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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO DO SUL
CENTRO DE CIÊNCIA EXATA E TECNOLOGIA
COMPLEMENTOS DE ESTRADAS
Claudiany Martos Bitencourt
DRENAGEM DE RODOVIAS
Dezembro/ 2012
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO DO SUL
CENTRO DE CIÊNCIA EXATA E TECNOLOGIA
COMPLEMENTOS DE ESTRADAS
Claudiany Martos Bitencourt
DRENAGEM EM RODOVIAS
Trabalho solicitado pela professora
Márcia Saraiva como forma de avaliação
da disciplina optativa Complementos de
Estradas.
Dezembro/ 2012
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SUMÁRIO
1- Apresentação .................................................................................................................................. 2
2- Introdução ....................................................................................................................................... 3
3- Obras de Arte Correntes/ Drenagem de Grota....................................................................... 4
4- Obras de Arte Especiais .............................................................................................................. 6
5- Drenagem Superficial ................................................................................................................... 7
5.1- Valetas de Proteção de Corte ................................................................................................ 7
5.2- Valetas de Proteção de Aterro ............................................................................................... 7
5.3- Sarjetas de Corte ...................................................................................................................... 8
5.4- Sarjetas de Aterro ..................................................................................................................... 8
5.5- Descidas d’água ....................................................................................................................... 9
5.6- Dissipadores de Energia ....................................................................................................... 10
5.7- Saídas d’água ......................................................................................................................... 10
6- Drenagem Profunda .................................................................................................................... 13
6.1- Drenos Profundos ................................................................................................................... 13
6.2- Drenos Espinha-de-Peixe ..................................................................................................... 14
6.3- Colchão Drenante ................................................................................................................... 14
6.4- Drenos Horizontais Profundos .............................................................................................. 14
6.5- Valetões Laterais .................................................................................................................... 15
6.6- Drenos Verticais de Areia...................................................................................................... 15
7- Anexo 1 (Imagens) ....................................................................................................................... 16
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1- Apresentação
Este trabalho traz resumidamente as principais considerações e definições
para uma correta elaboração de um Projeto de Drenagem em Rodovias. Foi
utilizada como principal fonte bibliográfica a apostila exclusiva do curso de
Drenagem em Rodovias ministrada pelo do Eng. Marcos Augusto Jabôr, e ainda
os sites: www.dmc.furg.br/disp04091/trabalho/grupo%2007.pdf e
www.ceset.unicamp.br/~epoleti/ST031/DRENAGEM%20SUPERFICIAL.pdf .
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2- Introdução
O Projeto de Drenagem é desenvolvido com os dados obtidos dos Estudos
Hidrológicos, compreendendo o dimensionamento, a verificação hidráulica, a
funcionalidade e o posicionamento das obras e dispositivos.
Um projeto de drenagem tem como objetivo, captar e conduzir para local
adequado toda a água que sob qualquer forma venha atingir o corpo estradal.
Segue abaixo a relação dos dispositivos que fazem parte de um Sistema de
Drenagem.
• Obras de arte correntes;
• Obras de arte especiais;
• Valetas de proteção de corte e aterro;
• Sarjetas de corte e aterro;
• Entrada d’água em aterro;
• Descidas d’água de corte e aterro
• Soleira de dispersão;
• Caixa Coletora;
• Sarjetas de banqueta de Corte e aterro;
• Dreno profundo longitudinal;
• Dreno transversal;
• Dreno de pavimento;
• Dreno espinha de peixe;
• Colchão drenante;
• Dreno de talvegue.
“Para que se possa obter uma Rodovia de boa qualidade, o Projetista ao
conhecer o sistema de drenagem, precisa pensar também na sua execução e nos
serviços de manutenção ao longo da vida útil.” (Marcos A. Jabôr)
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3- Obras de Arte Correntes/ Drenagem de Grota
O projetista de drenagem de grota tem como objetivo o dimensionamento de
bueiros. Isso garante a transposição das águas de forma segura, de um lado para o
outro da rodovia.
O dimensionamento hidráulico das obras de arte correntes é feito com base
nas vazões calculadas para todas as bacias hidrográficas interceptadas pelo
traçado da rodovia, fornecidos pelos Estudos Hidrológicos e pelas informações de
campo.
Uma vez calculada a vazão máxima provável nas bacias hidrográficas, inicia-
se o dimensionamento dos bueiros tubulares de concreto ou bueiros metálicos ou
bueiros celulares de concreto.
Os bueiros implantados nas rodovias em quase sua totalidade são
considerados condutos curtos, portanto o seu dimensionamento hidráulico se dá
através dos nomogramas com controle de entrada, ou seja, o dimensionamento dos
bueiros se dá através da teoria dos orifícios.
Para bueiros tubulares novos admite-se uma carga hidráulica máxima de
HW/H=2 sendo que para os bueiros celulares novos admite-se a carga hidráulica
máxima de HW/H =1,2.
Neste caso admite-se ascensão no NA acima da boca montante do bueiro
desde que esteja garantida uma boa proteção no talude de aterro.
Para o estu o de aproveitamento de obras existentes, a altura da lamina
d’agua admissível deverá estar numa cota máxima 1,00m abaixo da cota do sub
leito (proteção do pavimento). Para que esta consideração seja aceita deverá se
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verificado se a altura máxima admissível não irá causar prejuízo aos proprietários à
montante e não esteja causando erosão a jusante.
Os bueiros tubulares de concreto serão apresentados nas listagens de
drenagem conforme descrito abaixo:
-BSTC- Bueiro Simples Tubular de Concreto;
-BDTC- Bueiro duplo Tubular de Concreto;
-BTTC- Bueiro Triplo Tubular de Concreto.
Os bueiros tubulares metálicos serão representados nas listagens de
drnegem conforme descritos abaixo
-BSTM- Bueiro Simples Tubular Metálico;
-BDTM- Bueiro Duplo Tubular Metálico;
BTTM- Bueiro Triplo Tubular Metálico.
Os bueiros celulares (galerias) serão representados nas listagens de
drenagem conforme descrito abaixo
BSCC- Bueiro Simples Celular de Concreto;
BDCC- Bueiro Duplo Celular de Concreto;
BTCC- Bueiro Triplo Celular de Concreto.
As listagens no projeto de drenagem são as notas de serviço que irão
fornecer os dados para a implantação dos dispositivos de drenagem.
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4- Obras de Arte Especiais
A maneira mais indicada para o estudo e definição das obras de arte
especiais, é o estudo da vazão de projeto através de estudo estatístico quando se
dispõe de dados fluviométricos no local do projeto ou próximo a ele. Como no Brasil
dispomos de poucos postos fluviométricos, a vazão máxima provável é quase
sempre estabelecida pelo método do Hidrograma Triangular Sintético.
O projeto de obras de arte especiais pode ser dividido em três fases: Estudo
Hidrológico, Estudo Hidráulico e o Projeto de Estrutura.
No estudo hidrológico, calcula-se a vazão da bacia para o tempo de
recorrência recomendado pelo projeto, que em geral é 50 ou 100 anos,
No estudo hidráulico, com os elementos fornecidos pelo estudo hidrológico,
calcula-se a seção de vazão necessária para permitir o escoamento da vazão e
projeto da bacia, obtendo-se assim, o comprimento e altura da obra.
Neste caso também é importante a verificação de campo, com as
informações de máxima cheia do local da travessia e máximas cheias em obras
existentes próximas ao local da obra a ser projetada. Estas informações serão
decisivas na aferição do calculo de vazão e na determinação do comprimento e
altura da ponte.
Deverá ser evitado sempre que possível o projeto de corta rios, pois o que a
principio poderia ser uma boa solução hidráulica, passa a ser no período pós-
construção, um problema constante para os serviços de manutenção.
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5- Drenagem Superficial
Destina-se a interceptar as águas que chegam ao corpo da estrada,
provenientes de áreas adjacentes, e a captar a água pluvial que incida diretamente
sobre ela, conduzindo-as para local de deságüe seguro, sem causar danos.
Esse sistema é constituído por valetas de proteção de corte, valetas de
proteção de aterro, sarjetas de corte, sarjetas de aterro, descidas d’água,
dissipadores, saídas d’água, caixas coletoras e bueiros de greide.
5.1- Valetas de Proteção de Corte
Tem o objetivo de interceptar as águas que escorrem pelo terreno a
montante, impedindo-as de atingir o talude de corte. Devem ser locadas
paralelamente à crista do corte, dela distante dois a três metros. O material
resultante da escavação deve ser adensado manualmente entre a valeta e a crista
do corte, conforme figura seguinte:
As valetas de proteção de corte podem ser:
• Triangulares: não são recomendadas para grandes vazões, pois criam
plano preferencial de escoamento da água.
• Retangulares: são adotadas no caso de cortes em rocha, por
facilidade de execução.
• Trapezoidais: tem maior eficiência hidráulica.
Sempre convém revestir as valetas, sendo isto obrigatório quando são
abertas em solos permeáveis, para evitar que a infiltração provoque deslizamento
do talude de corte.
Os tipos de revestimento mais recomendados são: concreto, alvenaria de
tijolos ou pedra, pedra arrumada e grama.
5.2- Valetas de Proteção de Aterro
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Tem o objetivo de interceptar as águas que escorrem pelo terreno a
montante, impedindo-as de atingir o pé do aterro.
É raro a valeta necessitar de revestimento, por serem baixas as velocidades
de escoamento. Caso sejam revestidas os principais materiais usados nesse
procedimento são: concreto, pedra argamassada, alvenaria de tijolo ou pedra e
pedra arrumada.
Devem ser construídas quando o terreno natural tiver inclinação igual ou
superior a 10% no sentido da estrada, nas proximidades de pontes e pontilhões.
O material proveniente da escavação deverá ser colocado entre a valeta e o
talude de aterro de modo a suavizar a interseção entre estas superfícies e apiloado
manualmente.
5.3- Sarjetas de Corte
Captam a água que se precipita sobre a estrada e a conduzem
longitudinalmente à rodovia (a margem dos acostamentos) até o ponto de transição
entre o corte e o aterro, para que saia lateralmente para o terreno natural, para a
valeta de aterro, ou para a caixa coletora de um bueiro de greide.
As seções retas de sarjetas de corte podem ser triangulares, retangulares ou
trapezoidais, sendo as triangulares mais comuns, por reduzirem o risco de
acidentes.
Os principais revestimentos são: concreto, alvenaria de tijolo, alvenaria de
pedra argamassada, pedra arrumada revestida, pedra arrumada e revestimento
vegetal. O revestimento vegetal tem o inconveniente do alto custo de manutenção.
Sarjetas de corte sem revestimento devem sempre ser evitadas.
5.4- Sarjetas de Aterro
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São 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. Por escoamento longitudinal, levam as águas interceptadas até
local de deságüe seguro, em caixas coletoras ou no terreno natural.
Os materiais indicados para o revestimento são:
Concreto de cimento portland, concreto betuminoso, solo-betume, solo-
cimento, solo.
Um tipo de sarjeta de aterro muito usado atualmente é o meio-fio conjugado
a sarjeta:
5.5- Descidas d’água
Conduzem as águas captadas por outros dispositivos de drenagem pelos
taludes de cortes e aterros. Quando vindas de valetas de proteção de corte,
deságuam na plataforma em sarjetas de corte ou em caixas coletoras. Quando as
aguas provém de sarjetas de aterro, deságuam geralmente no terreno natural.
Posicionam-se nos taludes de corte e aterro acompanhando suas
declividades e também na interseção do talude de aterro com o terreno natural e
nas transições corte-aterro.
Podem ser do tipo rápido ou em degraus. A escolha do tipo é função da
velocidade limite do escoamento para não provocar erosão, das características
geotécnicas dos taludes, do terreno, da necessidade de quebra de energia do fluxo
e dos dispositivos de amortecimento na saída.
Podem ter as formas:
• Retangular, em calha ou em degraus;
• Semicircular ou meia cana,
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• Em tubos de concreto ou metálicos.
5.6- Dissipadores de Energia
Destinam-se a dissipar a energia do fluxo, reduzindo sua velocidade quer no
escoamento através do dispositivo de drenagem, quer no deságüe para o terreno
natural, para evitar a erosão.
De modo geral são instaladas :
• No pé das descidas d'água nos aterros ;
• Na boca de jusante dos bueiros ;
• Na saída das sarjetas de corte, nos pontos de passagem de corte-
aterro.
5.7- Saídas d’água
São dispositivos de transição que conduzem as águas captadas por sarjetas
de aterro para as descidas d’água. Algumas vezes são chamadas entradas d'água.
Localizam-se nas extremidades dos comprimentos críticos das sarjetas de
aterro, nos pontos baixos das curvas verticais côncavas, junto à pontes, pontilhões
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e viadutos e, algumas vezes, nos pontos de transição entre corte e aterro. São
posicionadas nos acostamentos ou em alargamentos próprios para sua execução.
Devem ter uma seção tal que permita rápida captação, sendo um método
eficiente para tanto o rebaixamento gradativo conjugado à uma largura suficiente. O
rebaixamento da borda deve ser controlado com rigor, e considerado nas notas de
serviço de pavimentação.
5.8- Caixas Coletoras
Coletam águas provenientes de sarjetas e que se destinam aos bueiros de
greide; águas provenientes de pequenos talvegues a montante de bueiros de
transposição de talvegues, permitindo sua construção abaixo do terreno natural;
águas provenientes de descidas d'água de cortes, conduzindo-as a um dispositivo
de deságüe seguro.
Possibilitam mudanças de dimensão de bueiros, de sua declividade e
direção, permitindo a concorrência de mais de um bueiro.
Permitem a inspeção de condutos que por elas passam, para verificação de
funcionalidade e eficiência, decantação de material em suspensão e serviços de
desentupimento, como no caso de drenos profundos.
Classificação das caixas:
• Quanto à função: caixas coletoras, de inspeção ou de passagem;
• Quanto ao fechamento: com tampa ou aberta.
5.9- Bueiros de Greide
São dispositivos destinados a conduzir para locais de deságüe seguro as
águas captadas por dispositivos de drenagem superficial cuja vazão admissível já
tenha sido atingida pela descarga de projeto.
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Os bueiros de greide são geralmente implantados transversal ou
longitudinalmente ao eixo da rodovia.
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6- Drenagem Profunda
Drena a água situada abaixo da superfície do terreno natural.
A água subterrânea pode prejudicar a estrutura das estradas, devendo ser
eliminada ou reduzida por rebaixamento dos lençóis freáticos, que devem ser
mantidos pelo menos à uma profundidade de 1,5 a 2 metros do subleito das
rodovias.
Esse sistema é constituído por: drenos profundos, drenos espinha-de-peixe,
colchão drenante, drenos horizontais profundos, valetões laterais, drenos verticais
de areia.
6.1- Drenos Profundos
São drenos subterrâneos 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.
São instalados preferencialmente em profundidades entre 1,5 e 2,0 m , em
cortes, nos terrenos planos que apresentem lençol freático próximo ao subleito e
em áreas eventualmente saturadas próximas ao pé de taludes.
Os drenos profundos podem ser constituídos de vários materiais, de acordo
com suas funções:
Filtrantes: areia, agregados britados, geotextil, etc.
Drenantes: britas, cascalho grosso lavado, etc.
Condutores: tubos de concreto,tubos cerâmicos,
fibrocimento, materiais plásticos, metálicos.
Classificação dos drenos profundos:
Quanto à função: interceptantes e de rebaixamento de lençol.
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Quanto à disposição: longitudinais e transversais.
Quanto ao preenchimento da cava: drenos cegos e com tubo.
Quanto à granulometria: contínuos e descontínuos.
Quanto à permeabilidade da camada superior: selados e abertos.
6.2- Drenos Espinha-de-Peixe
São dispositivos destinados à drenagem de grandes áreas, pavimentadas ou
não. Geralmente sem
tubos, com pequena profundidade, são usados em série, dispondo-se
obliquamente à um eixo
longitudinal ou área a drenar. O deságüe pode ser livre ou em drenos
longitudinais.
6.3- Colchão Drenante
Situa-se à pequena profundidade no leito, e constitui-se de uma ou mais
camadas de material permeável, colocadas em toda a largura da área drenada.
São adotados quando o volume a ser drenado for muito grande, não sendo possível
o uso de espinha-de-peixe.
Conforme o solo da região onde será construído, poderá ser necessária uma
camada filtrante que bloqueia a penetração de finos na camada drenante
propriamente dita.
6.4- Drenos Horizontais Profundos
São dispositivos cravados nos maciços ou taludes dos cortes, com a
finalidade de drená-los para reduzir a pressão de lençóis confinados. São aplicáveis
quando, nos maciços em que o lençol freático se apresentar muito elevado, e por
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isso surgir risco de deslizamento, mostrarem maior eficiência que outros tipos de
dreno.
São constituídos de tubos (metálicos ou de PVC) ocos, providos de ranhuras
ou orifícios na sua parte superior, com inclinação próxima da horizontal, e camada
filtrante envoltória, mais bucha, ancoramento e tampão.
Mais importante que o alívio da pressão d'água nos poros, é a mudança da
direção do fluxo, que – de praticamente horizontal – passa a ser quase vertical,
orientando a força de percolação para uma direção que contribui para o aumento
da estabilidade do talude
6.5- Valetões Laterais
São valas abertas nos cortes junto à plataforma, com a finalidade conjunta
de substituir os dispositivos de drenagem subterrânea e superficial.
São mais recomendados em regiões planas, quando trabalharão como
sarjeta e dreno profundo, simultaneamente
6.6- Drenos Verticais de Areia
Objetivo: acelerar o adensamento do subleito.
Os furos são feitos por sonda rotativa ou cravação de tubos drenantes, com
o conteúdo lavado por jatos
d’água e preenchido com areia. Uma camada de areia (colchão) ou brita é
lançada sobre o topo dos drenos,
para que a água drenada possa sair, quando pressionada pelo aterro em
execução.
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7- Anexo 1 (Imagens)
Exemplos dos dispositivos drenagem:
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