Q L= sendo: K× × × Y g Y - dnit.gov.br · O dimensionamento hidráulico consistiu, ... acostamento, não ultrapassasse ... Y = altura do fluxo no meio-fio, em m

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Projeto Executivo – Volume 1 CREMA 2ª ETAPA (BR-232/PE)

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Determina-se o comprimento crítico e estabelece-se a velocidade de escoamento para este comprimento. Esta velocidade deve ser condicionada à velocidade limite de erosão do material utilizado no revestimento adotado para o dispositivo.

A.2 Meios-fios

Serão do tipo MFC-05.

O dimensionamento hidráulico consistiu, basicamente, no cálculo da máxima extensão admissível do meio-fio (comprimento crítico), de modo que não houvesse transbordamento, ou que a faixa de alagamento admissível no acostamento, não ultrapassasse os valores pré-fixados. Este cálculo, foi realizado através da mesma sistemática proposta para as sarjetas de pé de corte, no item A.1.

A.3 Entradas D’água

Serão utilizadas na captação das águas que irão escoar dos meios-

fios para as descidas d`água e dependendo dos tipos de greide (se contínuo ou ponto baixo) poderão ser do tipo EDA-01 ou EDA-02

O dimensionamento hidráulico das entradas d’água consistiu em

verificar se o dispositivo é capaz de suportar a descarga proveniente dos meios-fios, sem turbulências, até as respectivas descidas d’água. Para tal, foi utilizada a seguinte fórmula empírica:

L =Q

Y g YK × × × sendo:

L = comprimento da abertura no meio-fio ou largura da entrada d’água, de modo a interceptar todo o fluxo, em m;

Q = descarga afluente do meio-fio, em m³/s;

g = aceleração da gravidade, em m/s²;

Y = altura do fluxo no meio-fio, em m.

A.4 Descidas D’água

As descidas d`água serão do tipo DAR-03 por terem que ser executadas em solos susceptíveis a erosão.

Para o dimensionamento hidráulico das descidas d’água foram

utilizadas as seguintes fórmulas empíricas:

Q = 2,07 H1,6× ×L

0 9, sendo:

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Q = descarga de projeto a ser conduzida pela descida d’água, em m³/s;

L = largura da descida, em m;

H = altura do fluxo no interior da descida d’água, em m.

A velocidade de escoamento no pé da descida d’água foi estabelecida através da equação da continuidade (Q = AV), sendo Q, a descarga de projeto a ser conduzida pela descida e A, a área molhada da seção da descida para a altura do fluxo no seu interior.

O objetivo da determinação da velocidade no pé da descida d’água é

o dimensionamento da bacia de amortecimento e da necessidade ou não do projeto de dissipadores de energia, função evidentemente da velocidade limite de erosão do material de que será constituída a descida.

A.5 Dissipadores de Energia

O dimensionamento hidráulico dos dissipadores de energia foi realizado em função da velocidade de escoamento da água a montante e da altura do fluxo afluente. Os procedimentos seguidos foram os seguintes:

1° - Determinação do número de Froude

F V

g 1

1=×Y1

sendo:

F1 = número de Froude;

V1 = velocidade do fluxo afluente à bacia, m/s;

Y1 = altura do fluxo afluente à bacia, em m;

g = aceleração da gravidade, em m/s².

2° - Determinação da altura do fluxo na saída da bacia de amortecimento

Y

Y= 1 1 + 8F - 1

2

1

1

2

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sendo:

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Y2 = altura do fluxo na saída, em m;

3° - Determinação do comprimento da bacia de amortecimento

A longitude do ressalto (L) e por conseguinte, o comprimento da bacia de amortecimento foi determinada pelo gráfico apresentado na página 239 do Manual de Drenagem de Rodovias do DNIT (Figura 58), baseado em experiências de laboratório do BPR.

4° - Determinação da altura da parede da bacia de amortecimento A altura da parede da bacia de amortecimento foi determinada

através da expressão :

z yH '

2 += sendo :

H = altura da parede, em metros;

2

2

1'

2 x y )120

F - (1,10 y =

3

y z

'

2=

Conforme determina o Manual de Drenagem do DNER, para o número de Froude até 17, devem ser usadas bacias de amortecimento com guarnições, cunhas e dentes. Neste caso, foram usadas as seguintes fórmulas:

2

2

1'

2 x y )120

F - (1,10 y = , para F1 = 1,7 a 5,5

2

'

2 x y 0,85 y = , para F1 de 5,5 a 11

2

2

1'

2 x y )800

F - (100 y = , para F1 de 11 a 17

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c = 0,07 y2

Para a obtenção do número de Froude e do valor de y2, foram consideradas as fórmulas apresentadas anteriormente.

A.6 Resultados Obtidos

Para o dimensionamento dos dispositivos foram aplicadas as intensidades de chuva obtidas após o processamento dos dados dos quatro postos pluviométricos utilizados para a caracterização da pluviometria do trecho em estudo, utilizadas de acordo com o critério de divisão em subtrechos, adotado no capítulo dos Estudos Hidrológicos, conforme apresentado abaixo:

Subtrechos Posto Intervalo Intensidade

01 Belo Jardim EST. 0+0,00 – EST. 5810+0,00 12,11 cm/h

02 Custódia EST. 5810+0,00 – EST. 11.410+0,00 13,74 cm/h

03 Serra Talhada EST. 11.410+0,00 – EST. 16.510+0,00 13,60 cm/h

04 Salgueiro EST. 16.510+0,00 – EST. 18.056+0,00 16,71 cm/h

Todas as ferramentas utilizadas para verificação da capacidade

hidráulica dos dispositivos de drenagem superficial estão nos quadros DR-01 a DR-32, apresentados em anexo, no final desse capítulo.

3.3.2 Dimensionamento das Obras de Arte Correntes

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Considerando o cálculo das vazões das obras problemáticas,

chegou-se a conclusão de que algumas delas são insuficientes ou atendem na condição de operação como orifício, o que não é viável, pois foram detectados problemas de erosão no lado jusante de algumas dessas obras devido à velocidade de escoamento.

A seguir está apresentada a metodologia adotada para o cálculo das

obras que substituirão as obras com problemas.

A Dimensionamento Hidráulico das Obras de Arte Correntes

Para a verificação da capacidade hidráulica das obras de arte correntes, lançou-se mão da metodologia proposta pelo DNIT, em seu Manual de Drenagem de Rodovias – Versão 2006, descrita a seguir.

Hidraulicamente, as obras podem ser dimensionadas como canais,

vertedouros ou orifícios.

A.1 Dimensionamento como Canal

Para o dimensionamento como canal, a metodologia proposta baseou-se na teoria do escoamento crítico, na qual, a energia específica mínima é tomada como sendo igual à altura do bueiro.

Entre os regimes de fluxos possíveis de ocorrer (crítico, rápido e

subcrítico), optou-se pela adoção do fluxo crítico. As fórmulas para bueiros tubulares, celulares de concreto e elípticos

metálicos, que deram origem às tabelas utilizadas para o dimensionamento estão apresentadas a seguir.

Bueiros Tubulares de Concreto Vazão crítica :

2,5

1 D 1,533 = Q - simples bueiro 2,5

1 D 1,533 x 2 = Q - duplo bueiro 2,5

1 D 1,533 x 3 = Q - triplobueiro

Velocidade crítica - D 2,56 = V

Declividade crítica -

D

0,739 = I3c

, em %, para n = 0,015 A.2 Dimensionamento Como Orifício

Diz-se que um bueiro trabalha como orifício quando o nível d`água a

montante (HW) atende a condição:

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HW ≥ 1,2D, HW ≥ 1,5D ou HW ≥ 2,0D, sendo D o diâmetro e H a altura do bueiro.

Neste caso, a vazão depende de sua carga a montante, ou seja, da

diferença de cotas dos níveis d`água a montante e a jusante, sendo independente da rugosidade das paredes, do comprimento e da declividade do bueiro.

De acordo com a lei da continuidade, Q = AV = A √ 2g x h Considerando que devido à viscosidade do líquido, a velocidade real

do jato sofre redução que costuma ser representada por um coeficiente cV, de valor variando entre 0,97 e 0,98 e que o jato também sofre uma contração, representada pelo coeficiente cC, que varia de 0,62 a 0,64, tornando-se inferior à seção do orifício, a vazão através do orifício passa a ser:

Q = cV x cC x A √ 2g x h Fazendo : cV x cC = c = coeficiente de vazão (varia de 0,62 a 0,63) ,

tem-se: Q = cA√ 2g x h As tabelas utilizadas para o dimensionamento hidráulico dos bueiros

tubulares e celulares como orifício são as do Manual de Drenagem, que consideraram o coeficiente de vazão ( c ) igual a 0,63. B. Resultados Obtidos

O dimensionamento hidráulico das obras que substituirão as obras existentes que apresentaram problemas, está apresentado no quadro DR-33, em anexo, no final desse capítulo.

Imediatamente após o dimensionamento, estão apresentadas as

tabelas utilizadas. Os serviços relativos à manutenção e conservação das obras de arte

correntes existentes que serão mantidas estão relacionados e quantificados no Volume 2 – Projeto de Execução. C. Comentários sobre as obras de arte correntes

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As obras de arte correntes projetadas são do tipo tubular simples de 1,00 e 1,20 m, duplo de 1,00 e 1,20 m e triplo de 1,20 m, e celulares duplo e triplo de concreto de 3,00m x 3,00 m. Foi considerado o bueiro de 1,00 m, o diâmetro mínimo a ser adotado, para os bueiros de talvegue e 0,80 m, nas interseções, a fim de evitar problemas de manutenção.

Para reduzir a declividade na saída dos bueiros e causar menos impacto no terreno natural, foram utilizadas, onde necessário, descidas d`água em degraus dos tipos DAD 06 e DAD 08 e dissipadores de energia do tipo DEB 04, DEB 05, DEB 06, DEB 08 E DEB 11.

3.3.3 Drenagem Profunda

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Devido a presença de rocha próxima à superfície do terreno natural, o projeto fez a previsão de drenos em cortes dos tipos DPR-03 e bocas do tipo BSD 02, para alguns trechos da rodovia.

Alguns cortes apresentaram solos com razoável permeabilidadeem os cortes, optou-se então, por projetar drenos profundos do tipo DPS-08, nesses trechos, e executar a limpeza nos drenos existentes.

3.3.4 Apresentação do Projeto de Drenagem

O projeto de drenagem está apresentado no Volume 2 – Projeto de

Execução e compreende os seguintes elementos: Listagem (notas de serviço) de demolição de dispositivos de

drenagem superficial em concreto; Listagens dos dispositivos de drenagem superficial a construir; Listagem dos bueiros existentes com os serviços a executar e as

respectivas quantidades; Listagem dos bueiros a implantar com os serviços a executar e as

respectivas quantidades; Resumo das quantidades da drenagem superficial e das obras de

arte correntes; Projetos tipos dos dispositivos de drenagem superficial a serem

construídos; Projetos tipos dos bueiros a serem construídos; Projeto tipo de pavimento em concreto não estrutural para correção

de oxidação de bueiros metálicos; Listagem dos drenos profundos.

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ANEXOS

PROJETO DE DRENAGEM

E OBRAS DE ARTE CORRENTES

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QUADROS DE DIMENSIONAMENTO

DRENAGEM SUPERFICIAL

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