Teste 1 de Vias de Comunicação II GUIA DE CORRECÇÃO

Transcrição

1 Teste 1 de Vias de Comunicação II GUIA DE CORRECÇÃO Curso: LECT Data: Turmas: C31 e C32 Duração: 110 min Nome do Docente: Prof. F. Leite/Engª B. Matsimbe Pontuação: 60 pts Parte Teórica 1. Diga em que situações se devem construir, no quadro do sistema de drenagem de uma estrada, os seguintes dispositivos de drenagem: aquedutos, valetas de plataforma laterais, valetas de pé de talude, valas/ diques de crista e poços de infiltração. (20 pontos) R: As diferentes situações em que se devem construir, os dispositivos de drenagem abaixo, no quadro do sistema de drenagem de uma estrada são: Aquedutos (8 pontos) Quando a estrada atravessa um curso de água, constroem-se aquedutos para dar continuidade a linhas de água permanentes ou temporárias (em princípio, a estrada desenvolve-se em aterro nestes locais) que se cruzam com a estrada. A localização do aqueduto corresponde, normalmente, ao ponto mais baixo do perfil longitudinal do terreno e, também, a um dos pontos mais baixos do perfil longitudinal da estrada nesta área e imediações; Em estradas a meia encosta (escavação de um lado e aterro do outro), onde o caudal de água na valeta (do lado do talude em escavação) passa a ser incomportável para as dimensões daquela, e o espaço disponível não permite o aumento das dimensões da valeta constroem-se aquedutos (de alívio); Em estradas desenvolvendo-se ao nível do terreno natural ou em aterro ligeiro, constroem-se aquedutos, mesmo quando não existe uma linha de água definida, se um dos lados da estrada é mais fácil infiltrar ou drenar as águas acumuláveis do outro lado. Nestes casos, poderá ser indispensável a construção, em escavação, de uma caixa de recolha das águas a escoar (estrutura de entrada), bem como de uma estrutura de saída que garanta a drenagem / infiltração das águas; Constroem-se aquedutos, paralelamente à estrada principal, nos locais em que esta encontra acessos a propriedades, estradas secundárias, ou outras vias, para dar continuidade às aguas que se escoam ao lado da estrada principal (em valetas ou no terreno natural adjacente). Em certas condições, estes aquedutos podem dar lugar a passagens molhadas ; Constroem-se aquedutos em estradas em aterro localizadas em zonas planas, constituindo vales ou planícies de inundação de rios existentes nessa área, mesmo que não existam linhas de água naturalmente definidas para cada um dos aquedutos, e ainda que a ocorrência de inundação não seja frequente; Pág. 1 de 9

2 Constroem-se aquedutos em estradas em aterro localizadas em zonas planas, mesmo quando não existe uma linha de água definida, se esta área é alagável em tempo de cheia, e as condições topográficas sugerem o escoamento em direcção à estrada. Valetas de plataforma laterais (4 pontos) Sempre que a estrada se desenvolve em escavação, é indispensável a construção de valetas (de plataforma) laterais, para recolha das águas caídas na estrada e nos taludes da escavação. A secção da valeta deverá aumentar à medida que o seu comprimento aumenta, para fazer face ao aumento do caudal a escoar; Quando uma estrada se desenvolve ao nível do terreno natural, é indispensável a existência de valetas, para garantir a recolha da água caída sobre a estrada, bem como da água caída na vizinhança daquela e que tenha a tendência para se escoar em direcção à estrada. Caso o terreno seja suficientemente permeável e pouco inclinado, estas valetas poderão não ser muito aparentes e não têm que ser revestidas. As valetas das estradas correndo ao nível do terreno natural conduzirão, por meio de sanjas, as águas para um ponto baixo situado nas imediações; Se a estrada corre a meia encosta (escavação de um lado e aterro do outro) é indispensável a existência de valeta do lado da escavação. Valetas de pé de talude (2 pontos) Caso o terreno natural esteja inclinado em direcção ao aterro, este deverá ser protegido por uma valeta de pé de talude que recolhe as águas que se escoam em direcção ao talude, bem como as escoadas pelo talude e / ou por descidas de água eventualmente existentes (caso a estrada em aterro disponha de lancis ou valetas de bordadura em aterro). Valas/ diques de crista (4 pontos) Se as condições topográficas forem favoráveis para que águas pluviais caídas fora da estrada, se escoem em direcção aos taludes de escavação da estrada, deverá construir-se uma vala de crista. É admissível a construção de um dique de crista junta à vala de crista, para aumentar a capacidade de vazão da vala de crista. Caso os solos da área em que se pretende construir a vala de crista sejam muito permeáveis, poderá ser preferível construir apenas um dique de crista com solos importados, menos permeáveis que os locais. Também se pode dar preferência ao dique de crista, se for difícil fazer a escavação. Poços de infiltração (2 pontos) Se por razões de ordem topográfica e/ou económica não é possível afastar as águas para fora da área da estrada, controem-se poço (ou bacia) de infiltração para drenar a água. Pág. 2 de 9

3 Parte Práctica 2. Verifique se os materiais 1 e 2 poderão ser utilizados como material fitrante e material drenante, respectivamente, num dreno descontínuo para drenar o solo A, sem utilização de geotêxteis. Serão utilizados colectores comerciais apropriados para a drenagem subterrânea. Comente os resultados. (20 pontos) R: Deve ser verificada a possibilidade de uso do material 1, como material filtrante e do material 2 como drenante de um dreno descontínuo para drenar o solo A. Passo 1. Estudar a granulometria dos materiais (5 pontos) Traçar as curvas granulométricas do solo A, do material filtrante e do material drenante e retirar os valores de d15, d50 e d85. Pág. 3 de 9

4 Nota 1: Para valores de d15 inferiores a 0,1 assume-se o valor 0,1 mm. Material d15 d50 d85 Solo A 0,1 0,24 0,420 Material 1 1,00 2,00 3,50 Material 2 13,20 16,00 19,00 Passo 2. Verificar a possibilidade de utilização do material 1 como filtrante (6 pontos) Condição de não colmatagem d15 do mat filt./d85 do solo a drenar 5 d15 do material 1/d85 do solo A 5 1,00/ 0,420 = 2,38 5 condição verificada Condição de permeabilidade d15 do mat filt./d15 do solo a drenar 5 d15 do material 1/d15 do solo A 5 1,00/ 0,1= 10 5 condição verificada Condição de estabilidade Pág. 4 de 9

5 d50 mat filt. / d50 do solo 25 d50 material 1/ d50 do solo A 25 2,00/ 0,24= 8,33 25 condição verificada Passo 3. Verificar a possibilidade de utilização do material 2 como drenante (6 pontos) Condição de não colmatagem d15 do mat. drenante./d85 do material filtrante 5 d15 do material 2/d85 do material ,20/ 3,50 = 3,77 5 condição verificada Condição de permeabilidade d15 do mat. drenante/d15 do material filtrante 5 d15 do material 2/ d15 do material ,20/ 1,00 = 13,20 5 condição verificada Condição de estabilidade d50 mat. drenante / d50 do material filtrante 25 d50 material 2/ d50 do material ,00/ 2,00 = 8,00 25 condição verificada Nota 2: Os furos dos colectores têm diâmetro comercial de 8 mm. d85 mat dren./ф furos 2 d85 material 2/Ф furos 2 19,00/ 8= 2,38 2 condição verificada Passo 4. Conclusão (3 pontos) Pela verificação das condições acima pode se concluir que os materiais 1 e 2 podem ser usados como material filtrante e drenante, respectivamente, em um dreno descontínuo sem recurso a geotêxtil. 3. Determine a secção do aqueduto a construir em B, para garantir a drenagem das águas pluviais que se escoam em direcção à estrada. Assuma um tc de 20 min, se tiver determinado um valor inferior a este. Considere um tempo de retorno de 20 anos. A área a drenar tem cobertura vegetal herbácea curta relativamente densa e vegetação arbórea de muito baixa densidade. Indicam-se as dimensões aproximadas da área a drenar, bem como as inclinações do terreno julgadas relevantes. Despreze a área da estrada que possa contribuir para o caudal de dimensionamento. (20 pontos) Pág. 5 de 9

6 R: Para determinar a secção do aqueduto a construir em B, precisa-se seguir os passos abaixo: Passo 1: Cálculo ponderado do coeficiente de escoamento (4 pontos) O coeficiente de escoamento ou de runoff (C) depende do tipo de solo, da inclinação do terreno, tipo de revestimento e da sua utilização. Com base nas características da área a drenar, pode-se adoptar o coeficiente de escoamento para uma superfície do tipo prado (áreas rurais). Assim sendo, pode-se adoptar um valor de coeficiente de escoamento entre 0,1 e 0,4. Seja C = 0,30 Passo 2: Determinação do tempo de concentração (4 pontos) O tempo de concentração é calculado com base na velocidade de escoamento prevista e no comprimento do caminho percorrido pela gota de água cinematicamente mais afastada. Pág. 6 de 9

7 Comprimento (L) Deve-se determinar o comprimento percorrido pela gota de água cinematicamente mais afastada, até à secção B. Comprimento gota mas afastada L = 394, ,80 = 1028,17 m Velocidade (V) A velocidade de escoamento é retirada da tabela apresentada abaixo, usando as entradas tipo de superfície e inclinação do terreno. Área a drenar tem cobertura vegetal herbácea curta relativamente densa e vegetação arbórea de muito baixa densidade pastos Inclinação do terreno I = 1 % A velocidade de escoamento encontra-se no intervalo de 0 a 0,8 m/s. Velocidade de escoamento V = 0,2 m/s Tempo de concentração (tc) tc = L/ V tc = 1028,17/ 0,2 = 5140,85 s = 85, 68 min Pág. 7 de 9

8 Passo 3: Determinação da intensidade crítica (4 pontos) Das curvas IDF para a Maputo, tempo de retorno de 20 anos e tempo de concentração de 85,63 min tira-se I = 63 mm/h. Passo 4: Cálculo do caudal pelo Método Racional (4 pontos) A área da bacia pode ser calculada com base nas dimensões aproximadas fornecidas nos dados do problema (a figura assemelha-se a um trapézio, logo se pode usar essa semelhança para calcular área). Pág. 8 de 9

9 A bacia = (950, ,00) x 598,59/ 2 = ,26 m 2 = 43,42 ha C = 0,3 I = 63 mm/h Q = CIA = 0,3 x 63 x 43,42 = 820,61 m 3 /h = 0,228 m 3 /s = 228 l/s Passo 5: Determinação da secção do aqueduto (4 pontos) Da tabela 94 do M. Hidráulica (Lencastre), para S = 0,3% e Q = 228 l/s obtém-se D = 55 cm. Fim Pág. 9 de 9