DRENAGEM DAS ÁGUAS DE INFILTRAÇÃO Forma de umidade nos solos Drenagem através do pavimento. Dispositivos Controle do fluxo de infiltração Drenagem subterrânea. Dispositivos Dimensionamento do material filtrante Uso de Geotexteis
Formas de Umidade nos Solos Elementos para o Projeto do sistema de drenagem subterrânea Conhecimento da topografia da área Conhecimento da pluviometria da região Conhecimento das características geotécnicas dos solos. condições de umidade do sub-leito perfil do solo(tipo de solo, espessura das camadas, etc) posição do N.A. - até 1,5 m do greide do sub-leito posição das zonas de infiltração, se existirem
DRENAGEM ATRAVÉS DO PAVIMENTO Controle da água que se infiltra através do Pavimento Essas águas, de um modo geral, são de duas procedências: infiltrações diretas das precipitações pluviométricas e provenientes de lençóis d'água subterrâneos, sendo que a taxa de infiltração nos pavimentos com revestimentos Asfalticos são da ordem de 33% a 50%. Assim, essa drenagem se torna necessária nas regiões onde anualmente se verifica uma altura pluviométrica maior do que 1.500 mm e nas estradas com um TMD de 500 veículos comerciais. Dispositivos usados: Camada drenante Drenos rasos longitudinais Drenos laterais de base Drenos transversais
CONCEITOS Camada drenante é uma camada de material granular, com granulometria apropriada colocada logo abaixo do revestimento, seja asfaltico ou de concreto de cimento, com a finalidade de drenar as águas infiltradas para fora da pista de rolamento. Drenos rasos longitudinais são drenos que recebem as águas drenadas pela camada drenante, aliviadas pelos drenos laterais e transversais que recebem as águas por ele transportadas, quando atingida sua capacidade de vazão, conduzindo-as para fora da faixa estradal. Drenos laterais de base são drenos que tem a função de recolher as águas que se infiltram na camada de base, sendo usualmente utilizados nas situações em que o material da base dos acostamentos apresenta baixa permeabilidade, encaminhando-as para fora da plataforma. Drenos transversais são os drenos posicionados transversalmente à pista de rolamento em toda a largura da plataforma, sendo, usualmente, indicada sua localização nos pontos baixos das curvas côncavas, ou em outros locais onde se necessitar drenar as bases permeáveis.
CAMADA DRENANTE As bases drenantes, localizam-se entre o revestimento e a base e se estendem até os drenos rasos longitudinais ou as bordas livres. Camada drenante conectada a dreno profundo
FILTRO SEPARADOR (solo granular ou geotêxteis) Para evitar mistura, intrusão de finos e comprometimento da capacidade drenante: entre as camadas drenantes (bases e sub-bases); entre as camadas drenantes e o subleito; entre os drenos rasos longitudinais, drenos laterais de base e drenos transversais;
DRENAGEM SUBTERRÂNEA Introdução A água das chuvas, tem dois destinos; parte escorre sobre a superfície dos solos e parte se infiltra, podendo formar lençóis subterrâneos. Estas situações não são únicas e distintas, havendo variação das condições em função das graduações que tornam os solos mais ou menos permeáveis ou impermeáveis, criando condições próprias para cada região, influenciadas pelo tipo de solo, topografia e clima. Há ainda um terceiro aspecto pelo qual a água se apresenta: a franja capilar, resultante da ascensão capilar a partir dos lençóis d água, obedecendo as leis da capilaridade. A influencia produzida pela franja capilar deve ser eliminada, ou reduzida, pelos rebaixamentos dos referidos lençóis freáticos. De um modo ou de outro, há sempre a necessidade indiscutível de manter-se o lençol freático a profundidades de 1,50 a 2,0 metros do subleito das rodovias, dependendo do tipo de solo da área considerada. http://www.drenagem.ufjf.br/06d_dren_prof 01.htm http://www1.dnit.gov.br/arquivos_internet/ipr/ipr_new/normas/dnit %20015_2006_ES.pdf
Controle do Fluxo de Infiltração a) zona de infiltração delgada b) zona de infiltração profunda
Dispositivos utilizados : a) Drenos Profundos (Trincheiras drenantes) b) Drenos espinha de peixe c) Colchão drenante d) Drenos horizontais profundos (Sub-drenos) e) Valetões laterais f) Drenos verticais de areia
A Dreno Profundo (Valeta de Drenagem subterrânea ou Trincheira drenante) São drenos que se caracterizam por sua maior profundidade em relação ao greide de terraplanagem, tendo como objetivo rebaixar (e/ou interceptar) o lençol freático, impedindo que este atinja o corpo da estrada. Classificação Quanto à função: Interceptantes destinados a interceptar as águas que se infiltram pelas áreas adjacentes à rodovia; De rebaixamento de lençol destinados a rebaixar o lençol subterrâneo existente no terreno natural. 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 90 º Quanto ao preenchimento da cava: Drenos cegos (ou franceses) quando preenchida a cava com material drenante desprovido de tubo, tendo em geral pequena vazão; Com tubo quando alem de material drenante, ou drenante e filtrante, contem um tubo, que pode ser poroso ou furado. Os tubos podem ser de cerâmica, concreto, fibrocimento, PVC ou metálicos. Quanto à granulometria: Contínuos quando o material de enchimento da cava tem granulometria única; Descontínuos quando a cava contém materiais(drenante e filtrante) de granulometrias diferentes. Quanto à permeabilidade da camada superior: Selados quando a parte superior dos drenos contiver uma camada de material impermeável (Selo), para impedir a entrada de águas superficiais; Abertos quando não providos de selo, permitindo interconexão entre camadas permeáveis e a entrada de águas pela sua parte superior.
Constituição do dreno - Vala de drenagem: Profundidade 1,5 m e 2,0 m - Selo: camada de argila até 15 cm de espessura - Filtro: material selecionado que depende da granulometria do solo do subleito (areia, agregados britados, geotextil, etc) - Material drenante: britas, cascalho grosso lavado, etc. -Tubos condutores: - cerâmica porosa; concreto poroso ou perfurado; fibrocimento; PVC; metálicos. Diâmetros: 10; 15; 20; 30 cm -Dreno cego (Francês) D.N.I.T. adota tubos = 15 cm Abertura da trincheira
Posição Devem ser executados à distância mínima de 1,50 m do pé dos taludes de corte, mas isto não se aplica a cortes em rocha, quando não há distância mínima. A locação do dreno junto ao pé do talude pode acarretar o deslizamento do volume "A" durante a execução da obra.
Os tubos com furos voltados para baixo (mais comuns nos rebaixamentos de lençol), devem ser assentes sobre 5 cm de material filtrante. Os tubos com furos voltados para cima são mais comuns nos casos de interceptação de fluxo d'água: a vala deve ser preenchida de material impermeável até a altura dos furos.
Dimensionamento do material filtrante Procedimento: 1) Análise granulométrica do solo do sub-leito 2) Estabelecer os limites para distribuição granulométrica do material filtrante. 3) Determinação da composição granulométrica do filtro. Condições (Terzaghi): - Índice de tubulação (evita a erosão): D 15 Filtro / D 85 Subleito 5 -- Índice de permeabilidade: D 15 Filtro / D 15 subleito 5 d f - diâmetro do furo do tubo d 85 - diâmetro do material do filtro - Limite superior para as partículas grossas do material do filtro: D 85 Filtro 2 d f
Diâmetro dos grãos, mm
EXERCICIO (*) Em um trecho de uma estrada, as sondagens mostraram que o nível máximo do lençol subterrâneo encontra-se a 50 cm do greide da plataforma. O solo do subleito é um silte arenoso, cuja granulometria é conhecida. Pede-se: Qual a altura aproximada da franja capilar? Há possibilidade da água proveniente do lençol subterrâneo afetar as camadas do pavimento? Caso afirmativo, elaborar o projeto do filtro de drenagem. Peneira 40 50 100 200 - - n o Tamanho 0,42 0,30 0,15 0,074 0,03 0,01 (mm) % Passa 100 97 88 60 10 3 Composição do Filtro: Pedregulho Grosso: % Pedregulho Fino: % Areia grossa: % Areia Média % Areia Fina: %
B - DRENOS EM ESPINHAS DE PEIXE São de pequena profundidade e destinados à drenagem de grandes áreas, pavimentadas ou não, normalmente usados em série, em sentido oblíquo em relação ao eixo longitudinal da rodovia ou área a drenar. São adotados drenos do tipo cego ou tubo dreno. usados em cortes, quando os drenos longitudinais forem insuficientes para a drenagem da área; podem ser projetados em terrenos que receberão aterros e nos quais o lençol freático estiver próximo a superfície; são necessários em aterros quando o solo natural for impermeável; podem desaguar livremente ou em drenos longitudinais;
C - COLCHÃO (CAMADA) DRENANTE Destinado a drenar as águas, situadas a pequena profundidade do corpo estradal, em que o volume não possa ser drenado pelos drenos espinha de peixe. a) Cortes em rocha; b) Nos cortes em que o lençol freático estiver próximo (ou acima) do greide da terraplenagem; c) Na base dos aterros onde houver água livre próximo ao terreno natural; d) Nos aterros sobre camadas impermeáveis. As águas coletadas pelos colchões drenantes deverá ser removida por coletores drenos longitudinais, se não existirem pontos baixos. Colchão drenante ancorado sobre superfície inclinada (rodovia MG353) Ancoragem do colchão Colchão e geotextil Recobrimento
D DRENOS SUB-HORIZONTAIS São aplicados para a prevenção e correção de escorregamentos de taludes nos quais a causa determinante da instabilidade é a elevação do lençol freático ou do nível piezométrico de lençóis confinados. Dreno - Tubo metálico ou de PVC, oco, com ranhuras ou orifício na sua parte superior.
E - VALETÕES LATERAIS São valas abertas nos cortes junto à plataforma, com a finalidade conjunta de substituir os dispositivos de drenagem subterrânea e superficial. A profundidade do mesmo será de 1,5 a 2,0 m e inclinação dos taludes de 3/2. Vantagens: 1 Economia obtida no sistema de drenagem; 2 - Em regiões planas, pode exercer sua dupla função sem dificuldade, como sarjeta e dreno profundo, ao mesmo tempo. Desvantagens: 1- Na época das chuvas, a estrada ficará sem acostamento confiável; 2- Nos tempos secos, terá um acostamento perigoso, a não ser que hajam alargamentos substanciais a fim de funcionarem independentemente da plataforma da rodovia;;
F - DRENOS VERTICAIS DE AREIA Os drenos verticais de areia consistem, basicamente, na execução de furos verticais penetrando na camada de solo compressível, nos quais são instalados cilindros com material granular de boa graduação. O uso dos drenos de areia, apesar de ser uma solução onerosa, ao ser empregada deve ser precedida de ampla investigação técnica-econômica, sendo indicada para acelerar o aumento da resistência ao cisalhamento e, assim, contribuir para a estabilização do aterro ou da fundação e para apressar, igualmente, o processo de adensamento, diminuindo, pois, os recalques pós-construção.
DRENOS TRANSVERSAIS Destinados a interceptar e drenar as águas que atravessam as camadas do pavimento, ou suas interfaces, longitudinalmente. São indicados nos seguintes locais: a) Em pontos baixos das curvas verticais côncavas; b) Nos locais em que se deseje drenar águas acumuladas nas bases permeáveis, não drenadas por outros dispositivos (caso das restaurações).