e da declividade do talvegue. T2: é definido pela expressão: T2 = 1/ß2 x T 2 1/ß2: correção da cobertura vegetal (tabelado). Para região montanhosa 1/ß2 = 1,33; T 2: é a relação entre a forma, a declividade e a área da bacia; coef. de forma (α): coeficiente de forma da bacia, dado pela relação entre o comprimento do talvegue e a área da bacia, definido pela expressão: Onde: α = L / A1/2 α: coeficiente de forma da bacia; L: comprimento do talvegue (hm); A: área da bacia (ha). De acordo com a IS-203 do DNIT Para as obras de drenagem superficial será adotado o tempo de concentração igual a 5 minutos Determinação das Vazões O cálculo das vazões de projeto depende diretamente da dimensão da bacia de contribuição e foi processado de acordo com os seguintes critérios: a) Bacias com áreas até 10 km2: Método Racional b) Bacias com áreas superiores a 10 km²: Método do Hidrograma Unitário Triangular. 22

25 Método Racional Serão calculados pelo método racional o qual é definido pela seguinte fórmula: Onde: Q = 0,0028 x C x I x A (para bacias até 4km²) Q = vazão (m3/s) C = coeficiente de deflúvio (R.Peltier/J.L.Bonnenfant ou Baptista Gariglio/José Paulo Ferrari) I = intensidade de precipitação calculada (mm/h) A = área da bacia contribuinte (ha) Os valores de chuva são extraídos do gráfico altura-duração-frequência, com a duração igual ao tempo de concentração da bacia. A determinação do volume de excesso de chuva resultante de uma precipitação uniforme sobre a bacia é feita levando em conta o complexo solocobertura vegetal. O coeficiente de escoamento superficial C relaciona o volume precipitado com o volume efetivamente escoado, considerando-se as características da região, como topografia, geologia e ocupação do solo. A seguir serão apresentados em sequência os estudos hidrológicos específicos de cada ponto, definindo assim, as bacias hidrográficas de contribuição, coeficiente de escoamento, vazões e dimensionamentos hidráulicos Estudos Hidrológicos e Hidráulicos Específicos Ponto 1 No ponto 1 os estudos hidrológicos tem o objetivo de realizar a verificação hidráulica dos dispositivos de drenagem superficial existentes na rodovia BR-101 Rodovia Rio Santos, situada próxima a divisa dos estados de São Paulo e Rio de Janeiro. a) Definição da Bacia Hidrográfica de Contribuição A área da bacia hidrográfica foi demarcada pela carta vetorizada de Piscinguaba fornecida pelo Instituto Brasileiro de Geografia e estatística (IBGE), conforme ilustra a imagem a seguir: 23

26 Bacia hidrográfica: 1,41ha. Figura Definição da área da bacia de contribuição. Para a bacia acima representada, subdividida em duas sub-bacias para análise da capacidade das sarjetas a partir do divisor, foram levantadas as seguintes características: Bacia hidrográfica do Ponto 1: Localização do acidente: BR-101, km 0+600; Área da bacia: 1,4 ha ou 0,014 km² Comprimento: m; Desnível: aproximadamente 60 m; Declividade média: 0,06 m/m. b) Determinação do Coeficiente de Escoamento (c) O coeficiente de escoamento superficial C relaciona o volume precipitado com o volume efetivamente escoado, considerando-se as características da região, como topografia geologia e ocupação do solo. No caso do ponto 1 determinou-se o valor a ser utilizado para coeficiente C igual a 0,85, referente ao escoamento, basicamente, sobre a plataforma pavimentada da rodovia, com baixa permeabilidade. 24

27 c) Determinação das Vazões O cálculo das vazões de projeto foi processado de acordo com os seguintes critérios: Bacias com áreas até 10 km²: Método Racional Bacias com áreas superiores a 10 km²: Método do Hidrograma Unitário Triangular. Para estas bacias, obteve-se uma área inferior a 10km² correspondendo, então, a utilização Método Racional para o cálculo das vazões. Para o cálculo das vazões da bacia objeto do presente relatório, através do método racional com adoção dos coeficientes de deflúvio e tempo de concentração de Peltier/Bonnenfant, seguimos os seguintes dados físicos e geomorfológicos: Região montanhosa; Área da bacia (A): 1,41 ha; Comprimento Talvegue (L): 1.000m; Declividade efetiva (i): 0,06 m/m; Tempo de Recorrência (TR): 5 e 10 anos; Coef. de deflúvio (C): 0,85. I. Método Racional: Q = 0,0028 x C x I x A (para bacias até 4km²) II. Cálculo do Tc: Por tratar-se da verificação hidráulica de dispositivos de drenagem superficial e de uma bacia de pequena dimensão, adotou-se o tempo de concentração mínimo de 5 minutos. 25

28 III. Determinação da intensidade de chuva: Pelos gráficos de IxDxF: Para TR = 5 anos: Para TR = 10 anos: I 5 = 314 mm/h; I 5 = 380 mm/h; IV. Determinação da vazão da bacia: Q = 0,0028 x C x I x A Para TR = 5 anos: Q 5 = 1,05 m³/s; Para TR = 5 anos: Q 5 = 1,27 m³/s; d) Dimensionamento hidráulico da sarjeta/valeta Para a vazão calculada de 1,05 m³/s (TR de 5 anos), a descida d água que consta no Volume 2 do projeto executivo é atendida, sendo compatível com bueiro de diâmetro de 1,00m Ponto 3 No ponto 3 os estudos hidrológicos tem o objetivo de realizar a verificação hidráulica dos dispositivos de drenagem superficial existentes na rodovia BR-101 Rodovia Rio Santos, situada próxima ao balneário de Cambury, município de Ubatuba. a) Definição da Bacia Hidrográfica de Contribuição A área da bacia hidrográfica foi demarcada pela carta vetorizada de Piscinguaba fornecida pelo Instituto Brasileiro de Geografia e estatística (IBGE), conforme ilustra a imagem a seguir: 26

29 Bacia hidrográfica: 0,5 ha. Figura Definição da área da bacia de contribuição. Para a bacia acima representada, foram levantadas as seguintes características: Bacia hidrográfica do Ponto 3: Localização do acidente: BR-101, km; Área da bacia: 0,5 ha ou 0,005 km² Comprimento: 100 m; Desnível: aproximadamente 12 m; Declividade média: 0,12 m/m. b) Determinação do Coeficiente de Escoamento (c) O coeficiente de escoamento superficial C relaciona o volume precipitado com o volume efetivamente escoado, considerando-se as características da região, como topografia geologia e ocupação do solo. No caso do ponto 3 determinou-se o valor a ser utilizado para coeficiente C igual a 0,70, referente a pequena bacia de solo e rocha com vegetação rala e de baixa permeabilidade. 27

30 c) Determinação das Vazões O cálculo das vazões de projeto foi processado de acordo com os seguintes critérios: Bacias com áreas até 10 km²: Método Racional Bacias com áreas superiores a 10 km²: Método do Hidrograma Unitário Triangular. Para estas bacias, obteve-se uma área inferior a 10km² correspondendo, então, a utilização Método Racional para o cálculo das vazões. Para o cálculo das vazões da bacia objeto do presente relatório, através do método racional com adoção dos coeficientes de deflúvio e tempo de concentração de Peltier/Bonnenfant, seguimos os seguintes dados físicos e geomorfológicos: Região montanhosa; Área da bacia (A): 0,70 ha; Comprimento Talvegue (L): 100m; Declividade efetiva (i): 0,12 m/m; Tempo de Recorrência (TR): 5 e 10 anos; Coef. de deflúvio (C): 0,70. V. Método Racional: VI. Cálculo do Tc: Q = 0,0028 x C x I x A (para bacias até 4km²) Por tratar-se da verificação hidráulica de dispositivos de drenagem superficial e de uma bacia de pequena dimensão, adotou-se o tempo de concentração mínimo de 5 minutos. VII. Determinação da intensidade de chuva: Pelos gráficos de IxDxF: Para TR = 5 anos: I 5 = 314 mm/h; 28

31 Para TR = 10 anos: I 10 = 380 mm/h; VIII. Determinação da vazão da bacia: Q = 0,0028 x C x I x A Para TR = 5 anos: Q 5 = 0,30 m³/s; Para TR = 10 anos: Q 10 = 0,37 m³/s; d) Dimensionamento hidráulico da sarjeta/valeta Para a vazão dimensionada de 0,3 m³/s (TR de 5 anos), projetou-se uma sarjeta constante no Volume 2 do projeto, revestido em concreto, com vazão máxima de 0,8 m³/s Ponto 5 No ponto 5 os estudos hidrológicos tem o objetivo de realizar a quantificação hidráulica dos dispositivos de drenagem subhorizontais profundos da obra de contenção existente neste ponto da rodovia BR-101 Rodovia Rio Santos, situada próxima ao balneário de Cambury, município de Ubatuba, bem como a influência da meia pista do pavimento existente, de modo a elaborar o dimensionamento da sarjeta situada neste trecho e dos novos drenos que serão instalados. a) Definição dos dispositivos e da área de Contribuição Para análise da capacidade e o conseqüente dimensionamento das sarjetas, considerou-se, neste primeiro momento, a contribuição da vazão de escoamento superficial da meia pista da rodovia, que possuem as seguintes características: Bacia hidrográfica do Ponto 5: a) Localização do acidente: BR-101, km ; b) Área da bacia (meia pista): 0,052 ha ou 0,00052 km² c) Comprimento: 130 m; d) Declividade média: 0,01 m/m. 29

32 b) Determinação das Vazões A determinação da vazão de contribuição dos DHP s da obra de contenção existente foi calculado por meio de Hazen-Willians, que segue: Sendo o coeficiente de rugosidade adotado igual a 140, o diâmetro do DHP existente igual a 50mm e a declividade do mesmo igual a aproximadamente 1%, temos desta forma: Adotando 130 metros de extensão da solução, tendo a cada 4 metros um DHP e admitindo que 50% dos dispositivos contribuirão para a vazão em um dos sentidos (à meia cota longitudinal, há um divisor de águas), a vazão parcial da sarjeta proveniente da contribuição dos DHP s será: O cálculo das vazões de projeto foi acrescido, de acordo com os seguintes critérios abaixo, da pequena bacia considerada proveniente da contribuição da meia pista do pavimento à vazão: a) Bacias com áreas até 10 km²: Método Racional b) Bacias com áreas superiores a 10 km²: Método do Hidrograma Unitário Triangular. Para esta bacia, obteve-se portanto uma área inferior a 10km² correspondendo, então, a utilização Método Racional para o cálculo das vazões. Para o cálculo das vazões da bacia objeto do presente relatório, através do método racional com adoção dos coeficientes de deflúvio e tempo de concentração de Peltier/Bonnenfant, seguimos os seguintes dados físicos e geomorfológicos: a) Região montanhosa; 30

33 b) Área da bacia (A): 0,026 ha; c) Comprimento Talvegue (L): 65m (130m/2); d) Declividade efetiva (i): 0,01 m/m; e) Tempo de Recorrência (TR): 5 e 10 anos; f) Coef. de deflúvio (C): 0,85. IX. Método Racional: X. Cálculo do Tc: Q = 0,0028 x C x I x A (para bacias até 4km²) Por tratar-se da verificação hidráulica de dispositivos de drenagem superficial e de uma bacia de pequena dimensão, adotou-se o tempo de concentração mínimo de 5 minutos. XI. Determinação da intensidade de chuva: Pelos gráficos de IxDxF: Para TR = 5 anos: Para TR = 10 anos: I 5 = 314 mm/h; I 10 = 380 mm/h; XII. Determinação da vazão da bacia: Q = 0,0028 x C x I x A Para TR = 5 anos: Q 5 = 0,20 m³/s; Para TR = 10 anos: Q 10 = 0,23 m³/s; c) Dimensionamento hidráulico da sarjeta/valeta Para a vazão dimensionada de 0,20 m³/s (TR de 5 anos) da meia pista, acrescentou-se a vazão de contribuição dos DHP s instalados na obra de contenção existente de 0,00167m³/s, totalizando uma vazão de chegada na sarjeta de 0,21 m³/s. Desta forma, dimensionou-se uma sarjeta triangular STC07 com comprimento de 0,58m, altura de 0,3m e revestido em concreto. 31

34 Ponto 6 No ponto 6 os estudos hidrológicos tem o objetivo de realizar a verificação hidráulica dos dispositivos de drenagem superficial existentes neste local. a) Definição da Bacia Hidrográfica de Contribuição A área da bacia hidrográfica foi demarcada pela carta vetorizada de Piscinguaba fornecida pelo Instituto Brasileiro de Geografia e estatística (IBGE), conforme ilustra a imagem a seguir. P6 RN1979-A sub-bacia - 2 sub-bacia - 1 Bacias hidrográficas: Sb1: 9,6 ha / Sb2: 5,1 ha. Figura Definição da área da bacia de contribuição. Para a bacia acima representada, subdividida em duas sub-bacias para análise da capacidade das sarjetas a partir do divisor, foram levantadas as seguintes características: Bacia hidrográfica do Ponto 6: Localização do acidente: BR-101, km ; Área da bacia: sub-bacia 1 (sb1): 9,6 ha ou 0,09 km² Sub-bacia 2 (sb2): 5,1 há ou 0,05 km²; Comprimento talvegue: sb1: 596 m / sb2: 495 m; Desnível: aproximadamente 200 m; Declividade média: sb1: 0,33 m/m / sb2: 0,40 m/m. 32

35 b) Determinação do Coeficiente de Escoamento (c) O coeficiente de escoamento superficial C relaciona o volume precipitado com o volume efetivamente escoado, considerando-se as características da região, como topografia geologia e ocupação do solo. No caso do ponto 6 determinou-se o valor a ser utilizado para coeficiente C de escoamento considerando que trata-se de uma região montanhosa, de vegetação densa e média permeabilidade do solo (ver Figura ) com C1=0,5. Utilizando estes valores definidos pelo Eng.Gariglio/Ferrari e considerando que em 26% da área da bacia apresenta vegetação rala de média permeabilidade com C2=0,6, pode-se definir um coeficiente de escoamento equivalente ponderado onde C=0,52. P6 RN1979-A sub-bacia - 2 sub-bacia - 1 Figura Definição do coeficiente de escoamento através da visualização da área da bacia de contribuição do Ponto 6. c) Determinação das Vazões O cálculo das vazões de projeto foi processado de acordo com os seguintes critérios: c) Bacias com áreas até 10 km²: Método Racional d) Bacias com áreas superiores a 10 km²: Método do Hidrograma Unitário Triangular. Para estas bacias, obteve-se uma área inferior a 10km² correspondendo, então, a utilização Método Racional para o cálculo das vazões. 33

36 Para o cálculo das vazões da bacia objeto do presente relatório, através do método racional com adoção dos coeficientes de deflúvio e tempo de concentração de Peltier/Bonnenfant, seguimos os seguintes dados físicos e geomorfológicos: Região montanhosa; Área da bacia (A): sb1: 9,6 ha / sb2: 5,1 ha; Comprimento Talvegue (L): sb1: 596 m / sb2: 495m; Declividade efetiva (i): sb1: 0,33 m/m / sb2: 0,40 m/m; Tempo de Recorrência (TR): 5 anos; Coef. de deflúvio (C): 0,52. XIII. Método Racional: Q = 0,0028 x C x I x A (para bacias até 4km²) XIV. Cálculo do Tc (por Peltier/Bonnenfant para bacias até 4,0km²): Tc = T 1 + T 2; T 1 (função da declividade do talvegue e tipo de região): T 1 = 5,0min (tabelado); T 2 = 1/ß 2 x T 2 ; α: coeficiente de forma: α = L / A 1/2 L: comprimento do talvegue (hm); A: área da bacia (ha). Sb1: α = 5,96 / (9,6) 1/2 = 1,9 (bacia intermediária, nem arredondada e nem alongada). Sb2: α = 4,95 / (5,1) 1/2 = 2,2 (bacia intermediária, nem arredondada e nem alongada). 1/ß 2 (região montanhosa) = 1,33 (tabelado); T 2 (função da declividade do talvegue, do coef. de forma (α) e da área da bacia): para sb1 e sb2: T 2 = 4,0 (tabelado); T 2 = 1/ß 2 x T 2 = 5,32 min; 34

37 Tc = T 1 + T 2 = 5,0 + 5,32 = 10,3 min. XV. Determinação da intensidade de chuva: Pelos gráficos de IxDxF: Para TR = 5 anos: I 5 = 231 mm/h; XVI. Determinação da vazão da bacia: Q = 0,0028 x C x I x A Para TR = 5 anos: Para sb1: Para sb2: Q 5 = 3,22 m³/s; Q 5 = 1,71 m³/s; d) Dimensionamento hidráulico da sarjeta/valeta Para a vazão dimensionada de 3,22 m³/s para a sub-bacia 1, dimensionou-se uma sarjeta trapezoidal com base de 0,5m, altura de 0,6m,revestido em concreto. Para a sub-base 2, com vazão de 1,71m³/s, a sarjeta pode ter dimensões menores 0,4m, altura de 0,5m, também revestido em concreto. Porém para conformação do segmento deve-se manter as dimensões maiores Ponto 8 No ponto 8 os estudos hidrológicos tem o objetivo de realizar a verificação hidráulica dos dispositivos de drenagem superficial e da obras de arte corrente existentes na rodovia BR-101 Rodovia Rio-Santos, situada próxima ao balneário da Praia do Félix, no município de Ubatuba. 35